【摘要】：建筑墻體的熱濕耦合傳遞特性對(duì)建筑能耗、耐久性和室內(nèi)舒適性有著重要影響,建筑墻體材料是典型的多孔介質(zhì)材料,由固體骨架和含有水分(氣態(tài)、液態(tài)、固態(tài))和空氣的孔隙組成。在嚴(yán)寒和寒冷地區(qū),內(nèi)部水分會(huì)凍結(jié)為冰,使得求解建筑墻體熱濕耦合傳遞問(wèn)題更加復(fù)雜。確定墻體材料內(nèi)部水分是否凍結(jié)及含冰量是求解凍結(jié)工況熱濕耦合傳遞問(wèn)題的基礎(chǔ)。本文通過(guò)理論分析、物理試驗(yàn)和數(shù)值模擬計(jì)算相結(jié)合的方法,研究了建筑墻體材料內(nèi)部孔徑分布,得到了凍結(jié)溫度和未凍水含量的變化規(guī)律,建立并驗(yàn)證了建筑墻體材料內(nèi)部水分凍結(jié)溫度計(jì)算模型,主要研究成果如下:1)得到了蒸壓灰加氣、砂加氣砌塊的孔徑分布、累計(jì)孔體積和尺寸特征參數(shù)。綜合利用壓汞法、氣孔分析法和核磁共振法等現(xiàn)代孔徑分析測(cè)試技術(shù),完成了材料孔徑分布試驗(yàn),通過(guò)對(duì)比三種方法得到的孔徑分布結(jié)果可知,壓汞法測(cè)孔范圍廣泛,可以很好的應(yīng)用于加氣混凝土材料。2)建立了以平衡相對(duì)濕度為變量的灰加氣、砂加氣砌塊當(dāng)量孔徑計(jì)算模型。對(duì)灰加氣、砂加氣砌塊的平衡含濕量進(jìn)行了試驗(yàn)研究,得到了質(zhì)量含濕量與平衡相對(duì)濕度的關(guān)系;基于小孔飽和、大孔干燥的孔隙水分布原則,得到了當(dāng)量孔徑與體積含濕量的關(guān)系,結(jié)合平衡相對(duì)濕度與質(zhì)量含濕量的關(guān)系,計(jì)算了不同平衡相對(duì)濕度下的當(dāng)量孔徑。3)設(shè)計(jì)搭建了建筑墻體材料凍結(jié)溫度試驗(yàn)平臺(tái),完成了灰加氣、砂加氣砌塊三種含濕狀態(tài)下的凍結(jié)溫度試驗(yàn)。結(jié)果表明凍結(jié)溫度隨含濕量的下降而下降,其中,毛細(xì)飽和狀態(tài)下,其凍結(jié)溫度接近0℃;平衡相對(duì)濕度0.991時(shí),灰加氣砌塊凍結(jié)溫度和最大過(guò)冷溫度分別為-1.34℃和-2.95℃,砂加氣砌塊的凍結(jié)溫度和最大過(guò)冷溫度分別為-1.79℃和-2.22℃;平衡相對(duì)濕度0.942的試樣,無(wú)明顯的凍結(jié)溫度,但其分別從-6.94℃和-7.06℃起降溫明顯減緩。4)建立了建筑墻體材料內(nèi)部水分凍結(jié)溫度計(jì)算模型�；谙嗥胶夂虶ibbs-Thomson公式,確定了毛細(xì)效應(yīng)作用下固定孔徑內(nèi)液態(tài)水的凍結(jié)溫度,結(jié)合不同平衡相對(duì)濕度下的當(dāng)量孔徑計(jì)算模型,計(jì)算了材料內(nèi)部水分凍結(jié)溫度,結(jié)果與凍結(jié)溫度試驗(yàn)值吻合較好;利用模型計(jì)算得到了不同負(fù)溫下灰加氣、砂加氣砌塊的未凍水含量,并與核磁共振法測(cè)量的0℃至-20℃的未凍水含量進(jìn)行了對(duì)比,兩者具有很好的一致性。5)進(jìn)行了凍結(jié)工況建筑墻體熱濕耦合傳遞特性數(shù)值模擬計(jì)算,利用建立的凍結(jié)溫度計(jì)算模型,提高了計(jì)算的精度;同時(shí)針對(duì)北京地區(qū)各個(gè)月份生產(chǎn)的加氣混凝土砌塊進(jìn)行了數(shù)值模擬計(jì)算,得到了其在自然環(huán)境下的干燥特性。該論文有圖87幅,表23個(gè),參考文獻(xiàn)131篇。
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TU50
【圖文】：

