轻骨料/磷建筑石膏复合材料隔热性能的数值模拟

刘卓，赵志曼，2，全思臣，王存，张芷绮，廖仕雄，成俊辰

（1.昆明理工大学 建筑工程学院，云南 昆明 650500；2.昆明理工大学 云南省土木工程防灾重点实验室，云南 昆明 650500；3.云南凝创环保科技有限公司，云南 安宁 650300）

0 引 言

随着科技的进步，人们对建筑材料的功能要求也越来越高。除了对建筑材料自身强度、耐水性、轻质要求外，对建筑材料的保温、隔热性能也越来越重视[1]。提高建筑材料的保温隔热性能极为迫切[2]。

磷建筑石膏由磷石膏经煅烧脱水处理后制成，主要成分为CaSO4·0.5H2O。具有质轻、保温、隔声等特点。在建筑保温隔热层中，部分用轻质骨料和石膏制备保温隔热材料[3-4]。张大江和王栋民[5]研究了聚苯乙烯泡沫颗粒/膨胀珍珠岩对石膏基保温材料导热系数的影响。聂义昕[6]对外掺粉煤灰的陶粒混凝土力学性能及导热系数进行了研究。方小林等[7]研究了膨胀蛭石/酚醛阻燃保温复合材料的制备及表观密度和导热系数的性能。

许多作者对填充型建筑复合材料的导热性能进行了实验研究，但通过有限元的方法对填充型建筑复合材料的导热性能进行数值模拟的研究较少。有限元方法大量应用于非建筑类复合材料的各项性能研究，运用有限元方法可以控制某些变量，通过改变单一变量对基体材料的导热性能影响进行模拟，对工程实验结果进行预测，从而对轻质骨料/磷建筑石膏复合材料的生产设计提供有效的指导[8]。本文通过ANSYS有限元分析软件，应用均匀化理论分析方法，构建了轻质骨料填充磷建筑石膏复合材料导热模型，模拟了复合材料在轻骨料不同几何形态、填充体积分数下的温度场及热流分布情况，计算得到复合材料的等效导热系数，并通过试验验证了模拟的可靠性。……