秸秆纤维自保温混凝土砌块砌体性能试验研究

摘要

目前，我国严寒地区大部分建筑人采用外墙外保温的形式，此形式存在着诸多缺点，其中最大的缺点在于外墙保温材料的使用年限为25年，远远低于建筑本身的50-100年的使用寿命，导致外墙保温系统一般需要二次维修;其次外墙外保温材料由于自身原因，使得外墙外保温系统具有较大的防火安全隐患。因此必将出现一种新的保温形式来取代外墙外保温，因此应运而生了外墙自保温系统，它也将成为外墙保温的必然趋势。此外针对我国现行的建筑节能标准，将粉煤灰和秸秆纤维作为主要掺合料，解决了粉煤灰大量堆积造成的土地浪费，以及废弃农作物秸秆处理对环境的破坏等问题，为资源的回收再利用提供方向。最后针对考虑到我国资源现状，本文提出利用粉煤灰、秸秆纤维为主要材料，加入高效发泡剂，通过机械方法搅拌，自然养护研制出一种符合节能要求的自保温材料—秸秆纤维增强粉煤灰自保温泡沫混凝土。
　　本研究的具体工作方法和研究结果如下:
　　(1)确定秸秆纤维粉煤灰自保温泡沫混凝土的配合比。以秸秆纤维和粉煤灰作为主要变量，其中粉煤灰掺量分别为35％、40％、45％，秸秆纤维掺量为0％、1％、2％。通过对混凝土抗压强度、干体积密度和干燥收缩进行对比，得出最佳配合比为秸秆纤维掺量为1％，粉煤灰掺量为40％，此时自保温泡沫混凝土的强度可达到5.0MPa以上，密度等级为916kg/m3，为A05、B09级泡沫混凝土。
　　(2)研究秸秆纤维粉煤灰自保温泡沫混凝土砌块各项性能。在最佳配合比下对尺寸为600×240×200的泡沫混凝土砌块的干密度、抗压强度、抗折强度、导热系数、抗冻性和质量吸水率等各项性能按照规范进行试验研究，得出泡沫混凝土砌块各项性能均满足《泡沫混凝土砌块》JC/T1062-2007规范要求。可见泡沫混凝土试块的力学性能和热工性能良好。
　　(3)对秸秆纤维粉煤灰自保温泡沫混凝土砌块进行ANSYS有限元热分析和力学分析。热分析中对砌块的温度场分布和热流密度分布进行分析，发现砌块内部温度分布均匀，不易产生温度裂缝。
　　(4)研究秸秆纤维粉煤灰自保温泡沫混凝土砌块砌体的基本力学性能。利用砌块的主尺寸及半块的辅助尺寸块体制成三层的砌块砌体，对其轴心抗压强度以及沿通缝的抗剪强度进行试验，得出其破坏形态以及本构关系。得出轴心抗压强度和沿通缝的抗剪强度均符合要求，为秸秆纤维粉煤灰自保温泡沫混凝土砌块的推广提供依据。
　　通过对秸秆纤维粉煤灰自保温泡沫混凝土砌块进行试验研究得出秸秆纤维自保温泡沫混凝土具有很好的力学性能，强度可以达到5.0MPa以上，保温隔热性能良好，导热系数为0.19W/(m·K)，抗冻性能良好，15次冻融循环后的质量和强度均符合严寒地区的抗冻性要求。可以在严寒地区推广使用，是集承重保温为一体的秸秆纤维自保温泡沫混凝土砌块。但在砌块的砌筑过程中应该采用保温砂浆，从而确保整个墙体的保温性;此外对砌块的其他性能需要更深层次的研究，例如抗渗性等，以便于秸秆纤维粉煤灰自保温泡沫混凝土砌块的推广使用。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 课题研究背景及意义

1．1．1 课题研究背景

1．1．2 课题研究意义

1．2 国内外墙体材料发展现状

1．2．1 国外墙体材料发展现状

1．2．2 国内墙体材料发展现状

1．3 泡沫混凝土以及添加物的研究现状

1．3．1 泡沫混凝土的研究现状

1．3．2 掺合料研究现状

1．3．3 纤维研究现状

1．4 本课题研究目的及主要研究内容

1．4．1 本课题研究目的

1．4．2 本课题主要研究内容

1．5 技术路线

第二章 秸秆纤维自保温混凝土配合比研究

2．1 原材料

2．2 试验方法

2．2．1 试验设计

2．2．2 发泡剂掺量确定

2．2．3 秸秆纤维制备

2．2．4 泡沫混凝土制备

2．2．5 泡沫混凝土性能测定

2．3 试验结果与分析

2．3．1 秸秆纤维自保温混凝土试验研究

2．3．2 秸秆纤维自保温混凝土混凝土性能影响

2．4 本章小结

第三章 秸秆纤维自保温混凝土砌块基本力学性能研究

3．1 尺寸偏差

3．2 外观质量

3．3 抗压强度研究

3．3．1 试验方法

3．3．2 试验结果

3．4 抗折强度研究

3．4．1 试验方法

3．4．2 试验结果

3．5．密度等级及孔隙率

3．5．1 试验方法

3．5．2 试验结果

3．6．质量吸水率

3．6．1 试验方法

3．6．2 试验结果与分析

3．7．干燥收缩

3．7．1 试验方法

3．7．2 试验结果

3．8．导热系数

3．9．抗冻性

3．9．1 试验方法

3．9．2 试验结果

3．10 本章小结

第四章 秸秆纤维自保温混凝土砌块有限元分析

4．1 有限元简介

4．2 秸秆纤维自保温混凝土砌块有限元热分析

4．3 秸秆纤维自保温混凝土砌块有限元力学分析

4．4 本章小结

第五章 秸秆纤维自保温混凝土砌体力学性能研究

5．1 砌体轴心抗压强度试验及砌体弹性模量试验

5．1．1 试验概况

5．1．2 试验结果分析

5．2 秸秆纤维自保温砌体延通缝截面抗剪强度试验

5．2．1 试验概况

5．2．2 试件结果分析

5．3 本章小结

6．1 全文总结

6．2 展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间发表的论文