一種砂漿比熱的計算方法
【專利摘要】本發明公開了一種砂漿比熱的計算方法，其步驟如下：根據施工用水泥砂漿的砂和水泥的配合比，確定單位立方體砂漿內的砂的質量和水泥的質量；根據水泥的質量，確定水泥水化反應的用水量；利用感應式水分測定儀或烘干法測定水泥砂漿塊體的含水率，利用含水率得到單位體積體水泥砂漿塊體內的含水總量為水泥砂漿中空隙水的質量；利用公式計算水泥砂漿塊體的比熱。本發明能夠直觀測試砌筑砂漿或抹灰砂漿的比熱，進而為建筑熱值計算提供依據，具有測試直觀、計算方法明確、操作簡便、理論清晰等特點；本發明測試計算精度高，能更準確的確定砂漿的熱工性能，提高節能工程或綠色建筑中熱參數的檢測效率，并提高該建筑物運行、維護的便利性。
【專利說明】
一種砂漿比熱的計算方法
技術領域
[0001] 本發明屬于建筑工程裝飾裝修及建筑熱力學的技術領域，具體涉及一種砂漿比熱 的計算方法，適用于裝飾裝修用砌筑或抹灰砂漿的比熱計算，可用于建筑物節能環保熱值 的計算。
【背景技術】
[0002] 砂漿是用于建筑砌筑工程的粘結物質，也是用于建筑物裝飾裝修的基層物質。隨 著社會對建筑物保溫隔熱性能要求的提高，砌筑新材料迅速出現并逐漸替代傳統的砌筑材 料。然而，用于砌筑粘結和找平的砂漿仍是最主要的建筑用材。因此，準確便捷的計算其熱 值損失是整個建筑熱值計算的基礎。
[0003] 比熱是建筑能源熱值計算考慮的重要因素之一，反映了物質吸納熱量的能力，是 建筑物節能環保評價的重要指標。常規建筑物多采用外保溫或內保溫等方式進行節能設 計，以增大室內外能量交換熱阻進而提高墻體的保溫隔熱性能。用傳統砂漿粘合新型保溫 砌體仍是當前建筑施工的重要方式，傳統建筑物維護和節能改造仍采用砂漿作為粘合劑和 基層處理材料。因此，在建筑物的熱值計算中迫切需求一種能夠直接計算砂漿比熱的方法， 該方法為解決建筑節能熱值計算提供依據。
[0004] 目前，比熱的試驗測定方法主要有混合量熱法、加熱一冷卻法、絕對量熱法等。混 合量熱法是把穩定溫度的試樣放入質量與溫度均已知的量熱器中，混合一定時間后量熱器 內溫度達到平衡，根據混合前后溫度差值即可計算出砂漿的比熱。加熱一冷卻法是通過對 標準樣品和砂漿試樣建立熱平衡過程中的加熱一冷卻曲線進行分析，用比熱已知的標準樣 品計算出試樣的比熱。絕熱量熱法是把裝有加熱器的砂漿試樣置入加熱爐中，使加熱爐的 內表面溫度與試樣外表面溫度恒等，試樣中加熱器散出的熱量全部被試樣吸收，通過加熱 器供給試樣熱量和試樣所升高溫度的平衡計算出砂漿比熱。
[0005] 混合量熱法需要對砂漿塊體進行破壞性試驗，又因忽略散熱影響及能量損失，對 大批量的砂漿塊體進行比熱測試困難較大。加熱一冷卻法依賴于數據曲線的分析，推廣實 施存在困難。常規的比熱測試方法復雜，特別是測定實用砂漿比熱的工作量大，且熱量損失 難以避免和衡量。因此，有必要對砂漿的比熱進行合理推定，獲取砂漿比熱的一種便捷計算 方法，以便能夠快速、準確的獲取砂漿的比熱。
【發明內容】
[0006] 為了解決上述技術問題，本發明提供了一種砂漿比熱的計算方法，實現砂漿塊材 比熱的簡易計算，且具備計算簡便、參數較少、應用便捷等特征，以利于建筑用砂漿比熱的 計算和確定。
[0007] 為了達到上述目的，本發明的技術方案是：一種砂漿比熱的計算方法，其步驟如 下：
[0008] 步驟一:根據施工用水泥砂漿的砂與水泥的配合比，確定單位立方體砂漿內的砂 的質量為mi、水泥的質量為m2;根據水泥的質量m2，確定水泥水化反應的用水量m3;
[0009] 步驟二：水泥和水經水化反應硬化后為水泥石，水泥、砂、水混合后經水化反應硬 化后為水泥砂漿塊體，利用含水率測定儀或烘干法測定水泥砂漿塊體的含水率w，利用含水 率w乘以(mi+m2+m3)得到單位體積體水泥砂漿塊體內的含水總量為水泥砂漿中空隙水的質 量 Π 14;
[0010]步驟三:水泥砂漿塊體的比熱的計算公式為：
[00?2] 式中，C1、C2、C3分另U表不砂、水泥石、水的比熱;mi、m2、m3、m4分另U表不砂、水泥、水泥 水化的用水量、空隙水的質量。
[0013] 所述水泥水化反應的用水量m3的計算方法是:確定水與水泥的質量反應比α，水泥 水化反應的用水量m3為水與水泥的質量反應比α乘以水泥的質量m2,其中，水與水泥的質量 反應比α的值為22%~25%。
