混凝土导热系数影响因素：保温层组合剪力墙的性能研究

混凝土的导热系数与其组成材料的导热系数和含量有关，同时也受到其自身孔隙结构构成的影响。水泥石是多孔结构，与骨料协同工作，二者对于混凝土导热系数的影响却是相反的。骨料（粗骨料和细骨料）作为混凝土的主体材料，对混凝土导热系数具有重要影响，体现在骨料类型、粗骨料体积分数、砂率等。水泥、外加剂、掺和料和水也是混凝土的重要组成成分，影响着混凝土的孔隙结构和界面结构，从而对混凝土导热系数产生一定的影响。

Khan等测试了玄武岩［λ=4.03W/（m·K）］、石灰岩［λ=3.15W/（m·K）］、粉砂岩［λ=3.52W/（m·K）］、石英岩［λ=8.58W/（m·K）］为粗骨料的混凝土导热系数，结果表明：混凝土导热系数随着粗骨料导热系数的增大而增大；粗骨料相同时，山砂和河砂为细骨料的混凝土孔隙率不同，进而影响到混凝土的导热系数［11］。Kodur等测试了硅酸盐骨料混凝土和碳酸盐骨料混凝土的导热系数，结果表明：硅酸盐骨料混凝土的导热系数大于碳酸盐骨料混凝土的导热系数［12］。肖建庄等研究了钙质和硅质粗骨料对混凝土导热系数的影响，结果表明：钙质骨料混凝土的导热系数低于硅质骨料混凝土的导热系数，骨料导热系数越低，混凝土导热系数越低［13］。Habib等研究了浮石骨料和普通骨料混凝土的导热系数，结果表明：普通骨料混凝土的导热系数为1.458W/（m·K），浮石骨料混凝土的导热系数为0.776W/（m·K），后者较前者下降了近50%［14］。因此，粗骨料的类型不同导致混凝土孔隙结构的差异，对混凝土导热系数的影响较为显著，混凝土导热系数随粗骨料导热系数的增大而增大。

Kook-Han Kim等研究了粗骨料体积分数对混凝土导热系数的影响，试验采用的河砂容重为25.5kN/m3、细度模数为2.95，碎石的容重为25.8kN/m3、细度模数为7.23。粗骨料体积分数为0、0.21、0.35、0.57、0.64、0.71，结果表明：混凝土导热系数与石子体积率基本呈线性增长关系［15］。肖建庄等研究了粗骨料体积分数0.25、0.45和0.65的混凝土导热系数，结果表明：混凝土导热系数随粗骨料体积分数的增大而提高［13］。Habib等对5种浮石含量的混凝土导热系数进行了测试，结果表明：混凝土的导热系数随浮石体积率的提高而降低［14］。因此，由于混凝土各组分中骨料的导热系数最高，粗骨料体积分数对混凝土导热系数影响较大，混凝土导热系数随粗骨料体积分数呈显著变化。

Kook-Han Kim等测试了水灰比为0.4，砂率为39%、45%、50%、55%的4种混凝土的导热系数，结果表明：混凝土导热系数随砂率的增大呈上升趋势，但增幅不明显［15］。刘卫东等进行了砂率为36%、40%、44%、48%、52%的混凝土导热系数试验，结果表明：混凝土导热系数随着砂率的增大先增大后逐渐减小；当砂率为44%时，混凝土的导热系数最大。原因是在砂率合理时，混凝土达到最佳密实状态、空气及水所占的比例小，密度大，导热系数就大；当砂过量时，在水泥用量及水灰比相同的情况下，砂的量越大，需要的包裹水泥浆会增加，导致混凝土内部疏松，孔隙增加，导热系数降低［16］。

Habib等研究了水泥用量（200kg/m3、250kg/m3、350kg/m3、400kg/m3、500kg/m3）对浮石混凝土密度和导热系数的影响，结果表明：混凝土密度与导热系数随水泥用量的增加而显著增大，这是由于其他条件相同时，水泥用量增大，浮石比例减小，混凝土密度增大，引起导热系数增大［14］。Paolo从龄期的角度研究了水化程度对混凝土导热系数的影响，结果表明：试件早期混凝土导热系数随龄期的发展不断增大，在后期基本不变［17］。

Kook-Han Kim等测试了水灰比为0.25、0.3、0.35、0.4的混凝土导热系数，结果表明：水灰比越大，混凝土导热系数越小，原因在于水泥导热系数比水高，水灰比越高，混凝土导热系数越低；水灰比越大，混凝土内部孔隙越大，从而导热系数降低［15］。肖建庄、刘卫东、孙红萍等分别进行了类似的混凝土导热系数试验，得出了与上述相同的结论［13，16，18］。(www.xing528.com)

Khan、肖建庄等研究了混凝土试件在饱水状态和干燥状态下的导热系数，发现由于水分填充了混凝土内部的孔隙，导致混凝土饱水状态下的导热系数大于干燥状态下的导热系数［11，13］。孙红萍等测试了3种水灰比下的不同含水率混凝土试件的导热系数，发现混凝土的导热系数随含水率的增加而增大［18］。

李磊等人在混凝土中掺加了不同掺量（0.01%、0.02%、0.03%、0.04%、0.05%）的引气剂，测试了混凝土试件的导热系数，表明混凝土导热系数随含气量的增加而降低；同时研究了粉煤灰掺量（30%、50%、70%、90%）对混凝土导热系数的影响，表明混凝土导热系数随粉煤灰掺量的增加明显下降［19］。肖建庄等研究了矿渣和粉煤灰对混凝土导热系数的影响，结果表明：掺和料掺量不大时对混凝土导热系数无明显影响；当掺量为30%时，掺和料明显降低混凝土导热系数［13］。

因此，混凝土导热系数受到骨料类型和体积率、砂率、水泥用量、掺和料、引气剂、水灰比、含水率等多种因素影响，各因素的影响程度不同，有必要对各个因素影响的显著性进行分析。

同时，在钢筋混凝土结构中，钢筋与混凝土协同工作，钢材的导热系数约是混凝土导热系数的20倍，钢筋的分布情况及含量对其整体的导热系数会有显著影响。肖建庄等的研究表明，钢筋体积分数提高，会使混凝土的导热系数提高；当钢筋体积分数较高时，不能忽略钢筋对导热系数的影响［13］。