陶粒轻集料结构混凝土的性能试验及其节能效果分析

摘要

近年来，随着现代建筑工程高层化、大跨度化的发展，对混凝土的轻质高强提出了更高的要求，由于高性能轻集料混凝土具有轻质高强、保温隔热性能好、抗震性能好、综合技术经济效果好等优点，使之逐渐成为现代混凝土技术的一个重要发展方向。轻集料混凝土的优良特性归功于轻集料质轻、多孔的独特结构，但是由于天然轻集料资源有限，这就需要大力开发研究人造轻集料。当前，我国轻集料通常采用粘土陶粒，粘土大多取自于耕地，不符合可持续发展战略，而采用污泥加以其他辅料制备具有一定强度的轻质陶粒，不仅可以避免污泥二次污染，也符合我国固废处理无害化、减量化和资源化的原则。目前，国内外学者已针对页岩陶粒、粘土陶粒、粉煤灰陶粒、膨胀珍珠岩等轻集料混凝土做了大量的试验研究分析，而由于用污泥制备陶粒的研究起步较晚，相应的研究也相对较少。
　　本文采用浙江方远建材科技有限公司生产的由页岩和污泥烧制的陶粒配制出强度等级达LC35，密度等级为1700、1800，导热系数为0.65～1.05W/(m·K)的一种轻集料结构混凝土。通过试验研究分析了砂率及外加剂对陶粒轻集料结构混凝土物理力学性能、热工性能、耐久性等性能的影响，试验结果表明:砂率对轻集料混凝土的坍落度及其经时损失、表观密度、抗压强度、弹性模量、早期收缩、长期干燥收缩以及导热系数都有一定程度的影响，随着砂率的增大混凝土的坍落度和扩展度有所下降而坍落度经时损失增大，除此之外混凝土的其他性能均随着砂率的提高而增大。减缩剂对陶粒轻集料混凝土的抗压强度有明显的不利影响，但对抑制干燥收缩效果显著;膨胀剂对抗压强度的影响较小，当掺量超过一定量时略有不利影响，膨胀剂补偿干燥收缩的效果和掺量相关，掺量过低起不到补偿收缩作用掺量过大反而会产生负面效应;引气剂会降低轻集料混凝土的抗压强度，掺量适当时可以减小干燥收缩，而应用不当可能加大收缩开裂的风险。此外，采用DeST-h能耗模拟软件分析了轻集料结构混凝土用于外墙承重结构时的建筑能耗，结果表明陶粒轻集料混凝土用于自保温结构体系的承重结构时，建筑总能耗降低率可达20％～30％，保温节能效果显著。可见，陶粒轻集料混凝土具有较好的工作性能、物理力学性能和耐久性能，尤其自身具备良好的热工性能，对解决高层建筑或者热桥所占面积较大的结构所面临的围护结构节能问题具有重要作用，因此，在当前倡导建筑节能环保的背景下，陶粒轻集料混凝土具有广泛的应用前景。

目录

声明

致谢

摘要

第一章 绪论

1．1 课题研究背景及意义

1．2 轻集料混凝土的分类及特性

1．2．1 轻集料混凝土的分类

1．2．2 轻集料混凝土的特性

1．3 轻集料结构混凝土国内外应用和发展现状

1．3．1 轻集料结构混凝土在高层建筑上的应用

1．3．2 轻集料结构混凝土在桥梁工程中的应用

1．4 轻集料结构混凝土的收缩

1．4．1 收缩的特点

1．4．2 影响收缩的因素

1．5 轻集料结构混凝土存在的问题

1．6 本文研究的主要内容

第二章 试验内容

2．1 试验材料

2．1．1 轻集料

2．1．2 细集料

2．1．3 胶凝材料

2．1．4 外加剂

2．1．5 水

2．2 试验设备

2．3 配合比设计

2．3．1 砂率对混凝土性能影响配合比设计

2．3．2 外加荆对混凝土性能影响配合比设计

2．4 试验方法

2．4．1 陶粒的预湿处理

2．4．2 坍落度测试

2．4．3 抗压强度和弹性模量测试

2．4．4 早期收缩测试

2．4．5 干燥收缩测试

2．4．6 导热系数测试

2．4．7 含气量测试

第三章 砂率对陶粒轻集料结构混凝土性能的影响

3．1 混凝土的和易性

3．2 凝结时间

3．3 立方体抗压强度和弹性模量

3．4 早期收缩

3．5 干燥收缩

3．6 导热系数

3．7 轻集料-水泥石界面SEM微观结构

3．8 本章小结

第四章 外加剂对陶粒轻集料混凝土抗压强度和干燥收缩的影响

4．1 减缩剂对轻集料混凝土抗压强度和干燥收缩的影响

4．1．1 减缩剂的化学组成及作用机理

4．1．2 减缩剂对抗压强度的影响

4．1．3 减缩剂对干燥收缩的影响

4．2 膨胀剂对轻集料混凝土抗压强度和干燥收缩的影响

4．2．1 膨胀剂的作用机理

4．2．2 膨胀剂对抗压强度的影响

4．2．3 膨胀剂对干燥收缩的影响

4．3 引气剂对轻集料混凝土抗压强度和干燥收缩的影响

4．3．1 引气剂的种类

4．3．2 引气剂的作用机理

4．3．3 引气剂对抗压强度的影响

4．3．4 引气剂对干燥收缩的影响

4．4 本章小结

第五章 自保温陶粒轻集料混凝土结构体系的节能效果

5．1 围护外墙传热系数

5．1．1 传热系数的计算

5．1．2 平均传热系数及其影响因素

5．2 陶粒轻集料混凝土对建筑能耗影响的对比分析

5．2．1 不同结构体系不同材料下外墙平均传热系数

5．2．2 模拟软件的选用——DEST-h

5．2．3 能耗模拟模型的建立

5．2．4 能耗模拟结果与分析

5．3 本章小结

第六章 结论及展望

6．1 结论

6．2 展望

参考文献

作者简历