商业制造膨胀聚苯乙烯复合轻质混凝土的热特性研究：多方法测试与真实性能验证

本研究针对建筑行业减碳需求，创新性地采用MTPS、TPS、HFM和CTIMA多技术联用方案，系统评估了商用EPS复合轻质混凝土的导热系数(0.09-0.19 W/m·K)、比热容(0.22-0.92 J/m3 ·K×106 )和热扩散率(0.14-0.64 m2 /s×10?6 )等关键参数，首次通过CT扫描图像分析揭示其孔隙率(0.611±0.004)和曲折度(5.11±0.17)特征，证实TPS测试结果与实际建筑性能偏差仅2%，为BIM建模提供了可靠设计参数。

　　

在全球建筑行业贡献36%年度CO₂
排放的严峻背景下，开发可持续建材成为当务之急。膨胀聚苯乙烯(EPS)复合轻质混凝土因其优异的隔热性能和废物再利用特性备受关注，但现有研究多局限于实验室制备样品，对工业化产品的热性能缺乏系统评估，且不同测试方法的结果可比性存疑。

斯里兰卡工厂与英国巴斯大学合作，对商用EPS复合混凝土(密度424-552 kg/m³
)展开多维度研究。采用改进瞬态平面热源法(MTPS)、瞬态平面热源法(TPS)和热流计法(HFM)三种实验方法测定热参数，结合X射线计算机断层扫描(CT)图像分析技术(CTIMA)定量表征微观结构特征，并通过实际建筑墙体(含6mm水泥纤维板+138mm EPS混凝土)的现场测试验证实验室结果。

热导率测试显示密度依赖性增长趋势，TPS法在23-24°C测得0.1258-0.1879 W/m·K，与CTIMA结果(-2%偏差)高度吻合。比热容(0.2181-0.9173 J/m³
·K×10⁶
)和热扩散率(0.1450-0.6429 m²
/s×10^?6
)的测试中，Hot Disk 3500展现出最优相关性(R²
=0.99)。CTIMA首次揭示材料含61.1%孔隙率和5.11曲折度，较传统混凝土降低86%热阻。

现场验证表明，基于TPS数据的理论计算与实测墙体导热系数(1.40 W/m²
·K)仅偏差2%，显著优于MTPS法(-30%)。案例研究证实该墙体U值(1.18 W/m²
·K)满足ASHRAE 90.1标准要求(3.29 W/m²
·K)。

该研究确立了工业化EPS混凝土的热性能基准，证明TPS和CTIMA可作为BIM分析的可靠数据源。微观结构参数的首次量化为材料优化提供新维度，而实际建筑性能验证则强化了研究成果的工程适用性，对推动绿色建筑发展具有重要实践价值。论文发表于《Next Materials》，为行业提供了从实验室到工程应用的全链条研究范式。