綠色節能建筑外墻保溫材料力學及熱工特性的研究--以泡沫混凝土為例

來源: www.tcwpwd.live 作者:vicky 發布時間:2019-10-19 論文字數:27485字
論文編號: sb2019091920310027895 論文語言:中文 論文類型:碩士畢業論文
本文是一篇建筑論文,本文以 PC42.5R、礦粉、硅灰、動物蛋白發泡劑等為主要原料,采用高速攪拌式發泡制備干密度在 400kg/m3 左右的泡沫混凝土,并對其熱工性能及力學性能進行了單因素試驗。
本文是一篇建筑論文,

1 緒論

1.1 引言
泡沫混凝土是利用物理發泡或化學發泡手段向水、膠凝材料、化學外加劑以及其他礦物摻合料拌合的漿體中引入許多微小氣泡,經過混合均勻、澆筑成型、養護等工藝過程制備的一種無機輕質多孔材料[1-2]。
泡沫混凝土因為獨特的結構,擁有優良的使用功能和力學性能。主要有以下幾點:(1)輕質。在泡沫混凝土的結構中包含著大量氣泡,密度較低,應用于建筑物中,可以降低建筑物的自重,減小地基壓力,對實現建筑高層化,減小占地面積有很大幫助。(2)保溫隔熱。泡沫混凝土結構中分散著許多封閉的細小孔隙,使其擁有良好的保溫特性。(3)耐火隔音。保溫泡沫混凝土材料屬于一種無機材料,不能燃燒,擁有很好的耐火性,建筑物使用泡沫混凝土可以提高自身防火性能。泡沫混凝土內部均一的排布著眾多封閉小孔,使其具有良好的隔音性能。(4)低彈減震。泡沫混凝土因為其密度較小、多孔、質輕的特性。對震動和沖擊的吸收效果較好,因此表現出優異的緩震性能。(5)工藝靈活,施工方便。泡沫混凝土的使用十分方便,可以提前制成預制件,也可以現場澆筑,符合市場需求。并且泡沫混凝土的施工要求也很低,只需要一臺水泥發泡機,對場地也沒有要求。保溫泡沫混凝土是一種新型無機保溫材料,可以加水攪拌均勻后泵送使用,各項性能優良,在項目屋面保溫層和找平層的施工中,直接采用輕質泡沫混凝土取代傳統的細石混凝土,操作簡單,工期短,直接降低了屋面施工的建筑成本[3]。(6)無毒害。泡沫混凝土的原材料主要是膠凝材料和水,是一種無機材料,在制備過程和使用過程中,都不會有有害物質產生,耐火性好 ,燃燒不產生有毒氣體。(7)環保,經濟。泡沫混凝土的生產過程使用過程對環境沒有污染,并且還能使用工業廢料作為水泥部分取代物,對環境有益,泡沫混凝土中水泥用量大大少于普通混凝土,降低了水泥成本,同時也降低了施工成本。
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1.2 外墻保溫材料的種類及常見生產工藝
1.2.1 外墻保溫材料分類
外墻保溫材料是指應用于建筑物墻體上的一大類保溫材料,根據使用地點可分為:外墻保溫材料,內墻保溫材料,屋面保溫材料。我國建筑市場應用的外墻保溫材料根據材料類別主要分為三類:有機保溫材料、無機保溫材料、無機保溫材料和有機保溫材料組合的復合保溫材料,常見的一些建筑外墻保溫材料如表 1-1 所示。

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2 原料、設備及測試方法

2.1 實驗原料
泡沫混凝土的原材料來源廣泛,主要成分為發泡劑、水泥、水,根據使用要求和成本原因,常用硅灰、礦渣、陶粒、砂及礦渣部分取代水泥,并加入如減水劑、促凝劑等外加劑,以改善泡沫混凝土的性能。因此,原料的選擇將直接影響泡沫混凝土的性能。本章將對所使用到的原材料進行介紹。
2.1.1 水泥
水泥是一種固體粉末狀水硬性無機膠凝材料,與水混合進行水化反應產生的水泥石是泡沫混凝土強度的主要來源,相比其他膠凝材料,經濟適用性更好。本次試驗選用江油拉豪雙馬水泥廠產的雙馬牌 P.C42.5R 水泥,化學組成如表 2-1 所示,水泥物理力學性能如表 2-2 所示。

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2.2 實驗設備
本次試驗采用的設備如表 2-6 所示:

