新型复合自保温砌块的研究

新型复合自保温砌块的研究 2012年第1期(总第267期) Number1in2012(TomlNo.267) 混凝土 Concrete 混凝土制品 CONCRETEPR0DUCTS doi:10.3969~.issn.1002—3550.2012.01.035 新型复合自保温砌块的研究 雍玉鲤,江昔平 (安徽理工大学土木建筑学院,安徽淮南232001) 摘要:通过块型分析,材料选择,配合比设计,研制了一种新型复合保温混凝土砌块. 经物理力学性能和热工试验测试,得到各项性能 指标均符合标准要求.该保温砌块具有密度低,导热系数小,造价低等优点,是一种 适用于夏热冬冷地区的良好保温墙体新材料. 关键词:保温砌块;块型设计;配合比;物理力学性能;热工性能 中图分类号:TU528.0l文献标志码:A文章编号:1002—3550(2012)01—0109—04 Researchofanewkindofcompoundthermalconcrete YONGYu—li,]IANGXi-ping (SchoolofCivilEngineering,AnhuiUniversityofScienceandTechnology,Huainan232001 ,China) Abstract:Byblockdesign,materialselectionandmixdesign,anewkindofcompoundthermal concreteblockisdeveloped.Betestedbythe physicalmechanicsperformanceandthermalexperimentation.aUkindsoftargetsarealltost andardrequest.Theinsulatedconcreteblockhasthe advantagesoflowdensity,smalltransmitingheatcoefficient,alowcostetc,whichisagoodkin dofthermalwallmaterials,vi?ladaptingtohot summerandcoldwinterareas. Keywords:thermalblock;blockdesign;mixproportion;physicalandmechanicsperforman ce;thermalproperty 0引言 目前我国建筑墙体保温主要有两种方式:内保温,外保温. 其中外墙内保温系统存在热稳定性差,热应力较大,容易产生 热桥,减少建筑使用面积等问题.外保温有利于消除或减弱热桥, 但存在 施工 文明施工目标施工进度表下载283施工进度表下载施工现场晴雨表下载施工日志模板免费下载 复杂,耐久性差等问题.所以需要大力发展自保温 墙体材料,使围护结构的热导率降低,达到节能目的.自保温墙 材大多是在普通混凝土小型空心砌块的基础上,优化其孔型结 构,填充保温材料制成,这种复合了保温材料的砌块避免了外 保温系统施工不易控制,不能与建筑物同寿命等问题,具有一 定的节能性.针对目前的现状,本研究提出了一种新型复合保温 砌块,在普通混凝土中加人陶粒,掺加淮南现有的固体废弃物 粉煤灰,外加剂和水制成小型空心砌块,并在孔洞中插入聚苯 乙烯泡沫塑料板.其保温隔热性能优于其他材料,具有密度不大, 导热系数小,隔声,造价低等优点,有较好的经济效益和社会效 益.制作过程中不仅不污染环境,而且消耗大量粉煤灰和难以消 解的废弃聚苯乙烯泡沫塑料,对消除环境污染起到了很好的作 用.本研究介绍了这种新型复合保温砌块的设计及性能指标测 试的全过程. 1砌块的设计 1.1砌块块型设计 (1)块型的尺寸确定.首先应该符合国家有关 规范 编程规范下载gsp规范下载钢格栅规范下载警徽规范下载建设厅规范下载 ,规程要 求,《普通混凝土小型空心砌块》【1],《砌体结构 设计规范 民用建筑抗震设计规范配电网设计规范10kv变电所设计规范220kv变电站通用竖流式沉淀池设计 》圆,《混 凝土小型空心砌块建筑技术规程》p】等.