自保温污泥陶粒混凝土砌块的研究

摘要

随着城市化进程的加快，能源的过度消耗已经成为制约社会经济发展的重要因素之一。据统计，建筑行业的能耗几乎占到社会总能耗的40％左右。因此，降低建筑能耗对于控制社会总能耗具有重要意义，这也是响应国家“节能减排”要求的一个重要举措。目前，我国使用的传统墙体材料，大多保温隔热功能较差，这将导致大量的能源耗散，不利于降低建筑能耗的要求。自保温污泥陶粒混凝土砌块作为一种新型的墙体材料，由于具备质量轻、保温隔热等优点，而受到广泛的关注。将这种新型墙体材料应用于夏热冬冷地区，不仅节能环保，而且经济适用，具有广阔的市场空间。
　　论文对自保温污泥陶粒混凝土砌块的原材料与结构形式进行了优化设计，对其物理力学性能、耐久性能、放射性能和热工性能等进行了研究分析，具体内容如下:
　　(1)从砌块的材料选择、块型设计（孔型、孔洞排列数、空气间层厚度等）及生产工艺等方面进行了系统的研究，设计出符合本地区建筑节能要求的自保温污泥陶粒混凝土砌块。
　　(2)对自保温污泥陶粒混凝土砌块的相关性能进行了研究，包含块体密度、吸水率、含水率、抗压强度、软化性能、碳化性能、抗冻性能及放射性能等，并分析了各性能特征。
　　(3)研究了自保温污泥陶粒混凝土砌块砌体的热工性能，计算了自保温污泥陶粒混凝土砌块砌体传热系数的理论值，测试了自保温污泥陶粒混凝土砌块的传热系数，并对其保温隔热性能展开研究与分析，结果显示，自保温污泥陶粒混凝土砌块符合夏热冬冷地区建筑节能的要求。
　　(4)运用ANSYS有限元分析软件建立了有限元模型，对自保温污泥陶粒混凝土砌块的温度场进行稳态传热模拟分析计算，将模拟计算值与砌块砌体热工试验测试结果进行比较分析，验证了有限元模拟方法的可行性。
　　(5)比较分析了自保温污泥陶粒混凝土砌块的节能百分比和投资回收期，结果表明，自保温污泥陶粒混凝土砌块具有节能效益高、经济性能好以及投资回收期短等优势。

目录

摘要

1 绪论

1．1 研究背景

1．2 国内外研究现状

1．2．1 轻集料混凝土的研究现状

1．2．2 墙体保温体系研究现状

1．2．3 自保温节能砌块的研究现状

1．3 论文研究目的及意义

1．3．1 研究目的

1．3．2 研究意义

1．4 研究内容及技术路线

1．4．1 研究内容

1．4．2 技术路线

2 自保温污泥陶粒混凝土砌块设计

2．1 原材料的选取

2．1．1 陶粒

2．1．2 水泥

2．1．3 炉底渣

2．1．4 粉煤灰

2．1．5 聚苯板

2．1．6 污泥陶粒混凝土

2．2 块型设计

2．2．1 孔型确定

2．2．2 孔洞尺寸

2．2．3 孔壁厚度

2．2．4 孔洞排列数及排列形式

2．2．5 孔洞率的确定

2．3 自保温污泥陶粒混凝土砌块的块型确定

2．4 本章小结

3 自保温污泥陶粒混凝土砌块的基本性能研究

3．1 试验生产工艺

3．2 砌块的物理性能研究

3．2．1 块体密度与空心率

3．2．2 含水率与吸水率

3．3 砌块砌体的抗压性能研究

3．3．1 抗压试验材料

3．3．2 抗压试件设计与制作

3．3．3 抗压强度试验现象及破坏特征

3．3．4 试验结果及分析

3．4 砌块的耐久性能研究

3．4．1 软化性能

3．4．2 碳化性能

3．4．3 抗冻性能

3．5 砌块的放射性能研究

3．5．1 建筑保温材料放射性的检测

3．5．2 检测结果

3．6 本章小结

4 自保温污泥陶粒混凝土砌块砌体的热工性能研究

4．1 夏热冬冷地区的热工设计要求

4．2 砌块砌体的保温性能研究

4．2．1 砌块砌体传热理论依据

4．2．2 自保温污泥陶粒混凝土砌块传热系数计算

4．3 砌块砌体的隔热性能研究

4．3．1 砌块砌体的隔热理论依据

4．3．2 自保温污泥陶粒混凝土砌块墙体的热惰性指标计算

4．4 自保温污泥陶粒混凝土砌块墙体传热系数的试验

4．4．1 试验设备及试验方法

4．4．2 试验数据及分析

4．5 本章小结

5 自保温污泥陶粒混凝土砌块墙体的温度场研究

5．1 有限元法及ANSYS软件介绍

5．1．1 有限元法简介

5．1．2 ANSYS软件简介

5．2 温度场理论

5．3 砌体有限元分析典型步骤

5．3．1 建立砌体的几何模型

5．3．2 建立砌体有限元模型

5．3．3 求解

5．3．4 后处理

5．4 砌体计算模型的建立

5．5 本章小结

6 自保温污泥陶粒混凝土砌块的经济节能分析

6．1 建筑物理模型

6．2 投资增加成本

6．3 节能收益与投资回收期

6．4 本章小结

7 结论与展望

7．1 结论

7．2 展望

参考文献

致谢

攻读学位期间发表的学术论文

声明