轻质混凝土砌块配合比设计及热工性能研究

发布时间：2020-08-05 21:31

【摘要】：随着我国建筑材料的发展,粘土砖将被逐渐取消和限制。轻质保温一体化建筑材料的研究和应用势在必行。从目前的情况来看,混凝土砌块最有可能替代粘土砖。目前市场上的普通混凝土空心砌块虽可以代替传统的粘土砖,但重量大,施工困难,其保温性也远不能满足国家节能65%的要求。而目前市场上的轻集料混凝土砌块无法用于承重建筑。因此,研究与应用承重型轻质保温混凝土砌块意义重大。页岩陶粒用作混凝土粗骨料,具有重量轻、节约石材等优点。但其改善建筑的保温性能并不明显,且拌制过程中存在陶粒上浮现象,影响了其力学性能的稳定性。而泡沫混凝土虽然重量轻,保温性能好,但力学性能差、容易开裂,目前大多用于对材料强度要求较低的保温非承重结构。本文研究的陶粒泡沫混凝土将两者结合,以页岩陶粒作为轻集料,在水泥浆中引入泡沫剂进行发泡。使其既要保证轻质保温,又要保证其作为村镇建筑墙体的力学强度。用正交试验确定其配合比,通过控制陶粒用量、膨胀珍珠岩掺量、粉煤灰掺量以及发泡剂掺量四个因素,分别探究其对陶粒泡沫混凝土力学性能、保温性能的影响规律,从而得出试验的最优配合比。根据最优配合比制作成轻质混凝土砌块,研究了其热工性能。首先,查阅相关文献,了解国内外关于陶粒混凝土和泡沫混凝土的生产工艺,并通过与普通混凝土相比较,总结出轻质混凝土的物理特性和配制方法;并依据工程应用选取衡量两种混凝土工作性能的评价指标与方法,为后续研究提供数据支持。其次,通过各因素的单掺试验,得出轻质混凝土中各因素在满足村镇建筑力学性能、保温性能条件下的掺加范围。即进行了单掺页岩陶粒、膨胀珍珠岩、发泡剂和粉煤灰的试验,分析确定了各试验材料在正交试验中的基本掺量。第三,通过正交试验分析比较了页岩陶粒、发泡剂、粉煤灰和膨胀珍珠岩四个因素对轻质混凝土干密度、抗压强度、导热系数以及软化系数四个评价指标的影响程度,结合工程应用和规范要求得到基础配合比;然后对基础配合比进行了单掺硅灰的强度优化试验,试验结果满足工程要求。最后,对轻质混凝土砌块的热工性能进行了试验研究。结合课题组研制的镁水泥保温砂浆和小麦秸秆压缩块设置对照组试验,测定了砌块砌体的传热系数和内部节点温度。并利用有限元分析软件ADINA和热湿耦合分析软件HMCT1.0对墙体进行了模拟,模拟结果与试验结果相吻合。通过试验研究得到以下结论:当页岩陶粒掺量为水泥掺量的35%时,干密度均值为1410kg/m~3左右,对降低混凝土干密度作用明显。发泡剂用作制备承重型轻质混凝土及其制品时,掺量不宜大于水泥掺量的3%。粉煤灰取代部分水泥量利废环保,但掺量不宜大于水泥掺量的20%。膨胀珍珠岩可以提高轻质混凝土的保温性能,掺量为水泥的0.14%时,抗压效果最好。硅灰掺量为10%时,可以明显提高混凝土制品的力学性能。轻质混凝土砌块与小麦秸秆压缩块复合成的砌块所砌筑的砌体传热系数能达到0.78W/(m~2·K),保温性能良好。本研究将陶粒混凝土与泡沫混凝土相结合,通过正交试验优化配合比,使其既要保证轻质保温,又要保证其作为村镇建筑用料的力学强度要求。其次采用的冷热箱—热流计法研究砌块墙体的热工性能,受环境影响小,试验稳定性能好,试验数据准确。
【学位授予单位】：山东农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TU522.3
【图文】：

技术路线图,论文,轻质混凝土,砌块砌体

轻质混凝土砌块配合比设计及热工性能研究（2）轻质混凝土砌块砌体热工性能研究为了不受外界环境温度变化的影响，采用物理试验冷热箱—热流计法测试了在稳态温度场中轻质混凝土砌块砌体的内部温度分布及传热系数随时间的变化情况。并通过ADINA 有限元模拟验证，揭示了砌块材料、小麦压缩秸秆块的填充对砌体热工性能的影响机理。同时，由于轻质混凝土砌块的吸水性能对其保温性能影响较大，本文采用课题组自行开发研制的热湿耦合软件（HMCT1.0）模拟了外部不同工况对轻质混凝土砌块砌体一维吸湿放湿性能的影响。为轻质混凝土砌块的应用推广提供了技术支持。1.4.2 技术路线本文技术路线图如图 1 所示。

混凝土搅拌机,装模,预湿

轻质混凝土砌块配合比设计及热工性能研究混凝土搅拌工艺采用裹浆法，搅拌前先对页岩陶粒进行筛分和预湿，预湿时0min。然后进行投料，搅拌完成后装模。拌合物装模时要分层，一边装模一边振捣，装模完成后在振动台振动 10s，加压。试件成型后 2d 进行脱模，脱模后在温度（20±3）℃，相对湿度（60～80%）条养护 28d 后进行测试。

试件,装模,预湿,裹浆

【参考文献】