。104 北京科技大学学报 第31卷 表1粉煤灰泡沫塑料复合保温材料性能测试结果 也可以不考虑泡沫塑料球表面的热辐射.因此，对 Table I The results of fly ash-foam plastic poly phase compound mate 于FP多相复合材料的传热过程，可以简单地认为 rials 只存在一种传热方式一热传导0 平均隔热主层体积密度(kgm一632 平均抗折强度/MPa 1.6 平均抗压强度/MPa 27 导热系数/(Wm-1K-) 0101 抗冻性(15次) 无裂纹、脱皮和剥落等损坏现象 顶面饱和浸泡7d地面不渗水、不 抗渗性(7d) 潮湿 可燃性 不燃烧 图2FP多相复合材料传热过程示意图 Fig.2 Heat transfer process of fly ash-foam plastic poly-phase com- 浸水168h(25℃再烘干质量变化 质量体积稳定性 pound mat erials 率≤士01% 12生产工艺 3传热过程数学模型的建立 为避免在大面积屋面施工中出现微裂缝而导致 3.1模型建立的假设条件 抗渗性能降低，通常粉煤灰泡沫塑料复合保温材料 由于FP材料为多相复合材料，其热传导过程 先由工厂生产加工成斜面式块型，然后运输到所要 非常复杂，根据研究对象的物理性能和实际使用情 施工的工地进行屋面工程的铺砌，生产工艺流程如 况，在进行P材料导热系数数学模型建立之前，可 图1所示. 以采用以下几个设定的条件， 粉煤灰 (1)泡沫塑料球均为直径3mm,空心微珠的直 废旧泡沫 破碎 表面改性 径均为0.2mm:相对于泡沫塑料球而言，空心微球 制模养护24h 碱激发剂 在单元体中可近似看到实心小球 膨胀剂 (2)由于空心微珠仅为粉煤灰质量的0.5%左 右，其堆积密度为350kg°m3,所以相对于泡沫塑 无模码跺养护 包装入库运往工地 料球的体积而言，其在单元体中的体积可不单独考 图1：粉煤灰泡沫塑料复合保温材料生产工艺流程 虑. Fig.I Preparation process for fly ash foam plastic poly-phase com (3)空心微珠和泡沫塑料颗料球在整个材料的 pound materials 粉煤灰胶凝体中均匀分布. (4空心微珠和泡沫塑料颗料球表面的热辐射 2传热过程的理论基础 和球内的对流为零 常见的热传递过程有热传导、热对流和热辐射 (5)温度沿热流方向是呈线性分布的. 三种方式.在实际的热传递过程中都是以这三种方 由以上假设条件，可以将FP多相复合材料离 式复合进行的，只不过有时因为一种或两种热传递 散成一系列单元相互连接而成，每个单元是由粉煤 的影响较小，可以对其热传递的过程进行简化处 灰胶凝体包含着一个空心微球和一个泡沫塑料球的 理一.FP材料为多相复合材料，它包括粉煤灰凝 立方体单元的导热系数等效于整个FP材料的导 胶相、空心微珠，泡沫塑料球壁相和气体相，因此材 热系数 料中传热过程也将以凝胶体热传导、泡沫塑料闭孔 3.2单元模型的建立 内气体热对流和泡沫塑料球表面之间的热辐射三种 根据建立单元体模型所设定的条件，可以很容 方式同时进行，如图2所示. 易地建立起FP多相复会材料的一个单元体物理模 但在实际对FP材料传热过程分析时，由于空 型（如图3所示）.在图中T>T2,即热量是由左向 心微珠和泡沫塑料颗粒内的闭孔尺寸很小，在其内 右传递的. 部发生热对流可以被认为是零：而发生在泡沫塑料 由图3可知，一个完整单元体是由粉煤灰胶凝 球表面的热辐射也因为材料的使用温度低于80℃ 体(1)、空心微球(2)、泡沫塑料球壁(3)和泡沫塑料 而导致辐射传热在全部传热中所占的比例很小，故 球内空气(4)四部分构成.