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钢渣泡沫混凝土保温性能研究

发布时间:2018-04-06 04:15

  本文选题:泡沫混凝土 切入点:钢渣 出处:《安徽工业大学》2016年硕士论文


【摘要】:钢渣是钢铁冶金行业的主要副产品,目前约有70%的钢渣处于堆存和填埋状态,造成与农争地,并污染环境、破坏生态。钢渣具备用于建材的强度、硬度及活性等基本性能,近几年来钢渣在混凝土中资源化利用的研究逐渐增多,但仍然存在排放量大但利用率低以及钢渣利用时的二次能耗等问题,实现钢渣的大宗量、低能耗资源化利用具有重要的研究价值和现实意义。在保温材料方面,泡沫混凝土的研究和应用已相当广泛,但因其自身结构缺陷而导致的强度低、料浆稳定性差及吸水率高等问题限制了进一步的推广应用。因此,本课题立足于钢渣在墙体材料中的资源化利用,将钢渣作为集料制备钢渣泡沫混凝土,并重点研究其保温性能,为钢渣在建材中规模化、低能耗高效资源化利用提供新途径和理论支撑。围绕钢渣泡沫混凝土制备及保温性能研究,开展钢渣泡沫混凝土制备、基本性能及保温性能试验研究。通过正交试验,研究钢渣掺量、粒径及发泡剂掺量对钢渣泡沫混凝土力学性能及热物性的影响规律。试验结果表明:发泡剂性能及用量对钢渣泡沫混凝土干体积密度、吸水率、抗压强度和导热系数影响最显著;钢渣掺量比钢渣粒径对混凝土性能影响大,且混凝土抗压强度、干密度、吸水率及导热系数随着钢渣掺量的增加而增大。试验中制备的钢渣泡沫混凝土试块干密度介于泡沫混凝土与普通混凝土之间,随着混凝土干密度的增大,抗压强度提高、吸水率呈快速下降的趋势且导热系数迅速增大,试块导热系数最大值略大于纯水泥基体的导热系数。总之,钢渣泡沫混凝土的力学性能和导热性能均能介于普通混凝土与泡沫混凝土性能之间,且其蓄热性能较普通混凝土蓄热性能更好。在试验研究基础上,对钢渣泡沫混凝土保温性能及其机理进行了理论分析和研究。首先,通过多元非线性拟合,得出钢渣泡沫混凝土干体积密度和抗压强度的计算公式。其次,根据试验结果推导出三相导热系数模型并进行验证及修正,修正后的导热系数模型与试验结果相近。修正的参数并非唯一确定,还有待进一步的修正。最后,运用MATLAB软件建立二维随机骨料模型,同时运用有限元软件ANSYS模拟钢渣泡沫混凝土内部瞬态传热过程,分析热量在钢渣、气泡及浆体之间的传导规律。
[Abstract]:Slag is the main by-product of iron and steel metallurgy industry, currently has about 70% steel slag in piling and landfill, caused by competing with agriculture, and environmental pollution, ecological damage. With the strength of steel slag used in building materials, the basic properties of hardness and activity, in recent years the research on the utilization of the resources in the concrete of steel slag increases gradually, but there are still large emissions but the utilization rate of the two low power consumption and the utilization of steel slag, steel slag has a large amount of implementation, an important research value and practical significance of low energy utilization. The insulation material, the research and application of foam concrete has been quite widely, but due to its own the structure defects of low strength and poor stability of slurry and water absorption rate of higher limits further application. Therefore, this research is based on steel slag recycling in wall materials by using steel slag as aggregate system Preparation of steel slag foam concrete, and focus on the thermal insulation performance of steel slag as the scale in the building, to provide a new way and theoretical support of low energy consumption and high efficiency of resource utilization. The steel slag foam concrete preparation and thermal insulation properties of steel slag, carry out foam concrete preparation, basic performance and thermal performance test research. Through orthogonal test, study steel slag, the particle size and the quantity of foaming agent on influence of steel slag foam concrete mechanical properties and thermal properties. The experimental results show that the performance and the amount of steel slag foam concrete foaming agent on dry bulk density, water absorption rate, the most significant influence on the compressive strength and thermal conductivity; steel slag ratio of the particle size of steel slag concrete the performance impact, and the concrete compressive strength, dry density, water absorption rate and thermal conductivity increases with the increase of steel slag content. The preparation of steel slag foam concrete block dry density dielectric test Between the foam concrete and ordinary concrete, with the increase of dry density of concrete, compressive strength increased, water absorption rate is rapid decline and the thermal conductivity increases rapidly, block conductivity maximum thermal conductivity is slightly larger than the pure cement matrix. In short, the mechanical properties and thermal conductivity of steel slag foam concrete were between ordinary concrete and the performance of foam concrete, and its thermal performance than ordinary concrete thermal performance better. Based on the experiment, the steel slag concrete foam insulation performance and mechanism of a theoretical analysis and research. Firstly, through multiple nonlinear fitting, the calculation formula of dry slag foam concrete density and compressive strength. Secondly, according to the results of push the three-phase thermal conductivity derived model and verified and corrected thermal conductivity model and experimental results after correction of phase correction. The parameter is not only determined to be further modified. Finally, using MATLAB software to establish the two-dimensional random aggregate model, and using the finite element software ANSYS to simulate the internal transient heat transfer process of steel slag foam concrete, analysis of heat in slag, bubbles and slurry conduction law.

【学位授予单位】:安徽工业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:TU528

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本文编号:1717924

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