[0014] 所述含水率測定儀測定水泥砂漿塊體的含水率w的方法是:將含水率測定儀的探 頭緊貼水泥砂漿表面，含水率測定儀的儀表盤所顯示數值為該水泥砂漿含水率w。
[0015] 所述烘干法測定水泥砂漿塊體的含水率w的方法是:選取水泥砂漿塊體并稱量該 砂漿試塊的質量，記為mw;將該水泥砂漿塊體放入溫度保持105°C~110°C的恒溫烘箱中，烘 干時間為8h~10h;把該烘干完成的水泥砂漿放入干燥器中待試樣冷卻后對該水泥砂漿進 行稱重，試樣質量記為πω;則砂衆含水率w= (mw-md)/md。
[0016] 本發明能夠直觀測試砌筑砂漿或抹灰砂漿的比熱，進而為建筑熱值計算提供依 據;與目前常用的比熱測試方法相比，本發明具備測試直觀、計算方法明確、操作簡便、理論 清晰等特點；本發明能夠在不破壞原建筑結構的情況下進行建筑砂漿的比熱計算，經多次 測試表面本方法與傳統測試方法之間的差值保持在0.02 %~0.04%之間，能夠滿足建筑熱 值的應用。本發明精度的提高能更準確的確定砂漿的熱工性能，提高節能工程或綠色建筑 中熱參數的檢測效率，并提高該建筑物運行、維護的便利性。
【具體實施方式】
[0017] 下面對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例 僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技 術人員在沒有付出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范 圍。
[0018] -種砂漿比熱的計算方法，依據混合物比熱的加權平均計算思想。首先，分別確定 砂漿中各組成成分的質量百分含量。然后，將各質量百分含量乘以對應組成成分的比熱并 進行求和，即可得到砂漿的比熱。鑒于不同砂漿的組成成分不同，本發明對常用的水泥砂漿 提出了理論的計算方法。按照本發明的計算方法，可得到建筑物砌筑或抹灰用水泥砂漿在 不同濕度環境下的砂漿比熱。其步驟如下：
[0019] 步驟一:根據施工用水泥砂漿的砂和水泥的配合比，確定單位立方體砂漿內的砂 的質量為mi、水泥的質量為m2;根據水泥的質量m2，確定水泥水化反應的用水量m3。
[0020] 水泥水化反應的用水量m3的計算方法是:確定水與水泥的質量反應比α，水泥水化 反應的用水量m3為水與水泥的質量反應比α乘以水泥的質量m2,其中，水與水泥的質量反應 比α的值為22%~25%。
[0021 ] 步驟二：水泥和水經水化反應硬化后為水泥石，水泥、砂、水混合后經水化反應硬 化后為水泥砂漿塊體，利用含水率測定儀或烘干法測定水泥砂漿塊體的含水率w，利用含水 率w乘以(mi+m2+m3)得到單位體積體水泥砂漿塊體內的含水總量Π 14。
[0022] 含水率測定儀水泥砂漿塊體的含水率w的方法是:將含水率測定儀探頭緊貼水泥 砂漿表面，含水率測定儀的儀表盤所顯示數值即為該水泥砂漿含水率w。
[0023] 烘干法測定水泥砂漿塊體的含水率w的方法是:選取水泥砂漿塊體并稱量該砂漿 試塊質量，記為mw;將該水泥砂漿塊體放入溫度保持105°C~110°C的恒溫烘箱中，烘干時間 為8h~10h;把該烘干完成的水泥砂漿放入干燥器中待試樣冷卻后對該水泥砂漿進行稱重， 試樣質量記為πω;則砂衆含水率w= (mw-md)/md。
[0024] 步驟三:水泥砂漿塊體的比熱的計算公式為：
[0026] 式中，ci、C2、C3分別表不砂、水泥石、水的比熱;mi、m2、m3、m4分別表不砂、水泥、水泥 水化的用水量、空隙水的質量。
[0027]水泥砂漿的主要組成成分是空隙水、砂和水泥石。采用烘干法確定空隙水的百分 含量w;根據砂和水泥的配合比和水泥硬化前后水泥與水泥石的質量關系確定砂、水泥的百 分含量。水、砂、水泥石的比熱由相關文獻和資料獲得。
[0028]具體實例
[0029]某用于砌筑的Μ5水泥砂漿，施工單位提供的配合比見表1所示，材料的比熱容見表 2所示。其中32.5MPa水泥水化反應理論用水量為24 %的水泥用量。
[0030] 表1 M5水泥砂漿配合比
[0034] 一、水泥砂漿比熱的計算方法是：
[0035] (1)由廠家提供的水泥配合比見表1，確定單位立方體中砂用量m、水泥用量!112分別 為：