由于砌块砌筑时不允许 砍凿,所以其块型尺寸应满足建筑模数要求.同时砌块不宜过大, 收稿日期:2011_07—11 以便于生产,运输,砌筑.还要满足墙体功能上的要求.按照上 述原则,选定砌块的尺寸为390mmxl90mmxl90ITIITI.由《轻集 料混凝土小型空心砌块》可知,非承重保温砌块的最小外壁厚 和肋宽不宜小于201TlIn. (2)砌块的孔型设计.传统的空心砌块,其孔洞形状一般是 圆形,正方形和矩形.为了研究不同孔型对砌块传热性能的影响, 根据 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 1在孔洞率相同的单排孔空心砌块中不同孔型的平均 传热系数.由表1可知,矩形孔的平均传热系数最小.此外砌块 的热阻还与空气层的厚度有关.研究阎表明,砌块中封闭空气层 的厚度达到20111Hl后,随着其增大,层热阻的增量越来越小.特 别是当空气层厚度到40Inm后,热阻趋于常量.因此,一味加大 封闭空气层厚度来增加热阻,作用不大;反之,增多孔洞排数, 可以显着提高其热阻. 表1不同孔型单排空心砌块的平均传热系数 孔型平均传热系数/(w/(m2?K)) 矩形 菱形 正方形 圆形 0.207 0.306 0.404 0.425 (3)块型确定.综合考虑上述要求,确定了保温砌块的块型 为矩形,三排孔,如图1所示,空心率为38%. 1.2砌块原材料的选择 (1)水泥:是砌体强度的主要贡献者,本砌块采用P?O42.5 级水泥. (2)砂:是生产砌块的细集料,可以使用河砂,山砂或人工砂. ? 109? 图1砌块设计图 最好选用细度模数为2.3,3.0的中砂,要严格控制砂的含泥量. 因为泥是非活性物质,使水泥浆与集料间的界面黏结变差,使集 料抑制收缩的作用减弱;泥吸附的自由水挥发后,导致后期对 混凝土砌块收缩值影响很大,从而影响砌块墙体的抗裂性. (3)石子:砌块生产的粗骨料,可以是卵石或破碎石,选用 连续粒径5,10mm的石子,要控制含泥量,针片状颗粒含量. (4)粉煤灰:可提高混凝土的密实性与和易性,减小吸水 率,降低混凝土收缩率,节约水泥,且可提高其后期强度,而弹 性模量与基准混凝土相当,这对提高砌块墙体的抗裂性有利. (5)石膏粉:石膏比石灰具有更多的优良建筑性能,其主要 作用是是原材料钙化. (6)激发剂:本砌块采用Na2SO来激发粉煤灰,影响砌块 的强度. (7)EPS聚苯乙烯泡沫板:30l'nm聚苯板,其导热系数A= 0.04W/(m?K). (8)陶粒:应使用级配和外型良好的陶粒,有利于减少生产 砌块时的用水量和包裹陶粒的水泥浆,从而减小混凝土收缩值 和砌块上墙后的收缩裂缝.为保证混凝土的密实度,最大粒径不 宜超过10nllTl~. 1.3配合比设计 配合比设计时应该遵循的主要原则有:抗压一水灰比原则; 混凝土最大密实原则;最少用水量原则;平衡矛盾原则. 1-3.1配合比的计算 本文研制主要是用于3.5MPa的非承重自保温砌块. (1)混凝土空心砌块的强度与立方体强度的关系,由经验 公式问: 风/RL=0.9577--1.129K(1) 式中:R——混凝土空心砌块28d抗压强度,MPa; R——混凝土立方体试件28d抗压强度,MPa; —— 砌块的空心率. 由Rk?3.5MPa,K=0.38得到: RT=—————._————一:6. 6?a(2) 0.9577-1.129x0.38 (2)配制强度(,)的确定由式(1)中计算得到: , k----6.6MPa(3) , ?, k--tO"(4) 由式(2)计算得: , ?6.6+1.645~4.0=13.18MPa(5) (3)初步确定水灰比(W/C).