树脂透光混凝土制品的制备及其性能研究

摘要

绿色建筑与建筑工业化是当前国际建筑产业发展的主要方向，也是未来推进我国节能减排工作的重要引擎。发展绿色建筑与建筑工业化，首先要建立起完善的构配件体系和部品库，进而才能在此基础上将部品标准化和模数化。当前，以梁、柱、板、墙为代表的建筑构配件均由传统混凝土材料制成，功能单一、能耗大且不符合建筑可持续发展的理念。而研发具有节能本征的新材料，是绿色建筑的重要组成部分。透光混凝土是一种新型功能材料，应用透光混凝土制品预制围护结构，不仅能实现传统墙体的围护和装饰功能，还能明显改善室内白天的采光状况，进而节省照明用电。本文针对透光混凝土现有制作工艺复杂、生产效率较低、制品性能评价方法不完善等问题，首先，以透明树脂作为导光材料，发明了一种制作新型树脂透光混凝土制品的生产工艺;其次，分别以透光率和平均导热系数作为评价透光混凝土透光性能和保温隔热能力的性能指标，结合试验与数值模拟等手段，量化分析了某型制品的节能效果;最后，通过立方体抗压试验和石材抗弯强度试验对制品的力学性能进行了研究。论文主要研究内容包括:
　　(1)以透明树脂和自密实砂浆作为原材料，使用自主设计的生产装置和生产工艺，制备了一种新型透光混凝土制品，整个制备过程具有装置和工艺简单、成本低、效率高等特点。
　　(2)根据树脂材料的透光特性，设计了一种板状树脂透光混凝土制品;借助Ecotect软件对使用该制品的某实验室采光情况和光控照明装置的关闭时间进行了分析。
　　(3)通过试验和有限元模拟手段得到了板状制品的平均导热系数;借助Ecotect软件对树脂透光混凝土幕墙和其它几类常见玻璃幕墙的实验室进行了热环境分析，通过对比不同幕墙的能耗，评估该树脂透光混凝土幕墙板材的保温隔热能力。
　　(4)通过立方体抗压强度试验依次研究了导光体导光分支数量、导光分支尺寸以及导光分支表面粗糙与否对透光混凝土立方体制品抗压强度的影响;对比分析水泥砂浆板状制品和透光混凝土制品的抗弯强度研究了导光体对水泥基体抗弯性能的影响;对导光材料与基体材料之间的粘结强度和耦合效应进行了研究。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 课题研究背景与意义

1．2 课题研究现状

1．2．1 导光材料选材

1．2．2 透光混凝土生产工艺研究现状

1．2．3 透光混凝土性能研究现状

1．3 课题研究内容

1．4 课题研究方法和技术路线

2 树脂透光混凝土选材及制备工艺

2．1 引言

2．2 树脂透光混凝土制品模型

2．3 树脂透光混凝土选材

2．3．1 树脂透光混凝土基体

2．3．2 树脂透光混凝土导光体

2．4 树脂透光混凝土生产工艺

2．4．1 导光体原形件制作

2．4．2 导光体成型模具制作

2．4．3 导光体成型

2．4．4 导光体埋置

2．5 本章小结

3 树脂透光混凝土制品透光性能研究

3．1 引言

3．2 透光性能评价指标及其计算方法

3．3 透明树脂材料透光性能测试

3．3．1 测试装置

3．3．2 不同波长光线透光率研究

3．3．3 柱状透明树脂制品透光率衰减规律

3．3．4 树脂透光混凝土与光纤透光混凝土透光性能比较

3．4 树脂透光混凝土制品节能效果研究

3．4．1 建筑光环境分析软件简介

3．4．2 模型建立

3．4．3 各工况光环境分析及比较

3．5 本章小结

4 树脂透光混凝土制品热工性能及其保温隔热效果评估

4．1 引言

4．2 树脂透光混凝土制品热工性能研究

4．2．1 树脂透光混凝土制品热特性指标

4．2．2 树脂透光混凝土导热系数理论计算

4．2．3 树脂透光混凝土平均导热系数测量试验

4．3 树脂透光混凝土热工性能数值模拟

4．3．1 ANSYS热分析概述

4．3．2 有限元模型建立

4．3．3 荷载施加

4．3．4 求解及结果分析

4．3．5 平均导热系数试验值与模拟值对比

4．4 树脂透光混凝土幕墙隔热保温效果评估

4．4．1 Ecotect热环境分析概述

4．4．2 模型建立

4．4．3 逐时得失热分析

4．5 本章小结

5 树脂透光混凝土制品力学性能研究

5．1 引言

5．2 立方体制品抗压强度试验

5．2．1 试件准备

5．2．2 试验过程

5．2．3 试验结果分析

5．3 板状制品弯曲强度试验

5．3．1 试件准备

5．3．2 试验过程

5．3．3 试验结果分析

5．4 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表学术论文情况

致谢