4）為設(shè)計(jì)師進(jìn)行合理的圍護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、墻體構(gòu)造優(yōu)化設(shè)計(jì)、節(jié)能優(yōu)化設(shè)計(jì)提供支撐，以改善室內(nèi)舒適性和墻體耐久性，促進(jìn)建筑節(jié)能工作的發(fā)展。1.2 凍 結(jié) 溫 度 試 驗(yàn) 研 究 現(xiàn) 狀 (Research Status of FreezingTemperature Test)多孔材料內(nèi)部水分的凍結(jié)溫度不同于自由水在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下為 273.15K，由于建筑墻體材料的多孔特性，液態(tài)水分布在孔隙中時(shí)，由于水的表面張力導(dǎo)致其表面彎曲，水可以潤(rùn)濕固體壁面，形成毛細(xì)上升現(xiàn)象。而液態(tài)水呈現(xiàn)出的彎曲界面會(huì)產(chǎn)生一個(gè)附加壓力，這個(gè)壓力在毛細(xì)管中稱為毛細(xì)壓力，會(huì)影響液態(tài)水的凍結(jié)溫度。同時(shí)，建筑多孔材料的孔隙結(jié)構(gòu)復(fù)雜，孔大小不一，其孔根據(jù)其連通性又可以分為開(kāi)孔和閉孔，如圖 1-1 所示。Luikov[26]、Dullien、Williams[27]等人已證明，由于水表面張力導(dǎo)致的毛細(xì)勢(shì)的存在，水在多孔介質(zhì)中總是先充滿小孔，然后逐步充滿大孔，即相對(duì)來(lái)說(shuō)小孔飽和，大孔干燥；但實(shí)際水在多孔介質(zhì)中的分布還存在著大孔吸附水的情況。這些都導(dǎo)致建筑墻體材料內(nèi)部水分的凍結(jié)溫度難于確定。

圖 1-2 技術(shù)路線Figure 1-2 Technical rout當(dāng)量孔徑計(jì)算模型、氣孔分析法和核磁共振法進(jìn)行多孔孔隙率、孔徑分布和累計(jì)孔體積；建筑墻體材料孔隙率和孔徑分布的基假定墻體材料在某一平衡相對(duì)濕度下，氣壓力與該平衡相對(duì)濕度對(duì)應(yīng)的水蒸徑；衡含濕量試驗(yàn)得到不同平衡相對(duì)濕度徑與體積含濕量的關(guān)系，建立當(dāng)量孔徑凍結(jié)溫度計(jì)算模型體材料三種含濕狀態(tài)下內(nèi)部水分凍結(jié)

圖 2-1 各測(cè)量方法適用孔徑[102]Figure 2-1 Aperture for each measurement method由上圖可知，壓汞法的測(cè)量范圍廣泛，從納米級(jí)的凝膠孔到毫米級(jí)的可見(jiàn)孔都在其測(cè)量范圍內(nèi)，優(yōu)于其他方法。馮弛[103]對(duì)加氣混凝土進(jìn)行了壓汞試驗(yàn)，指出壓汞法所得到的孔隙率數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確，這一方面可能是因?yàn)橥饨缇薮髩毫Φ那闆r下，內(nèi)部微孔壁破裂，導(dǎo)致進(jìn)入一些閉孔內(nèi)；另一方面是汞浸沒(méi)樣品時(shí)，不能識(shí)別大孔，二者共同導(dǎo)致孔隙率數(shù)據(jù)的偏差，但其孔徑分布測(cè)試的試驗(yàn)結(jié)果是較為準(zhǔn)確的。壓汞法作為現(xiàn)今測(cè)量水泥基材料孔徑分布最為常用的方法之一，是成熟的測(cè)量方法。本章以壓汞法為主、同時(shí)選用測(cè)試毫米級(jí)見(jiàn)長(zhǎng)的氣孔分析法和測(cè)試納米級(jí)孔徑見(jiàn)長(zhǎng)的核磁共振法，三者分別測(cè)試蒸壓灰加氣、砂加氣混凝土的孔徑分布。2.1.3 壓汞試驗(yàn)1）試驗(yàn)原理由于汞對(duì)試樣不浸潤(rùn)，所以只有對(duì)汞施壓才能使其侵入試樣內(nèi)部孔隙。把材

