石渣粉混凝土改性及节能空心砌块的研究

论文摘要

在泉州地区利用石渣粉废料和废聚苯乙烯颗粒研制生产节能空心砌块对社会可持续发展具有重要意义。本文系统研究聚苯乙烯掺量对石渣粉混凝土抗压强度、抗折强度、劈拉强度、收缩、弹性模量、泊松比、热工指标和表观密度等的影响程度和规律,提出采用适量聚丙烯纤维和膨胀剂复合以改善石渣粉混凝土干燥收缩的技术措施。通过掺加聚苯乙烯颗粒和优化孔洞排列研制出节能型空心砌块,测试了砌块的物理力学性能和墙体的传热系数,主要研究成果如下:（1）随着聚苯乙烯掺量的增加,石渣粉混凝土的抗压强度、抗折强度和劈拉强度降低幅度较大。聚苯乙烯对石渣粉混凝土干缩测试前期（1-7）d的收缩影响较小,随着龄期的增长,聚苯乙烯掺量为60%和72%的石渣粉混凝土干燥收缩率明显增加。随着聚苯乙烯掺量的增加,石渣粉混凝土弹性模量大幅下降,泊松比平稳的上升,延性改善。掺加聚苯乙烯的石渣粉混凝土表观密度和28d抗压强度具有对数关系,表观密度和导热系数具有线性关系。（2）相同聚苯乙烯掺量的石渣粉混凝土,0.1%聚丙烯纤维掺量石渣粉混凝土抗压强度、抗折强度和劈拉强度最佳。0.3%聚丙烯纤维掺量石渣粉混凝土的收缩较未掺减少约1/3。0.1%聚丙烯纤维掺量石渣粉混凝土收缩随着膨胀剂掺量的增加逐渐变小,当膨胀剂掺量为12%时,28d干燥收缩率为未掺加的约2/3。可见双掺纤维和膨胀剂改善收缩的效果是显著的,而且可以一定程度上降低成本。（3）通过掺加适量聚苯乙烯颗粒,优化孔洞排列以延长热流通道,减小砌块壁肋厚度,适当增加砌块外型厚度,研制出聚苯乙烯石渣粉节能空心砌块,可以满足非承重填充墙体公共建筑节能65%,居住建筑节能50%的设计要求。通过提高灰骨比（水泥与石渣粉的质量比）和加大成型压力,可以提高聚苯乙烯石渣粉混凝土空心砌块的密度和强度。（4）热箱法容易在箱体周围形成热桥,加大热流损失,采用热流计法,能使测试墙体温度和热流比较均匀,不容易形成热桥,所以测试结果较前者小,更准确。采用面积加权法修正墙体的传热系数,可见热桥的传热系数和面积对墙体主体传热系数的影响很大。

论文目录

• 论文摘要
• Abstract
• 1. 绪论
• 1.1 选题背景
• 1.2 国内外节能墙体材料的发展现状
• 1.3 国内外节能砌块的发展现状
• 1.3.1 国外空心砌块的研究
• 1.3.2 国内空心砌块的研究
• 1.4 国内外墙体热工性能的检测技术
• 1.5 本文的研究内容、方法和创新点
• 1.5.1 研究内容
• 1.5.2 研究方法
• 1.5.3 创新点
• 2. 聚苯乙烯掺量对石渣粉混凝土性能影响的试验研究与分析
• 2.1 引言
• 2.2 试验原材料和试验方法
• 2.2.1 原材料
• 2.2.2 试验方法
• 2.3 试验结果与分析
• 2.3.1 聚苯乙烯掺量对石渣粉混凝土强度的影响
• 2.3.2 聚苯乙烯掺量对石渣粉混凝土收缩的影响
• 2.3.3 聚苯乙烯掺量对石渣粉混凝土弹性模量和泊松比的影响
• 2.3.4 聚苯乙烯掺量对石渣粉混凝土热工性能的影响
• 2.4 本章小结
• 3. 纤维和膨胀剂掺量对石渣粉混凝土性能影响的试验研究与分析
• 3.1 引言
• 3.2 收缩机理
• 3.2.1 混凝土收缩机理
• 3.2.2 聚丙烯纤维限制收缩机理
• 3.2.3 膨胀剂补偿收缩机理
• 3.3 试验结果与分析
• 3.3.1 纤维和膨胀剂对石渣粉混凝土强度的影响
• 3.3.2 纤维和膨胀剂对石渣粉混凝土收缩的影响
• 3.4 本章小结
• 4. 聚苯乙烯石渣粉混凝土节能空心砌块的研制
• 4.1 引言
• 4.2 研究思路
• 4.2.1 增加砌块孔排数，减小孔洞尺寸及孔壁厚度
• 4.2.2 优化砌块孔洞，采用交错排列
• 4.2.3 改善竖直灰缝热桥热工性能
• 4.2.4 适当增大空心砌块的外型厚度
• 4.3 试验仪器与方法
• 4.3.1 传热系数检测装置
• 4.3.2 红外热像仪
• 4.4 空心砌块其他热工参数的计算方法
• 4.5 试验结果与分析
• 4.5.1 双排双孔砌块
• 4.5.2 三排七孔砌块
• 4.5.3 三排三孔改型砌块
• 4.5.4 聚苯乙烯改性三排三孔节能改型砌块
• 4.5.5 增大砌块外型厚度
• 4.5.6 水平砌筑灰缝留置空气层的效果
• 4.6 本章小结
• 5. 热工检测技术的研究
• 5.1 引言
• 5.2 试验方法
• 5.3 试验结果与分析
• 5.3.1 传热系数
• 5.3.2 面积加权法
• 5.4 本章小结
• 6. 结论和展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 6.2.1 经济效益
• 6.2.2 社会效益
• 6.2.3 市场前景
• 参考文献
• 致谢