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3 發泡劑的制備和膠凝材料的改性研究......................................... 17
3.1 動物發泡劑的復合改性研究..................................... 17
3.1.1 發泡劑基本性能研究........................................... 17
3.1.2 穩泡劑對發泡劑性能的影響............................ 19
4 外墻保溫材料的力學性能單因素研究........................................ 23
4.1 泡沫混凝土基礎配合比設計................................. 23
4.2 泡沫混凝土單因素實驗....................................... 23
5 外墻保溫材料的熱工特性單因素研究......................................... 32
5.1 泡沫混凝土單因素實驗........................................... 32
5.1.1 水膠比對泡沫混凝土熱工性能的影響.................................... 32
5.1.2 泡沫用量對泡沫混凝土熱工性能的影響.......................................... 33

5 外墻保溫材料的熱工特性單因素研究

5.1 泡沫混凝土單因素實驗
在泡沫混凝土制備過程中,水膠比、發泡劑稀釋倍數、泡沫用量、外加劑摻量等因素會對泡沫混凝土的孔隙結構、孔隙率產生影響,從而對泡沫混凝土的保溫性能產生影響,因此有必要進行單因素試驗,通過對成型養護后的試塊進行導熱系數檢測,
再配合干密度等因素找出各原材料的最佳摻量。
5.1.1 水膠比對泡沫混凝土熱工性能的影響
泡沫混凝土的孔隙結構和分布會影響泡沫混凝土的保溫性能,在其它材料用量一定的情況下,水膠比的大小會影響混凝土的工作性。當水膠比較小時,泡沫混凝土的流動性不夠,漿料與泡沫不能充分混合均勻,影響孔隙分布。當水膠比過大時,會影響試塊的成型和孔壁的致密性,從而影響導熱系數、干密度、耐久性等性能,因此需要進行水膠比試驗,結果如表 5-1 所示。

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6 結論與展望

6.1 結論
本課題的目的是制備干密度在 400kg/m3 左右的外墻保溫泡沫混凝土,對發泡劑和膠凝材料進行改性處理,研究原材料的用量對泡沫混凝土抗壓強度和熱工性能的影響規律,并在基礎配合比上進行優化,找到最佳配合比,得到以下結論:
(1)對發泡劑的改性研究表明,加入一定量的 K12 能有效增加發泡劑的穩定性,且幾乎不影響泡沫的密度。
(2)通過研究礦渣和硅灰摻量對膠凝材料抗壓強度的影響發現:礦渣的摻入對早期抗壓強度增長不利,但能增加膠凝材料的后期強度。而適量加入硅灰對前期和后期抗壓強度的增長均有利,在綜合考慮泡沫混凝土多方面性能后,認為水泥摻量 79%、硅灰摻量 9%、礦渣摻量 12%的配比為膠凝材料的最佳配比。
(3)研究水膠比大小對泡沫混凝土性能影響后發現:一定范圍內,水膠比越小,泡沫混凝土強度越大,干密度越小;水膠比適宜的配比,由于孔結構分布均勻,導熱系數較低;當水膠比小于 0.33 以后,由于漿體稠度過大,泡沫混凝土成型變得十分困難。
(4)研究發泡劑稀釋倍數以及泡沫摻量對泡沫混凝土性能的影響后得出:發泡劑稀釋倍數越大,泡沫混凝土密度越大;稀釋倍數越大,泡沫越穩定,泡沫混凝土不易塌模;泡沫混凝土干密度和抗壓強度隨著泡沫用量的增加逐漸減小;泡沫混凝土的導熱系數隨著泡沫用量的增加先減小后增加,但變化范圍不大。(5)通過研究減水劑對泡沫混凝土抗壓強度、干密度和保溫性能的影響,得出結論:在一定范圍內,泡沫混凝土干密度和強度隨著減水劑摻量的增加而增加,導熱系數反而下降,當減水劑摻量大于 1.4%以后,泡沫混凝土離析現象嚴重,導致成型失敗。
(6)通過研究聚丙烯纖維摻量對多孔混凝土性能的影響發現:適量聚丙烯纖維的加入可以改善泡沫混凝土漿體離析現象,增加泡沫的穩定性,從而利于成型。但最大摻量為 1%,超過 1%以后,由于聚丙烯占漿體的比例過大,漿體粘性增大,并且纖維由于互相纏繞在體系中分散不均勻,導致成型困難。
參考文獻(略)

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