烧结煤矸石自保温砌块的热工性能研究

发布时间：2020-05-08 02:00

【摘要】：节能利废、建筑节能、绿色环保、安全可靠等要求已在我国建筑围护结构材料的发展和研究中受到高度重视。而烧结煤矸石自保温砌块是这种新型建筑保温材料中产品之一,它是利用固体废弃物全煤矸石制备的具有自重小、吸水性能好、保温隔热性能好,便于施工且增加建筑实际使用面积等优点的新型保温材料,已成为国内外应用前景广泛的一种新型保温材料。然而目前国内烧结煤矸石自保温砌块市场占有率较小,规格比较单一,并没有能够发挥其实际使用价值。一方面传统的烧结煤矸石实心砌块生产制造较为简便,容易造成资源浪费,保温隔热性能不好,不符合未来发展的方向,另一方面,孔洞率较大的新型多孔砌块虽然能满足新型建筑材料的各项要求,但却受制于材料自身的特性以及砖厂落后的设计水平和生产工艺,其成品往往容易出现热工性能的缺陷和强度问题。因此对烧结煤矸石自保温砌块的结构和热工性能理论分析及试验研究具有一定的实际应用价值。国内外关于新型自保温墙体体系的研究,视角大多集中在外墙自保温的传热性能和力学性能,而忽视了砌块本身结构的研究,尤其对砌块内部孔洞结构的设计和研究。本课题针对烧结煤矸石自保温砌块的热工性能及影响因素进行了系统深入分析,推出了温度场的具体计算方法,通过改变烧结煤矸石自保温砌块的孔洞结构,孔洞率,孔洞填充物等因素,对其进行稳态传热的性能研究,采用有限元法对烧结煤矸石自保温砌块的温度作用进行计算,使用ANSYS软件对其进行理论模拟。分析了墙体的保温隔热性能,并且针对自保温墙体容易出现的热桥现象和裂缝问题进行了分析和探究。并结合工程实例进行了能耗比对及经济效益分析。研究结果表明:1、烧结煤矸石自保温砌块的最佳组合为尺寸为240x190(200)x190,孔结构为九排孔,错排,填充物为硬泡聚氨酯。该种烧结煤矸石自保温砌块的规格,强度,保温性能等各指标均满足国家相关规定。2、对烧结煤矸石自保温砌块孔形、空洞填充物、空洞排数分析,以矩形孔洞、填充材料硬泡聚氨酯为最佳,在孔洞率不变的前提下,烧结煤矸石自保温砌块的保温性能随着孔洞排数的增加而增加,当孔洞的排数大于7排时,保温性能的提升速度减缓,到9排孔时保温性能的增幅趋于平缓且达到最高值。分析孔洞的排列方式,错排明显比顺排的保温性能好,这是由于热流从垂直方向传入排孔,错排能够有效地增加孔洞对热流的阻隔面积,造成更大的热阻。3、烧结煤矸石自保温砌块的热桥现象比较严重,热桥部位所造成的热量流失破坏了自保温墙体体系的保温性能。在墙体受温度应力作用时,墙体内部的拉应力普遍要大于压应力,且应力主要集中在墙体的四周,与之对应最大应变也发生在墙体的四周,应变的最大值与最小值差距较大,容易出现裂缝。4、由本地夏热冬冷地区工程模拟结果可看出,此种烧结煤矸石自保温砌块所砌筑的墙体,可以在本地的气象环境下作为一种自保温材料使用,其节能效应高于本地标准,且领先于其他自保温材料,本课题研究可以为烧结煤矸石自保温砌块在工程中的实际应用提供相应的理论依据。
【图文】：

能耗,总能耗,建筑能耗,能源消耗

球都面临资源紧张的严峻形势，如图 1-1 所示，我国的能源呈增长状态，2000 年左右增长速度加快，并且在可预见的未的趋势，其中煤的消耗量最大，目前我国主要发电方式依然我国社会各方面力量都在努力解决的一个重大问题。而事实上是发达国家，在日益增涨的能源消耗中，建筑能耗都是国家总我国的建筑能耗排名社会总能耗的第三，仅次于工业能耗和农围包括建筑原材料从开采，加工，运输，生产到建筑工地现场日常运转以及建筑物的拆除和废料的处理等项目的能耗。这其造成的能耗是最大的一项，占到建筑总能耗 80％以上，并且越长，这个比例会越来越高，据统计，其最高值甚至可以达建筑在日常运转中所产生的能源消耗就占据了社会总能耗三括供暖，供电，照明，，空调，热水等生活用能。而在寒冷地区供暖造成的能耗损失巨大，因此世界各个国家在解决能源问能耗，尤其是建筑在日常使用中所产生的的能耗当做节能工

温度差

应主要是由温度差造成的，当室内有制冷或制热电器工作时造长时间日照产生建筑物墙体内外表面的日照温度差，不同季节等等[13]。对于烧结煤矸石自保温砌块而言，其所应用的环境通地区，因此具体的影响因素比较复杂。温度效应按照维度分类三维温度效应，按照传热的性质来分可以分为瞬态传热和稳态差的概念照温度差在长时间受到阳光照射的状态下，其受到照射的墙壁内外会产间内这个温度差会达到一个较大值，但长时间观察发现经过建传递和相互热量平衡，最终温差会稳定在一个较小的区间，对有限，即便有影响也可以归为局部影响。如图所示。
【学位授予单位】：安徽建筑大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TU522.3

【参考文献】