节能型烧结保温空心砌块制备技术与孔型优化设计

摘要

随着我国经济的飞速发展，能源消耗急剧增加，能源危机越来越严重。全国总能耗主要包括建筑能耗、交通能耗和工业能耗，其中的建筑能耗占全国总能耗的33％，因此节约建筑能耗迫在眉睫。建筑物主要通过围护结构与外界进行能量交换，而外墙占围护结构能耗的50%左右。由此可知，节约建筑能耗可以从研究外墙组成结构—烧结保温空心砌块入手，降低烧结保温空心砌块的导热性能，从而提高墙体保温隔热能力具有重大实践指导意义。
　　本文系统研究了烧结页岩保温空心砌块的性能，通过掺入的污泥在试样高温焙烧阶段氧化燃烧释放气体，形成大量的微孔，以此改善砌块的保温隔热性能。同时，利用ANSYS有限元软件优化设计页岩空心砌块的孔型，设计出符合建筑节能要求的孔型结构，为生产实践提供有效的理论指导。
　　论文首先测试分析了页岩和污泥原料的基本性能，结果表明：页岩属于液相烧结，最佳烧成温度为950℃；污泥的硅铝含量较低，必须配合高硅铝含量的页岩才能制备烧结墙体材料。其次，在页岩中掺入不同比例不同含水率的污泥，结果表明：造孔剂为2＃污泥的试样综合性能为最佳。然后研究不同烧成温度、不同2＃污泥掺量下，试样的收缩率、体积密度、显气孔率、抗压强度等性能，结果表明：烧成温度一定时，随着污泥掺量的增加，烧结试样的显气孔率呈上升趋势，体积密度和抗压强度呈下降趋势；污泥掺量一定时，随着烧成温度的增加，烧结试样的显气孔率逐渐降低，体积密度和抗压强度逐渐提高；当2＃污泥掺量为20%，烧成温度为1040℃时，试样的抗压强度为10.45MPa，导热系数为0.3263W/(m·k)，比纯页岩试样的导热系数降低了27.68%。最后对污泥和烧结试样的放射性进行测试，结果表明两者的内照射指数和外照射指数均≤1.0，符合标准要求。
　　ANSYS热力学有限元模拟分析研究得出：在保证砌块力学性能的前提下，沿热流传递方向，增大孔洞长宽比，增加孔排数、减小孔列数，提高孔洞率，增加孔肋延长线系数，减小孔洞间距均可以改善砌块的保温隔热性能；自行设计的六种孔型优化结构中，模型D完全符合国家标准GB13544-2011《烧结多孔砖和多孔砌块》中孔型孔结构及孔洞率的相关要求，给生产实践带来便利的同时，理论上抗压强度较好；模型D导热系数为0.1508W/(m·K)，与最佳掺量最佳烧成温度下的砌块导热系数0.3263W/(m·K)相比，降低了53.78%。

目录

声明

主要符号表

1 绪论

1.1 课题研究背景

1.2 烧结保温墙体材料国内外研究现状

1.3 烧结保温砌块孔型优化设计国内外研究现状

1.4 课题主要研究内容

2 原料基本性能实验研究与测试方法

2.1 本课题选用的主原料和造孔剂

2.2 实验测试方法

2.3 原料性能分析实验

2.4 本章小结

3 试样的制备与性能研究

3.1 试样的制备

3.2污泥造孔剂和烧成温度对试样性能的影响

3.3 烧成试样性能检测分析

3.4 本章小结

4 烧结保温空心砌块孔型优化设计研究

4.1 ANSYS热分析基本原理及过程

4.2 砌块传热影响因素分析

4.3 孔型的优化设计

4.4 本章小结

5 结论

参考文献

硕士期间发表论文情况

致谢