基于结构保温的高性能陶粒混凝土试验研究

论文摘要

根据2020年中国科学发展目标纲要和65%建筑节能国家标准的即将执行（北京、河南等省市已率先执行），高强、高性能陶粒保温混凝土是实施纲要之一。虽然陶粒混凝土存在强度较低的缺点，但却具有质轻、保温且抗裂度优于普通混凝土等显著特点。因此，加强高性能陶粒结构保温混凝土的研究与应用，符合我国现阶段建筑发展目标。为此，本文以页岩陶粒为骨料，首先对陶粒混凝土进行最优配合比设计，得到了抗压强度、抗拉强度、导热系数、吸水率和干表观密度等基本参数；然后对单轴应力状态下的应力-应变本构关系进行了研究；最后结合本课题组的另一项研究成果，即水泥基玻化微珠外墙保温系统，进行了现场热工模拟计算，最终得到节能率不低于65%的一体化建筑保温系统。具体地，本文主要进行了以下几个方面的研究内容：（1）根据松散体积法和配制强度的要求，初步确定陶粒的用量、水泥品种及用量、用水量和砂率等参数，然后通过正交试验设计得到最优配合比；（2）根据（1），对陶粒混凝土的一般物理力学性能进行试验，得到了基本物理力学参数和单轴应力条件下的应力应变曲线；其中，较系统地研究了河砂、钢纤维及化学纤维的不同掺量对陶粒混凝土的性能影响；（3）针对焦作市某一实际工程，分别对结构为普通混凝土和陶粒混凝土、外墙保温为聚苯板和水泥基玻化微珠保温系统、以及屋顶保温为不同材料的几种组合方式，进行了热工模拟计算与造价分析。结果表明，在最佳组合方式下，最高节能率可达80%，而且还可减少劳动强度20％，减少材料运输重量30％-40％，降低工程造价10％。

论文目录

• 致谢
• 摘要
• Abstract
• 目录
• 1 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 研究意义
• 1.2.1 轻骨料混凝土的发展前景
• 1.3 国内外应用研究现状
• 1.3.1 国外应用现状
• 1.3.2 国内应用现状
• 1.4 陶粒混凝土的一般力学性能
• 1.5 陶粒混凝土的保温性能
• 1.6 研究目标
• 1.7 研究方法
• 1.8 技术路线
• 1.9 本文研究内容
• 2 陶粒结构保温混凝土的最佳配合比试验设计
• 2.1 试验材料
• 2.1.1 陶粒
• 2.1.2 陶砂
• 2.1.3 水泥
• 2.1.4 水与水灰比
• 2.1.5 化学外加剂
• 2.1.6 矿物外加剂
• 2.1.7 增强纤维
• 2.2 松散体积法设计原理
• 2.3 正交试验设计
• 2.3.1 正交试验的优点
• 2.3.2 正交试验设计步骤
• 2.3.3 正交试验的数据处理
• 2.4 高性能陶粒结构保温混凝土的试验研究
• 2.4.1 正交试验设计内容
• 2.5 陶粒混凝土拌制与成型养护
• 2.5.1 搅拌
• 2.5.2 成型与养护
• 2.6 技术难点与措施
• 2.7 本章小结
• 3 陶粒混凝土的一般物理力学性能
• 3.1 导热系数
• 3.1.1 试验方法及结果
• 3.2 立方体抗压强度
• 3.2.1 试验方案及结果
• 3.2.2 陶粒混凝土的强度形成机理
• 3.2.3 陶粒混凝土受压破坏形态
• 3.3 轴心抗压强度
• 3.3.1 试验方法及结果
• 3.3.2 影响轴心抗压强度的因素
• 3.4 劈裂抗拉强度
• 3.4.1 试验方法及结果
• 3.4.2 影响劈裂抗拉强度的因素
• 3.5 抗折强度
• 3.5.1 试验方法及结果
• 3.6 轴拉强度
• 3.7 干表观密度
• 3.8 吸水率
• 3.9 河砂替代率对陶粒混凝土的影响
• 3.10 钢纤维掺量对混凝土的影响试验
• 3.11 化学纤维对陶粒混凝土的影响
• 3.12 本章小结
• 4 单轴应力条件下陶粒结构保温混凝土的本构关系
• 4.1 单轴受压应力－应变曲线的试验研究
• 4.1.1 试验方案
• 4.1.2 试验结果及分析
• 4.2 轻骨料混凝土应力－应变曲线的理论研究
• 4.2.1 《轻骨料混凝土技术规程》（JGJ51-2002）的模型
• 4.2.2 P.T.Wang 模型
• 4.2.3 Eurocode2 模型
• 4.2.4 王振宇模型
• 4.2.5 本文模型
• 4.3 陶粒混凝土的弹性模量
• 4.3.1 理论模型
• 4.3.2 试验结果及分析
• 4.4 陶粒混凝土的泊松比
• 4.5 本章小结
• 5 实体建筑结构的现场热工模拟计算
• 5.1 工程概况
• 5.2 建筑节能措施
• 5.2.1 节能框架结构
• 5.2.2 建筑节能的外围护结构
• 5.2.3 建筑节能的屋顶结构
• 5.3 建筑结构热工模拟计算
• 5.3.1 计算原理
• 5.3.2 不同组合方式时的热工计算
• 5.4 方案三的造价分析
• 5.5 本章小结
• 6 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 参考文献
• 作者简历
• 学位论文数据集