功能性轻集料及高比强轻质混凝土开发与应用

摘要

随着建筑节能要求的提高，轻质高强与保温一体化是建筑材料发展趋势之一。轻骨料泡沫混凝土兼具泡沫混凝土轻质保温与轻骨料混凝土高比强的优势于一体，成为高强保温材料的发展方向。
　　制备高比强免烧轻骨料，研究物料性能、用水量、核-壳层厚度关系、养护方式等因素与轻骨料性能关系，研究表明，使用3mm直径EPS颗粒作为内核，物料比例为C∶FA∶CH=5∶4∶1并控制壳层厚度为2mm、成球用水量为15％，采用75℃蒸养条件制备700级轻骨料，其筒压强度为8.0MPa。在核壳型免烧轻骨料研究基础上进一步采用相变材料制备相变储热型免烧轻骨料，制备1400kg/m3密度等级轻骨料混凝土，28d抗压强度分别为12.5MPa、18.2MPa，导热系数分别为0.26W/(m·K)、0.30W/(m·K)。
　　研究工程用轻骨料混凝土流变性能，分析了流变性能指标（屈服剪切应力σ0、塑性粘度η）与混凝土新拌性能、泵送性能关系，浆体粘度合理范围为2.0Pa·s～3.0Pa·s，屈服剪切应力合理范围为75Pa～125Pa。分析了孔隙率与孔径分布对轻骨料混凝土性能影响，采用MIP法研究轻骨料对基体孔结构的影响，轻骨料掺量为30％、40％时基体相平均孔径分别为20.4nm、31.4nm，28d抗压强度分别为37.5MPa、21.3MPa。研究了轻骨料多孔混凝土泵送性能，结果表明，保证轻骨料多孔混凝土泵送性时压力泌水率BP合理范围为35％～45％，V140范围为2～11mL。
　　采用混料设计方法研究浆体、轻骨料、泡沫体积分量对轻骨料泡沫混凝土性能影响，使用不同拟合方式优选得到得到混凝土性能回归方程，并通过回归方程对混凝土性能进行预测，优化不同密度等级配合比，制备高比强、低导热系数轻骨料泡沫混凝土。优化后1400kg/m3密度等级轻骨料泡沫混凝土28d抗压强度为30.3MPa，导热系数为0.262W/(m·K)，对比普通轻骨料混凝土，强度与保温性能都显著提升。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 研究意义

1．2 研究现状

1．2．1 轻骨料研究现状

1．2．2 轻骨料混凝土应用现状

1．2．3 泡沫混凝土研究现状

1．2．4 轻骨料泡沫混凝土发展现状

1．3 轻骨料混凝土存在问题

1．4 研究内容

1．5 技术路线与创新

1．5．1 技术路线

1．5．2 课题特色与创新

第二章 试验原材料与试验方法

2．1 主要原材料成分和性能

2．1．1 水泥

2．1．2 粉煤灰

2．1．3 外加剂

2．1．4 发泡剂

2．1．5 拌合用水

2．1．6 EPS泡沫

2．2 轻质混凝土性能测试方法

2．2．1 轻质混凝土性能的试验

2．2．2 微观性能测试

第三章 功能性轻骨料的制备

3．1 核壳型免烧轻骨料制备方法

3．2 轻骨料制备造球理论

3．2．1 物料成球性能分析

3．2．2 EPS泡沫表面处理

3．3 EPS核壳型轻骨料性能

3．3．1 胶凝材料影响

3．3．2 厚度影响

3．3．3 成球用水量与对轻骨料性能影响

3．3．4 养护方式影响

3．4 相变储热轻骨料制备

3．4．1 吸附材料选择的影响

3．4．2 储热轻骨料保温性能

3．5 轻骨料应力分析

3．5．1 模型假设

3．5．2 模型建立

3．5．3 结果分析

3．6 本章小结

第四章 工程用轻骨料混凝土流变性能分析和制备

4．1 基体流变性能

4．1．1 轻骨料在混凝土中受力分析

4．1．2 流变性能试验原理及方法

4．1．3 流变性能结果分析

4．1．4 流变性能与轻骨料混凝土新拌性能关系

4．2 轻骨料混凝土性能

4．2．1 水胶比对轻骨料混凝土性能影响

4．2．2 轻骨料掺量对轻骨料混凝土性能影响

4．2．3 轻骨料对混凝土微观结构影响

4．3 轻骨料引气多孔混凝土的制备

4．3．1 孔隙与混凝土性能研究现状

4．3．2 配合比

4．3．3 引气剂掺量对轻骨料混凝土的影响

4．3．4 高引气剂用量下轻骨料混凝土性能

4．4 本章小结

第五章 高比强轻骨料泡沫混凝土的混料设计与性能研究

5．1 配合比设计

5．1．1 混料设计

5．1．2 极端顶点设计

5．2 轻骨料泡沫混凝土性能分析

5．2．1 强度影响

5．2．2 导热系数

5．2．3 干燥收缩

5．3 回归拟合及优化

5．3．1 回归拟合曲线

5．3．2 拟合方程可靠性分析

5．3．3 混料设计优化

5．4 本章小结

6．1 总结

6．2 展望

致谢

参考文献

攻读硕士期间所取得的相关科研成果