1概述随着环保节能安全意识的增强，阻燃保温材料被广泛应用于各类建筑中[1-6]，保温材料是否能够达到保温性能的要求，需要进行导热系数的检测鉴定，因此导热系数的精准检测至关重要。材料导热系数测量一般选用两种方法，一种是《绝热材料稳态热阻及有关特性的测定 防护热板法》（GB/T 10294—2008）和《绝热材料稳态热阻及有关特性的测定 热流计法》（GB/T 10295—2008），标准中并未明确规定试验时试样的厚度。理论上，理想情况下一维稳态导热测量的导热系数与试样厚度是无关的[7-8]。但实际试验时，受测量仪器、试样实际厚度的限制，厚度对导热系数检测有无影响需要进一步验证。保温材料被广泛应用在不同的场景中，温度涉及范围-20~70 ℃。有研究表明[9-10]，导热系数随温度一般呈正相关的关系，但不同的保温材料随温度变化呈现不同的变化趋势。且部分产品标准对于导热系数的测试温度并没有具体的要求，如《蒸压加气混凝土砌块》（GB/T 11968—2020）中只罗列了几个导热系数等级要求，并未规定测试时的温度要求。许多产品标准明确规定测试时的试验温度，但并没有规定厚度与试验温差的要求，如《柔性泡沫橡塑绝热制品》（GB/T 17794—2008）中导热系数只规定了平均温度-20 ℃、0 ℃、40 ℃，并未规定具体的温差和厚度、《绝热用挤塑聚苯乙烯泡沫塑料(XPS)》（GB/T 10801.2—2018）标准中给定了平均温度10 ℃和25 ℃，试验温差15~25 ℃，并未明确给出温差的要求。曾春燕[8]等以橡塑模塑板为试验对象，以10 ℃、20 ℃、30 ℃为变量温差，进行了温差对导热系数的影响探究，以3次温差的平均导热系数作为标准值，发现温差对于导热系数基本无影响，但其选用的温差点较少，温差范围较窄，更高或更低试验温差对导热系数有无影响有待进一步验证。采用XPS挤塑板为试验样品，控制平均温度与温差不变，制成不同的试样厚度探究厚度对导热系数测定的影响；采用橡塑保温板为试验样品，控制厚度和温差不变，探究橡塑保温板随温度的变化规律；采用导热系数参比板为试验样品，控制厚度和平均温度不变，选择范围更广，间隔更小的温差，探究温差对导热系数测定的影响。为保温材料导热系数的检测提供技术支持，更精准地测量保温材料的保温性能，为部分未明确导热系数检测试验信息的产品标准提供参考。2试验设计采用双平板导热系数测定仪，型号为IMDRY3001-Ⅶ，由英贝儿（天津）测控设备有限责任公司生产，冷板温度可达到-40 ℃，使用方法为防护热板法，满足此试验要求，同时所有工况试验时的温湿度均保持一致。采用XPS挤塑板为试验样品，易于制样，平均温度选择检测时最常用的25 ℃，温差选择检测时最常用的20 ℃，即冷板温度15 ℃、热板温度35 ℃，试样厚度分别为8 mm、10 mm、15 mm、20 mm、25 mm、30 mm、35 mm、40 mm。采用橡塑保温板为试验样品，试验样品厚度25 mm，试验温差选择为20 ℃，平均温度分别为-20 ℃、-10 ℃、0 ℃、10 ℃、20 ℃、30 ℃、40 ℃。采用导热系数标准板为试验样品，此导热系数标准板为建筑材料工业技术监督研究中心生产，编号为GSB 02-3062-2017，特征量值为0.032 8 W/(m·K)。试验平均温度为25 ℃、厚度为25 mm，试验温差分别为5 ℃、10 ℃、15 ℃、20 ℃、25 ℃、30 ℃、35 ℃、40 ℃。3结果与分析3.1厚度对导热系数测定的影响XPS挤塑板导热系数随厚度变化曲线如图1所示。10.3969/j.issn.1004-7948.2022.07.015.F001图1导热系数随试样厚度的变化规律（1）随着厚度的增加，导热系数有微弱增大，与理论上导热系数与试样厚度无关不一致。因为厚度越大，通过试样侧面四周的边缘热损失越多，难以形成理想状态下的一维稳态导热，使导热系数有偏大的趋势。（2）试样厚度在10~35 mm时，导热系数基本相同，说明合适的厚度对导热系数影响较小。采用的XPS挤塑板不是有标准值的有证物质，无导热系数标准值，因此将所有厚度工况下的导热系数平均值当作此XPS挤塑板的标准值。导热系数随厚度变化的测试结果如表1所示。