聚苯板插孔混凝土空心砌块热工性能有限元分析.pdf

2 0 1 2年第 l 2期 1 2月 混 凝 土 与 水 泥 制 品 CHI NA CONCRETE AND CEMENT PRODUC 2 01 2 No 1 2 De c e mb e r 聚苯板插孑 L 混凝土空心砌块热工性能有限元分析 刘辉敏 ( 洛阳理工学院材料科学与工程系， 4 7 1 0 2 3 ) 摘要 ： 为提 高混凝 土空心砌块的隔热性能 ， 采用有限单元法研 究了聚苯板在其孔洞 中的填充方式对热阻的影 响 。 结果表 明， 砌块插孔呈矩形为佳。插孔长度不变 ， 热 阻随其厚度的增加 而增加 。 插孔 率一定 ， 热阻随插孔排数 的 增加 而增加 ； 随其 列数的增加而降低。 插孔交错排 列 ， 热 阻增加。当插孔仅有部分填充时， 聚苯板最好 靠近砌块 的高 温 面 。 关键词 ： 空心砌 块 ； 混凝土 ； 聚苯板 ； 孔型 ； 热 阻； 有 限单元法 Ab s t r a c t ：T o i mp r o v e t h e h e a t - p r o o f q u ali t y o f c o n c r e t e h o l l o w b l o c k s ， t h e e f f e c t s o f t h e p a t t e r n o f t h e p o l y s t y r e n e b o a r d i n s e r t i n g i n i t s h o l e o n t h e t h e r ma l p e r f o rm a n c e a r e s t u d i e d b y f i n i t e e l e me n t me t h o d T h e r e s u l t s s h o w t h a t t h e a p p r o p r i a t e s h a p e o f t h e j a c k i s r e c t a n g l e K e e p i n g t h e l e n g t h o f t h e j a c k ， t h e b l o c k s t h e rm a l r e s i s t a n c e i n c r e a s e s w i t h i t s t h i c k n e s s i n c r e a s i n g K e e p i n g t h e j a c k r a t e ， t h e t h e rma l r e s i s t a n c e i n c r e a s e s w i t h t h e i n c r e a s i n g o f t h e j a c k S r o w s ， a n d r e d u c e s w i t h t h e i n c r e a s i n g o f i t s c o l u m n s T h e t h e rma l r e s i s t a n c e i n c r e a s e s w h e n t h e j a e k s a r e a r r a n g e d s t a g g e r e d I f o n l y p a r t i a l j a c k s a r e fi l l e d ， i t i s b e t t e r t h a t t h e p o l y s t y r e n e b o a r d i s c l o s e t o t h e b l o c k S h o t f a c e Ke y wo r d s ： Ho l l o w b l o c k ； C o n c r e t e ； P o l y s t y r e n e b o a r d ； P a s s ； T h e rm al r e s i s t a n c e ； F i n i t e e l e me n t me t h o d 中图分类号 ： T U 5 2 2 3 文献标识码 ： A 文章编号 ： 1 0 0 0 4 6 3 7 ( 2 0 1 2 ) 1 2 6 6 0 3 0前言 混凝土空心砌块具有节能 、 节土 、 利废 、 环保 、 劳动生产率较高等优点 ， 是我国墙体改革重点推广 的新型建筑材料之一【 l _ 2 J 。但混凝土空心砌块也存在 隔热能力不足的缺点 ， 使得其推广应用受到一定影 响。为提高混凝土空心砌块 的隔热能力 ， 可在其孔 洞中插入聚苯乙烯板 ( 聚苯板) 进行绝热改进_3 - 4 。对 于 聚苯板 插 孑 L 混 凝 土砌 块 ， 其 隔热 能 力 除与 混凝 土 和聚苯板本身热 阻有关外 ，还与插孔分 布方式有 关。文献 5 7 分别研究了孔型对普通混凝土空心砌 块热工性能 的影响 ， 并提出提高其热阻的方法 。考 虑到砌块中空气夹层 的导热系数 随其厚度减小 而 降低 ， 而聚苯板 的导热系数 基本不变 ， 所以在上述 研 究基 础上 ，作 者采 用 有 限元 软 件 AN S Y S研 究 了 聚 苯板 在 孔 洞 中 的填 充 方 式对 混凝 土 空 心 砌 块 热 工性 能 的影 响 。 1 计算模型及条件 1 1 计算模型 分析用混凝土空心砌块尺寸为 3 9 0 mmx 1 9 0 m m 1 9 0 m m， 其孔型根据研究需要设定 。图 1 所示为一 种三排两列矩形孔砌块的孔型分布情况 ， 孔洞 中均 插入聚苯板( 若没有特别指出 ， 以下砌块孔洞 中均 填充聚苯板 ， 且砌块与聚苯板之间没有间隙) 。 1 2 热载荷及边界条件 一 6 6一 研究插孑 L 方式对混凝土砌块热阻的影响时， 对其 温度条件没有具体要求。 为便于分析 ， 设砌块 A B边 温 度 为 2 5 o C； C D边 温 度 为 2 0 ， AD边 和 B C边 则 作绝热处理。 D C 图 1混 凝 土 空 心砌 块计 算 模 型 1 3材料参数 对于本次分析 ，设混凝土的导热系数为 1 2 8 W ( m K) ； 聚苯板 的导 热 系数为 0 0 3 4 W ( m K) 。砌块 夹层 中空气的导热系数随其厚度变化而改变 ， 具体 数值参见文献 8 】 。 2结果及 讨论 2 1 插孑 L 形状对砌块热阻的影响 混凝 土 空 心砌 块 常 见 的孔 洞 形 状 主 要 有 正 方 形、 圆形、 矩形。保持砌块插孔率为 2 2 8 1 ， 比较了 插孔形状对砌块平均热阻的影响。比较所用三种单 孔砌块 的规 格见 图 2所 示 。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m