本發(fā)明涉及一種砌體比熱的計(jì)算方法，主要以磚砌體為例來(lái)闡述該方法。該種方法適用于石砌體和砌塊砌體等所有砌體的比熱計(jì)算。對(duì)建筑節(jié)能設(shè)計(jì)具有顯著意義。
背景技術(shù)：
：砌體結(jié)構(gòu)因?yàn)槠涫┕み^(guò)程簡(jiǎn)單、技術(shù)要求低且便于取材，在我國(guó)有著廣泛的使用。隨著經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的不斷發(fā)展以及人類生活水平的提高，人們對(duì)建筑物的美觀度與舒適度的要求越來(lái)越高，確定建筑物材料的熱物理參數(shù)對(duì)實(shí)際工程的設(shè)計(jì)與科學(xué)研究越來(lái)越重要。比熱是單位質(zhì)量物質(zhì)改變單位溫度時(shí)吸收或釋放的能量。物質(zhì)的比熱是衡量物質(zhì)熱工性能的重要物理量，確定物質(zhì)的比熱能夠很好地了解物質(zhì)的保溫性能和熱交換能力，從而對(duì)新材料的研制和新能源的開(kāi)發(fā)有更好的方向指導(dǎo)性。尤其對(duì)砌體結(jié)構(gòu)，確定磚石砌體和塊材砌體等常用砌體的比熱，有助于更好的利用砌體材料的保溫性能，達(dá)到降低能源消耗的目的，從而使建筑物最大程度滿足人類需求。迄今為止，國(guó)內(nèi)許多學(xué)者對(duì)物質(zhì)的比熱確定方法進(jìn)行了深入研究和探討，并且取得了諸多成果。目前，常用的測(cè)量固體物質(zhì)比熱的方法有混合法、比熱測(cè)試儀法等?；旌戏ㄊ歉鶕?jù)熱平衡原理，將已知質(zhì)量、溫度的待測(cè)物體，投入到盛有質(zhì)量、溫度均已知的水的量熱器中，待溫度穩(wěn)定后，在不考慮量熱器與外界熱交換的前提下，計(jì)算出該待測(cè)物的比熱。比熱容測(cè)試儀系統(tǒng)由管狀立式電阻爐、恒溫器、控溫儀和計(jì)算機(jī)測(cè)試系統(tǒng)等部件組成。實(shí)驗(yàn)時(shí)先將試樣在管狀加熱爐中加熱到試驗(yàn)溫度，然后再落入到量熱器中。全過(guò)程由計(jì)算機(jī)采集試樣和量熱器的溫度變化，從而計(jì)算出試樣的比熱。上述實(shí)驗(yàn)方法操作較復(fù)雜、儀器配備不方便、對(duì)操作人員和環(huán)境要求較高，且均存在不可避免的熱量損失，容易造成較大的實(shí)驗(yàn)誤差。故而在建筑工程中適用性較小。因此，研究開(kāi)發(fā)一種簡(jiǎn)便確定砌體比熱的方法，具有很大的工程實(shí)用價(jià)值。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的是提供一種砌體比熱的計(jì)算方法，該方法原理易懂、計(jì)算過(guò)程簡(jiǎn)單，且計(jì)算結(jié)果能快速應(yīng)用到工程實(shí)際中。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供的是一種砌體比熱的簡(jiǎn)易計(jì)算方法。具體步驟如下。(1)取少量規(guī)則磚砌體，稱出其質(zhì)量m0。(2)根據(jù)單位立方體磚砌體的用磚量，以及施工單位提供的所取磚砌體體積v0，確定上述所取磚砌體中磚的質(zhì)量，即m1＝v0nρ1v1(1)(3)利用烘干法測(cè)出上述所取磚砌體的含水量mw。