10.3969/j.issn.1004-7948.2022.07.015.T001表1导热系数随厚度变化的测试结果项目样品编号12345678厚度/mm810152025303540平均温度/℃24.869 024.961 024.992 025.013 025.125 025.216 024.894 025.037 0温差/℃20.010 020.013 019.989 020.021 020.019 019.987 019.891 020.032 0导热系数/［W/（m·K）］0.028 00.028 60.028 90.028 90.029 10.029 20.029 30.029 7相对偏差/%3.21.20.10.10.50.51.22.6（1）试样厚度在8 mm或40 mm的条件下测量的导热系数偏差较大；在试样厚度10~35 mm的条件下，导热系数的测量偏差较小。（2）试样厚度10~35 mm范围内，导热系数的相对偏差均在2%以内，厚度15~30 mm相对偏差在0.5%以内，由此可知导热系数测量厚度选择15~30 mm比较合适。3.2平均温度对导热系数测定的影响平均温度是影响导热系数的重要因素，橡塑保温板的导热系数随平均温度增加而增加。平均温度为-20 ℃时，导热系数为0.029 5 W/(m·K)；平均温度为40 ℃时，导热系数为0.034 5 W/(m·K)，增长了0.005 W/(m·K)，变化幅度明显，说明导热系数受试验温度影响明显，导热系数与平均温度有显著的正相关关系。不同平均温度下橡塑保温板导热系数的试验结果如表2所示。10.3969/j.issn.1004-7948.2022.07.015.T002表2导热系数随平均温度变化的测试结果项目样品编号1234567平均温度/℃-20-10010203040温差/℃19.998 020.132 020.098 019.893 020.013 020.004 020.006 0导热系数/［W/（m·K）］0.029 50.030 90.031 80.032 60.032 70.033 20.034 5橡塑保温板在7组平均温度下导热系数的变化曲线如图2所示。10.3969/j.issn.1004-7948.2022.07.015.F002图2导热系数随平均温度的变化规律由图2可知，橡塑保温板导热系数与平均温度的关系呈现出线性趋势，以平均温度为横坐标、导热系数为纵坐标，绘制橡塑保温板导热系数与平均温度的关系，结果显示试验测得的数据能够拟合为：y=7.321×10-5x+0.031 4 (1)3.3温差对导热系数测定的影响（1）温差范围为10~30 ℃时，标准板在平均温度25 ℃的导热系数偏差较小，均满足标准板的误差要求，即±0.000 2 W/(m·K)，与曾春燕[7]等的研究结果相一致，即温差对导热系数的测试结果基本没有影响。（2）温差为5 ℃、35 ℃、40 ℃时，偏差超过了标准板导热系数的要求，说明温差较小情况和较大情况下，测量的导热系数不准确，较小温差对于检测结果影响确实较大。在无标准规范要求的情况下，建议温差选择为10~30 ℃为宜。采用导热系数标准板，标准值为0.032 8 W/(m·K)，标准板在8个温差下的导热系数测试结果如表3所示。10.3969/j.issn.1004-7948.2022.07.015.T003表3导热系数随温差变化的测试结果项目样品编号12345678平均温度/℃510152025303540温差/℃25.023 024.968 024.987 025.013 025.103 024.984 025.009 024.997 0导热系数/［W/（m·K）］0.033 60.032 70.033 00.032 80.032 70.032 80.032 20.032 3标准值/［W/（m·K）］0.032 80.032 80.032 80.032 80.032 80.032 80.032 80.032 8偏差/［W/（m·K）］+0.000 8-0.000 1-0.000 20-0.000 10-0.000 6-0.000 5相对偏差/%2.40.30.600.301.81.54结语（1）随着试样厚度的增加，通过侧面的边缘热损失增大，导热系数呈现微弱增大的趋势。（2）试样厚度为8 mm或40 mm时，测量导热系数偏差较大，最佳的导热系数测量厚度应控制在15~30 mm。（3）试验平均温度是影响导热系数重要的指标参数，橡塑保温板的导热系数与试验平均温度呈正相关的趋势，以平均温度为横坐标、导热系数为纵坐标，拟合了橡塑保温板导热系数与试验平均温度的线性关系式。（4）温差在10~30 ℃范围内，温差对导热系数的检测结果基本无影响，但在较低温度和较高温差的情况下，导热系数的误差变大。