水泥强度为42.5MPa,水泥实 测富余值为1.11.1x42.5=46.75MPa,A=0.46,B=0.07,代人 式(6): 一 W: f61 C厶,4 ? 110? 得: 一 W::鱼.! Cl3.18+0.46x0.07x46.75 1.46(7) (4)选取每1II"1,混凝土的用水量(.).混凝土拌合物的坍 落度为70,90mm,取T=0.8cm,系数K取决于粗骨料种类与最 大粒径,K=56,代人式(8): Wo=lO(升)(8) 得: ×(o.8+56.0):189kg(9) (5)计算混凝土的单位水泥用量().由式(10): Co=×W.(10) 得: Co=:129kg(11) 1.46 (6)选取合理的砂率(s).合理的砂率值主要根据混凝土拌 合物的坍落度,黏聚性及保水性等特点来确定.另外,砂率也可 以根据以砂填充石子孔隙并稍微富余,以拨开石子的原则来确 定.砂率的 计算公式 六西格玛计算公式下载结构力学静力计算公式下载重复性计算公式下载六西格玛计算公式下载年假计算公式 : .s盟(12) p×p 式中:口为砂浆剩余系数,又称拔开系数,一般取1.1,1.4.所以 s—L:1.1×—旦堕三:0.36.. Gxp136.5xO.51+143.5 (7)计算粗细骨料的用量(G.)和(s.): Co++++10: 1000L(13) pcpppw —一 ×100%=S(14) So+G0 得: — +—+—+—+10×1%:1(15) — ×100%=36%(16) So+Go 式中:So=506,Go=1406kg. 每立方米的混凝土中,Co=129kg,Wo=189kg,So=506kg, Go=l406kg. 原材料中掺加粉煤灰取代水泥的70%,采用等量取代法配 合比计算.所以得到最终的配合[L:C=39,F=90kg,S=506kg, G=1406,=189;C:F:S:G:W=I.0:2.4:13:36.1:4.8. 1.3.2配合比参照 查阅相关资料,保温砌块的经验配合比见表2. 表2经验配合比 原料P?O42.5级水泥II级粉煤灰砂石子陶粒石膏激发剂水 l3O.5O.700.150.051.6 配合比140.50.50.20.20O.071.7 15O.50.40_30.250.081.8 1-3.3配合比的确定 理论计算的配合比是根据混凝土配合比计算方法得出的, 对于保温砌块,优先采用经验配合比,对保温砌块的物理力学 性能进行一系列的测定,选取最优配合比. 2砌块的物理力学性能测定 试验采用390mmx190mmxl90mnl砌块,空心率为38%, 具体见表3.现制作A,B,C3种不同配合比的试件各l2个,养 护28d后进行以下具体试验. 2.1砌块的抗压强度 砌块的强度试验按《混凝土小型空心砌块试验方法》的规 定进行.在试验荷载从零加载到破坏的过程中,9个试件均表现 为:当试验荷载加到30kN左右时出现初始裂缝;达到极限荷 载的20~/~45%时,裂缝开展较为明显.且伴有明显的响声,接着 经历一小段停滞期,后又有一段较为均匀的变化期,达到极限 荷载时,裂缝急剧发展,试件突然压溃,为典型的脆性破坏.抗 压强度结果见表4,按式(17)计算得到: (17) 三B 式中:P——试件的抗压强度,MPa; F——破坏荷载,N; L——受压面的长度,mm; B——受压面的宽度,mm. 由试验结果可以看出,不同配合比的砌块基本都达到了《轻 集料混凝土小型空心砌块》规范要求:平均值?3.5MPa,最小 值>t2.8MPa.一股隋况下,配合比中粉煤灰的密度越大,其强度 就越小.试验A中粉煤灰含量最小,没有添加陶粒,水泥含量多, 强度最大;C砌块的粉煤灰虽然比B砌块含量高,同时陶粒的强 度小于石子,但是由于激发剂的含量C比B的多,激发剂激发粉 煤灰,使其具有一定的强度,最终使得C砌块强度略高于B. 表3空心率相同,配合比不同的砌块 表4砌块抗压强度试验结果 2.2砌块密度,含水率,吸水率,软化系数 2.2.1试验方法 (1)密度:体积,质量测量.