(4)確定磚砌體烘干后干砂漿的比熱。首先確定干砂漿質(zhì)量，即m2＝m0-m1-mw(2)再確定干砂漿體積，即v2=v0-v0nv1-mWρW---(3)]]>根據(jù)施工中砂漿的配合比，確定單位立方體干砂漿中含砂的質(zhì)量m3，則得到所取磚砌體中的含砂量為m4＝m3v2(4)確定砂漿水化反應(yīng)后生成的水泥石質(zhì)量，即m5＝m2-m4(5)最后得到步驟(1)所取磚砌體烘干后砂漿的比熱，具體公式如下。c2=m4c4+m5c5m2---(6)]]>式(1)、(2)、(3)、(4)、(5)與(6)中n表示單位立方體磚砌體中磚的塊數(shù)，ρ1和ρw分別表示標(biāo)準(zhǔn)磚和水的密度，單位是kg/m3。v0、v1和v2分別表示所取磚砌體、一塊標(biāo)準(zhǔn)磚和干砂漿的體積，單位是m3。m1、m2、m4和m5分別表示上述所取磚砌體中磚的質(zhì)量、干砂漿的質(zhì)量、干砂漿中所含的砂和水泥石的質(zhì)量，單位是kg。c2、c4、c5分別表示干砂漿、砂和水泥石的比熱，單位是J/(kg·℃)。(5)最后得到步驟(1)所述磚砌體的比熱，具體公式如下。c0=m1c1+m2c2+mWcWm0---(7)]]>式(7)中m0、m1、m2、mw分別表示所取磚砌體的質(zhì)量、磚的質(zhì)量、干砂漿的質(zhì)量、磚砌體中所含水的質(zhì)量，單位為kg。c0、c1、c2、cw分別表示磚砌體的比熱、磚的比熱、干砂漿的比熱、水的比熱，單位為J/(kg·℃)。本發(fā)明效果是上述計(jì)算磚砌體比熱的方法適用于石砌體和砌塊砌體等所有砌體比熱的計(jì)算。該方法能夠直觀的計(jì)算出砌體的比熱，計(jì)算過(guò)程簡(jiǎn)單，計(jì)算結(jié)果直觀。為實(shí)際工程中的熱物理參數(shù)的確定以及溫度場(chǎng)模擬提供科學(xué)合理的依據(jù)，有利于建筑物圍護(hù)結(jié)構(gòu)的節(jié)能保溫設(shè)計(jì)，從而為人類提供更舒適的環(huán)境。具體實(shí)施方式結(jié)合實(shí)例對(duì)本發(fā)明的一種砌體比熱計(jì)算方法進(jìn)一步說(shuō)明。本發(fā)明的一種砌體比熱計(jì)算方法主要以磚砌體為例來(lái)闡述該種方法。利用磚砌體中所含磚、砂漿和水的比熱與其各自對(duì)應(yīng)質(zhì)量的乘積累加，和該磚砌體質(zhì)量的比值，來(lái)確定磚砌體的比熱。本發(fā)明的一種砌體比熱的計(jì)算方法包括以下步驟：(1)取少量規(guī)則磚砌體，稱出其質(zhì)量m0；(2)根據(jù)單位立方體磚砌體的用磚量，以及施工單位提供的所取磚砌體體積v0，確定上述所取磚砌體中磚的質(zhì)量，即m1＝v0nρ1v1(1)(3)利用烘干法測(cè)出上述所取磚砌體的含水量mw；(4)確定磚砌體烘干后干砂漿的比熱，干砂漿的質(zhì)量為m2＝m0-m1-mw(2)確定干砂漿體積，即v2=v0-v0nv1-mwρw---(3)]]>根據(jù)施工中砂漿的配合比，確定單位立方體干砂漿中含砂的質(zhì)量m3，則得到所取磚砌體中的含砂量，即m4＝m3v2(4)確定砂漿水化反應(yīng)中生成的水泥石質(zhì)量，即m5＝m2-m4(5)最后得到步驟(1)所取磚砌體烘干后砂漿的比熱，具體公式如下c2=m4c4+m5c5m2---(6)]]>式(1)、(2)、(3)、(4)、(5)與(6)中n表示單位立方體磚砌體中磚的塊數(shù)，ρ1和ρw分別表示標(biāo)準(zhǔn)磚和水的密度，單位是kg/m3，v0、v1和v2分別表示所取磚砌體、一塊標(biāo)準(zhǔn)磚和干砂漿的體積，單位是m3，m1、m2、m4和m5分別表示上述所取磚砌體中磚的質(zhì)量、干砂漿的質(zhì)量、干砂漿中所含的砂和水泥石的質(zhì)量，單位是kg。