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 馬田田;韋昌富;周家作;田慧會(huì);;土體的凍結(jié)特征曲線和持水特性[J];巖土工程學(xué)報(bào);2015年S1期

2 譚龍;韋昌富;田慧會(huì);周家作;魏厚振;;凍土未凍水含量的低場(chǎng)核磁共振試驗(yàn)研究[J];巖土力學(xué);2015年06期

3 周家作;譚龍;韋昌富;魏厚振;;土的凍結(jié)溫度與過(guò)冷溫度試驗(yàn)研究[J];巖土力學(xué);2015年03期

4 王瑩瑩;劉艷峰;王登甲;劉加平;;濕傳遞對(duì)墻體熱傳遞的影響關(guān)系研究[J];太陽(yáng)能學(xué)報(bào);2014年07期

5 王許諾;楊平;彭玉龍;;水泥土凍結(jié)溫度及熱物理參數(shù)試驗(yàn)研究[J];武漢理工大學(xué)學(xué)報(bào);2012年06期

6 劉國(guó)杰;黑恩成;;Kelvin公式適用于微小氣泡嗎?[J];大學(xué)化學(xué);2011年03期

7 王瑩瑩;劉艷峰;劉加平;;多孔圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱濕耦合傳遞過(guò)程研究及進(jìn)展[J];建筑科學(xué);2011年06期

8 冀志江;侯國(guó)艷;王靜;張連松;;多孔結(jié)構(gòu)無(wú)機(jī)材料比表面積和孔徑分布對(duì)調(diào)濕性的影響[J];巖石礦物學(xué)雜志;2009年06期

9 張穎;舒海文;端木琳;程萬(wàn)鵬;;寒冷地區(qū)綠色住宅設(shè)計(jì)的探討與實(shí)踐[J];建筑節(jié)能;2009年07期

10 李海波;朱巨義;郭和坤;;核磁共振T_2譜換算孔隙半徑分布方法研究[J];波譜學(xué)雜志;2008年02期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前5條

1 馮馳;多孔建筑材料濕物理性質(zhì)的測(cè)試方法研究[D];華南理工大學(xué);2014年

2 鐘輝智;多孔建筑材料熱濕物理性能研究及應(yīng)用[D];西南交通大學(xué);2011年

3 孔凡紅;新建建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)干燥特性及其影響研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2008年

4 盧濤;毛細(xì)多孔介質(zhì)干燥過(guò)程中傳熱傳質(zhì)模型研究及應(yīng)用[D];大連理工大學(xué);2003年

5 閆增峰;生土建筑室內(nèi)熱濕環(huán)境研究[D];西安建筑科技大學(xué);2003年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前4條

1 周鑫;農(nóng)安鹽漬土工程性質(zhì)研究及其未凍水含量預(yù)測(cè)[D];吉林大學(xué);2016年

2 彭歡;低導(dǎo)熱加氣混凝土保溫性能與微結(jié)構(gòu)研究[D];東南大學(xué);2015年

3 孫強(qiáng);加氣混凝土砌塊填充墻裂縫成因及防裂措施[D];青島理工大學(xué);2013年

4 胡敏;建筑結(jié)構(gòu)濕過(guò)程對(duì)室內(nèi)環(huán)境的影響及其分析方法的研究[D];湖南大學(xué);2006年

本文編號(hào)：2800724