混凝土的导热系数试验，采用系列2试验的原级配混凝土（S20）。按承重墙厚度为160mm、200mm和240mm，混凝土保护层厚度均为50mm，按比例筛分和重新搅拌，得到试验用细石混凝土（S2X）和二次混合混凝土（S21、S22、S23）。
根据导热系数测试装置规格，设计混凝土试件的尺寸为300mm×300mm×50mm。全部试件均在华北水利水电大学工程检测中心浇筑，并在标准养护条件下养护至试验龄期。
混凝土导热系数测试依据《绝热材料稳态热阻及有关特性的测定——热流计法》（GB/T 10295—2008）的规定［5］，使用北京东方奥达仪器设备有限公司生产的JW-3型热流计式导热系数试验机进行试验。试验机主体部分由加热单元、冷却单元、2个热流传感器和1个试件组成，即采用单试件双热流传感器的布置，如图3.5所示。
加热单元采用300mm×300mm×8mm铜板与加热器紧密接触，内设控温传感器，由智能化测量仪进行控温。冷却单元采用300mm×300mm×30mm的铝板，用恒温水冷却，进出水采用螺旋形逆向流动的液体槽板。为适应不同厚度的试样，冷板在工作台上可移动并装有压紧装置，以保证加热单元、冷却单元与试件紧密接触。试验过程中通过智能化测量仪设置加热单元和冷却单元的温度，使试件达到传热平衡，并处于设计的温差状态下。
用于测量热流密度的热流计，分别放置在加热单元和冷却单元的表面上。在中心区域埋置两个温度传感器，用于测试试件两侧的实际温度，同时在主体部分外部加装保温套和有机玻璃罩，减少环境对测量结果的影响。
图3.5 试验装置
Fig.3.5 Test Device
图3.6 测试原理
Fig.3.6 Testing Principle
测试原理如图3.6所示。对于单试件双热流计法测试稳态条件下混凝土的导热系数，试件的热流密度为两个热流计输出的平均值，这样的装置对边缘热损失最不敏感，用此装置进行测试时，可忽略通过试件和热流计边缘的热损失。当流过两个热流计的热流密度满足：|qr-ql|/q＜10%（此处q1、q2分别为两个热流计的热流密度，qr为热流密度平均值），可认为系统接近实现一维稳态热传导，此时，装置在热板和冷板的热流传感器中心测量部分和试件中心部分建立类似于无限大平板中存在的单向稳定热流。
被测试件的导热系数由式（3.4）计算得到。由热阻的定义可以知道，热阻是热流量在通过物体时，在物体两端形成的温度差。即
又因标准试件热阻Rs由防护热板法测试得到，所以
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由此可导出
所以
式中：f为热流计的标定系数。
由此可以得出在给定条件下混凝土试件的导热系数。
使用JW3型热流计式导热系数测试机测试混凝土导热系数，试验步骤如下：
1）试件准备。用游标卡尺量取试件四个边中心线的厚度，取四个值的平均值作为试件的厚度h。试件及试件尺寸如图3.7所示。
2）安装试件。从主体上除下有机玻璃罩，打开保温套，移动冷却单元；将试件紧靠热板，移动冷却单元，使试件与冷板和热板接触；拧紧压力装置，使试件与冷板和热板紧密结合；合上保温套并装上有机玻璃罩。
3）设置试验参数。打开智能化仪表开关，当仪表巡检一周后，设置试件厚度为h、热板温度为45℃、冷侧温度为22℃。
4）打开循环水开关、冷源开关及加热开关，开始试验。
5）待试件达到稳态条件后（两侧热流密度值相差20%以内），记录试件两侧的温度，热流密度平均值及导热系数。
图3.7 试件及试件尺寸
Fig.3.7 Specimen and its dimension
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