c2、c4、c5分別表示干砂漿、砂和水泥石的比熱，單位是J/(kg·℃)；(5)最后得到步驟(1)所述磚砌體的比熱，具體公式如下c0=m1c1+m2c2+mWcWm0---(7)]]>式(7)中m0、m1、m2、mw分別表示所取磚砌體的質(zhì)量、磚的質(zhì)量、干砂漿的質(zhì)量、磚砌體中所含水的質(zhì)量，單位為kg。c0、c1、c2、cw分別表示磚砌體的比熱、磚的比熱、干砂漿的比熱、水的比熱，單位為J/(kg·℃)。本發(fā)明的一種砌體比熱計(jì)算方法功能是這樣實(shí)現(xiàn)的：將磚砌體中所含磚、砂漿和水的比熱與其各自質(zhì)量的乘積累加，除以該磚砌體的質(zhì)量，即可得到磚砌體的比熱，具體實(shí)施如下。某磚砌體，施工單位給出了其局部尺寸為0.1m×0.1m×0.1m，單位立方體磚砌體砌筑過(guò)程中磚的用量為520塊，灰縫厚度為0.01m，以及M10水泥砂漿的配合比。一塊標(biāo)準(zhǔn)紅磚的密度為1.8×103kg/m3，尺寸為0.24m×0.115m×0.053m。具體數(shù)據(jù)如表1和表2所示。表1M10砂漿配合比表2材料比熱容(1)假設(shè)某磚砌體體積v0＝1×103m3，測(cè)得其質(zhì)量為m0＝1.8kg。(2)根據(jù)單位立方體磚砌體用磚量，得到磚的質(zhì)量為m1＝1×10-3×520×1.8×103×0.24×0.115×0.053＝1.37(kg)(3)利用烘干法測(cè)出上述所取磚砌體的含水量mw＝0.18kg。(4)確定所取磚砌體烘干后干砂漿的比熱，具體步驟如下。確定干砂漿的質(zhì)量，即m2＝1.8-1.37-0.18＝0.250(kg)確定干砂漿的體積，即v2=1×10-3-1×10-3×520×0.24×0.115×0.053-0.181×103=0.060×10-3(m3)]]>根據(jù)砂漿配合比，水泥:砂:水＝240kg:1221kg:290kg，確定上述所取磚砌體烘干后砂漿中的含砂量，即m4=1221×11-2901×103×0.060×10-3=0.103(kg)]]>確定砂漿水化反應(yīng)后生成的水泥石的質(zhì)量，即m5＝0.25-0.103＝0.147(kg)最后可得到所取磚砌體烘干后干砂漿的比熱，即(5)最后可計(jì)算出步驟(1)所取磚砌體的比熱，即為了與傳統(tǒng)測(cè)量方法進(jìn)行對(duì)比，這里取一定量磚砌體，采用混合法和比熱容測(cè)試儀法測(cè)量其比熱，具體數(shù)據(jù)如表3所示。由上述數(shù)據(jù)可知，本發(fā)明提供的計(jì)算砌體比熱的方法，具有較高精度。和傳統(tǒng)混合法及比熱容測(cè)試儀法相比，測(cè)試誤差小于5％，故該方法可應(yīng)用于具體工程實(shí)際中。另外，本發(fā)明提供的計(jì)算方法簡(jiǎn)單、直接、并且省時(shí)，將其應(yīng)用于工程能更快捷的確定砌體比熱，從而為建筑節(jié)能設(shè)計(jì)提供依據(jù)。表3實(shí)驗(yàn)所測(cè)比熱當(dāng)前第1頁(yè)1 2 3