泡沫混凝土物理力学性能与孔隙特征的研究

发布时间：2017-11-08 12:52

本文关键词：泡沫混凝土物理力学性能与孔隙特征的研究

【摘要】：世界资源能源形势日益严峻,节能减排,发展低碳经济已经成为我国的一项基本国策,也是我国未来经济发展新的战略走向。其中,推进建筑保温材料革新是节能减排的重要组成部分。泡沫混凝土具有轻质、耐火、保温隔热和隔音等优异的性能,既能现场浇筑,也可以在工厂中生产各种构件,广泛应用于各类建筑,特别是建筑节能工程。本文使用双氧水为发泡剂,以粉煤灰取代部分水泥为胶凝材料,制备干密度为600kg/m3-1000 kg/m3的泡沫混凝土。通过图像分析法测试泡沫混凝土的孔隙特征,讨论了材料组成、孔隙特征与物理力学性能三者之间的相互作用和影响规律,为优化泡沫混凝土的性能提供了帮助。实验优化了泡沫混凝土孔隙特征的测试方法——图像分析法。首先对泡沫混凝土断面进行打磨、上色等预处理；之后采集泡沫混凝土断面照片,使用图像处理软件对照片进行黑白二值化等处理；最后使用图分析软件测试统计泡沫混凝土孔隙特征参数。研究结果表明：材料组成对泡沫混凝土物理力学性能有显著的影响,泡沫混凝土的干密度与物理力学性能之间有密切的联系。随着双氧水掺量的增大,泡沫混凝土的干密度、抗压强度、导热系数呈下降的趋势；而孔隙率明显增大；吸水率则是先增大后减小。双氧水掺量由6%提高到7%时,不同水胶比的泡沫混凝土抗压强度平均下降了1.36MPa,降低了31.5%。泡沫混凝土的抗压强度和干密度符合y=1/(1.38889-0.00125x)的函数关系,相关系数达为0.911；导热系数和干密度符合y=-7.709(e~(-x/(2.189e7)))+15.463函数关系,相关系数达到了0.956;孔隙率和干密度符合y=108.13-0.05742x的函数关系,相关系数达到了0.929。材料组成对泡沫混凝土孔隙特征影响较大。泡沫混凝土的孔面积率随着双氧水掺量和水胶比的增大而下降；孔面积率的变化趋势与孔隙率的变化趋势相近,在数值上孔面积率要比孔隙率小15%-25%。当双氧水掺量为7%,水胶比由0.60提高到0.75时,孔面积率由40.1%上升到49.5%,上升了9.4%。泡沫混凝土最可几孔径的分布范围随着双氧水掺量的增加明显提高,大孔所占比例不断增加,小孔比例减少。泡沫混凝土物理力学性能与孔隙特征之间有密切的联系。随着孔面积率的增大,泡沫混凝土的抗压强度呈线性下降,其公式为f=12.65-0.15p,相关系数达到了0.941。当孔面积率接近时,圆度在1.15-1.45的孔所占的百分比增大,圆度1.6的孔所占百分比减小,最可几圆度减小时,泡沫混凝土的抗压强度增大。随着最可几孔径的增大,其泡沫混凝土的吸水率明显下降。随着孔的最可几圆度的增大,圆度1.15-1.30的孔所占比例下降,圆度1.60的孔所占比例提高,也会使泡沫混凝土的吸水率变大。孔面积率对泡沫混凝土导热系数有显著的影响,拟合公式为y=-0.0113(x/(e~(32.272))),相关系数达到了0.9538。孔径在50-290μm间气孔所占比例越大,孔径在290-530μm间气孔所占比例越小,最可几孔径越小时,泡沫混凝土的导热系数越小。以Griffith断裂力学和复合材料理论为基础,对泡沫混凝土抗压强度和孔结构与配合比之间的关系进行定量分析与修正,并建立相应的数学模型,揭示泡沫混凝土强度与孔隙率、平均孔径和水胶比之间的关系。
【学位授予单位】：沈阳建筑大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TU528.2

【参考文献】

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