[0036] mi = 1450kg
[0037] m2 = 210kg
[0038] (2)由廠家提供水泥水化反應理論用水量為24%，則單位立方體內水泥水化反應 理論用水量m3為
[0039] m3 = 210 X 24% =50.4(kg)
[0040] (3)取現場水泥砂漿塊體，使用烘干法測得所述水泥砂漿的含水率為13.11%，則 單位立方體水泥砂漿的含水量Π 14為
[0041] π?4=13.11% X (1450+210+50.4) = 224.23(kg)
[0042 ] (4)計算水泥砂漿的比熱，具體計算如下：
[0044] 二、與混合量熱法、絕熱量熱法計算比熱的比較
[0045] 依據混合量熱法對該水泥砂漿進行比熱測試:把穩定溫度的水泥砂漿試樣放入質 量與溫度均已知的量熱器中，混合8h后量熱器內溫度達到平衡，根據混合前后溫度差值即 可計算出水泥砂漿的比熱，其中計算值為1.4247\10 3(1/(1^·!：))。
[0046] 依據絕熱量熱法對該水泥砂漿進行比熱測試:把裝有加熱器的砂漿試樣置入加熱 爐中，使加熱爐的內表面溫度與水泥砂漿試樣外表面溫度恒等，試樣中加熱器散出的熱量 全部被試樣吸收，通過加熱器供給水泥砂漿試樣熱量和水泥砂漿試樣所升高溫度的平衡計 算出砂漿比熱，其中計算值為1.4238X10 3(J/(kg · °C))。
[0047] 利用混合量熱法、絕對量熱法對該砂漿進行比熱測試，獲取不同測試測試值，該計 算方法與常規測試方法的存在的差值見表3。
[0048] 表3不同測試方法與計算法之間差值
[0050] 本發明計算的比熱值小于混合量熱法，大于絕熱量熱法。本發明的計算方法能夠 在不破壞原結構的情況下進行建筑砂漿的比熱計算，且誤差保持在0.02%~0.04%之間， 能夠滿足建筑熱值的應用。精度的提高能更準確的確定砂漿的熱工性能，提高節能工程或 綠色建筑中熱參數的檢測效率，并提高該建筑物運行、維護的便利性。
[0051] 以上所述，僅為本發明較佳的【具體實施方式】，但本發明的保護范圍并不局限于此， 任何熟悉本技術領域的技術人員在本發明揭露的技術范圍內，可輕易想到的變化或替換， 都應涵蓋在本發明的保護范圍之內。
【主權項】
1. 一種砂衆比熱的計算方法，其特征在于，其步驟如下： 步驟一:根據施工用水泥砂漿的砂與水泥的配合比，確定單位立方體砂漿內的砂的質 量為mi、水泥的質量為m2;根據水泥的質量m2，確定水泥水化反應的用水量m3; 步驟二：水泥和水經水化反應硬化后為水泥石，水泥、砂、水混合后經水化反應硬化后 為水泥砂漿塊體，利用含水率測定儀或烘干法測定水泥砂漿塊體的含水率w，利用含水率w 乘以(mi+m2+m3)得到單位體積水泥砂漿塊體內的含水總量為水泥砂漿塊體中空隙水的質量 Π14； 步驟三:水泥砂漿塊體的比熱的計算公式為：式中，Cl、C2、C3分別表不砂、水泥石、水的比熱;mi、Π 12、Π 13、Π 14分別表不砂、水泥、水泥水化 的用水量、空隙水的質量。2. 根據權利要求1所述的砂漿比熱的計算方法，其特征在于，所述水泥水化反應的用水 量m3的計算方法是:確定水與水泥的質量反應比α，水泥水化反應的用水量m3為水與水泥的 質量反應比α乘以水泥的質量m2,其中，水與水泥的質量反應比α的值為22%~25%。3. 根據權利要求1所述的砂漿比熱的計算方法，其特征在于，所述含水率測定儀測定水 泥砂漿塊體的含水量w的方法是:將含水率測定儀的探頭緊貼水泥砂漿表面，含水率測定儀 的儀表盤所顯示數值為該水泥砂漿含水率w。4. 根據權利要求1所述的砂漿比熱的計算方法，其特征在于，所述烘干法測定水泥砂漿 塊體的含水率w的方法是:選取水泥砂漿塊體并稱重其質量，記為m w;將該水泥砂漿塊體放 入溫度保持105°〇110°C的恒溫烘箱中，烘干時間為8h~10h;把烘干完成的水泥砂漿塊體放 入干燥器中待試樣冷卻后對該水泥砂漿塊體進行稱重，試樣質量記為m d;則砂漿含水率w= (mw-md)/md〇
【文檔編號】G06F17/50GK105868515SQ201610380718
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年6月1日
【發明人】李順群, 陳之祥, 張亞歌, 王杏杏, 張勛程, 胡鐵鑫
【申請人】河南大學