根据热传导的串并联原表 1 粉煤灰泡沫塑料复合保温材料性能测试结果 Table 1 The results of fly ash-foam plastic poly phase com pound mat e￾rials 平均隔热主层体积密度/ (kg·m -3 ) 632 平均抗折强度/ MPa 1.6 平均抗压强度/ MPa 2.7 导热系数/ ( W·m -1·K -1 ) 0.101 抗冻性( 15 次) 无裂纹、脱皮和剥落等损坏现象 抗渗性( 7 d) 顶面饱和浸泡 7 d, 地面不渗水、不 潮湿 可燃性 不燃烧 质量体积稳定性 浸水168 h( 25 ℃) 再烘干质量变化 率≤±0.1% 1.2 生产工艺 为避免在大面积屋面施工中出现微裂缝而导致 抗渗性能降低, 通常粉煤灰泡沫塑料复合保温材料 先由工厂生产加工成斜面式块型, 然后运输到所要 施工的工地进行屋面工程的铺砌, 生产工艺流程如 图 1 所示 . 图 1 粉煤灰泡沫塑料复合保温材料生产工艺流程 Fig.1 Preparation process for fly ash-foam plasti c poly-phase com￾pound materials 2 传热过程的理论基础 常见的热传递过程有热传导、热对流和热辐射 三种方式 .在实际的热传递过程中都是以这三种方 式复合进行的, 只不过有时因为一种或两种热传递 的影响较小, 可以对其热传递的过程进行简化处 理 [ 5-6] .FP 材料为多相复合材料, 它包括粉煤灰凝 胶相、空心微珠、泡沫塑料球壁相和气体相, 因此材 料中传热过程也将以凝胶体热传导 、泡沫塑料闭孔 内气体热对流和泡沫塑料球表面之间的热辐射三种 方式同时进行, 如图 2 所示. 但在实际对 FP 材料传热过程分析时, 由于空 心微珠和泡沫塑料颗粒内的闭孔尺寸很小, 在其内 部发生热对流可以被认为是零 ;而发生在泡沫塑料 球表面的热辐射也因为材料的使用温度低于 80 ℃ 而导致辐射传热在全部传热中所占的比例很小, 故 也可以不考虑泡沫塑料球表面的热辐射 .因此, 对 于 FP 多相复合材料的传热过程, 可以简单地认为 只存在一种传热方式———热传导[ 7-10] . 图 2 FP 多相复合材料传热过程示意图 Fig.2 Heat transfer process of fly ash-foam plastic poly-phase com￾pound mat erials 3 传热过程数学模型的建立 3.1 模型建立的假设条件 由于 FP 材料为多相复合材料, 其热传导过程 非常复杂, 根据研究对象的物理性能和实际使用情 况, 在进行 FP 材料导热系数数学模型建立之前, 可 以采用以下几个设定的条件 . ( 1) 泡沫塑料球均为直径 3 mm, 空心微珠的直 径均为 0.2 mm ;相对于泡沫塑料球而言, 空心微球 在单元体中可近似看到实心小球 . ( 2) 由于空心微珠仅为粉煤灰质量的 0.5 %左 右, 其堆积密度为 350 kg·m -3 , 所以相对于泡沫塑 料球的体积而言, 其在单元体中的体积可不单独考 虑 . ( 3) 空心微珠和泡沫塑料颗料球在整个材料的 粉煤灰胶凝体中均匀分布. ( 4) 空心微珠和泡沫塑料颗料球表面的热辐射 和球内的对流为零 . ( 5) 温度沿热流方向是呈线性分布的 . 由以上假设条件, 可以将 FP 多相复合材料离 散成一系列单元相互连接而成, 每个单元是由粉煤 灰胶凝体包含着一个空心微球和一个泡沫塑料球的 立方体, 单元的导热系数等效于整个 FP 材料的导 热系数 . 3.2 单元模型的建立 根据建立单元体模型所设定的条件, 可以很容 易地建立起 FP 多相复会材料的一个单元体物理模 型( 如图 3 所示) .在图中 T1 >T2, 即热量是由左向 右传递的. 由图 3 可知, 一个完整单元体是由粉煤灰胶凝 体( 1) 、空心微球( 2) 、泡沫塑料球壁( 3) 和泡沫塑料 球内空气( 4) 四部分构成.根据热传导的串并联原 · 104 · 北 京 科 技 大 学 学 报 第 31 卷