砌块密度: p=(18) (2)含水率与吸水率.采用的设备有电热鼓风干燥箱,电子 秤,水箱;将试件取样后称取质量m.,精确至0.001kg;将试件 烘干到恒重,称取绝干质量m;将试件浸入室温15,25?的水 中,水面应高于试件20mm以上,24h后取出,称取试件面干潮 湿状态的质量m,精确至0.001kg.分别按式(19),(20)计算: 含水率: 1=mo-mxlO0%(19) m 吸水率: 2= mz-m xlO0%(20) , (3)软化系数.从经过表面处理和静置24h后的两组试件 中,任取一组3个试件浸入室温15,25?的水中,水面应高于 试件20mm以上,浸泡4d取出,在铁丝网架上滴水1min,再 用拧干的湿布拭去内,外表面的水.将3个饱和面干的试件进行 抗压强度试验. 砌块的软化系数: Kr-rf一 (21) 式中:K——砌块的软化系数; —— 饱和面干试件的平均抗压强度; P——前面所测的同类试件的平均抗压强度. 2.2.2试验结果 试验表明,随着粉煤灰和陶粒含量的增加,砌块密度减小, 如表5所示. 表5砌块密度试验结果 试验表明,3种配合比砌块的含水率,吸水率随着粉煤灰的 增加,均有所增加,如表6所示. 表6砌块含水率,吸水率试验结果 砌块软化系数试验结果都满足标准中的规定大于0.75. 基于以上各组试验的物理力学性能测定,以及考虑经济效 益因素,比较分析选定的最终配合比为:C:F:S:G:SG:J:W=I:4: 0.5:0.7(0.4+0.3):0.2:0.07:1.7. ? l11? 表7砌块软化系数试验结果 3保温砌块热工性能测试 对于传热系数的测定,一般用热流计法和热箱法.本试验 采用热流计法.其检测基本原理为:主要用热流计,热电偶在现 场检测被测围护结构的热流量和其内,外表面温度,通过数据 处理计算出该围护结构的传热系数,从而判定建筑物是否达到 节能标准要求. 按规定将冷热箱及巡检仪布线连接,在试件两侧的箱体内, 分别建立所需要的温度等条件,达到稳定状态后,测定空气温 度,试件和箱体内壁的表面温度及输入的热流,就可以计算出 试件的传热系数,基于一维稳态传热原理.计算如式(22): =— 旦__(22) 一 式中:——传热系数,w/(m2?K); q——热流平均值; , —— 热冷箱各点温度的平均值. 对于390mmx190mmx190111111砌块,为了满足保温设计需要, 按要求如图2所示在1,2,6,7中插入聚苯乙烯板,采用热流计 法测量,计算出传热系数k=O.65W/(m2?K),满足《夏热冬冷地区居 住建筑节能设计标准》?规定的墙体传热系数k?1.5w/(rn2?K) 的建筑节能50%的要求.另外,可以根据具体的工程保温要求, 在图示孔洞处插入聚苯乙烯板. 39O 图2插入EPS板的砌块 对结构形式加以改进优化,并通过相关的物理力学试验寻求最 优配合比.除有砌块各种优点外,它的热阻大,保温性能更好,可 弥补内,外保温体系的不足,是值得进一步研究和推广使用的 新型保温材料. 参考文献: [1]GB8239--1997,普通混凝土小型空心砌块[s].北京:中国建筑工业 出版社,1997. 【2】GB50003--2001,砌体结构设计规范[s].北京:中国建筑工业出版 社,2001. 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[9]9马刚.采暖居住建筑节能检测与分析[D].哈尔滨:哈尔滨工程大学, 2005. 【10]JGJ134--2001,夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准[s]E京:中国 建筑工业出版社,2001. 4结语作者简介 针对夏热冬冷地区的建筑,为了满足墙体节能要求,本研 究的新型复合保温砌块从形状,厚度,层数及排列形式等方面 联系地址 联系电话 雍玉鲤(1987一),女,研究生,主要从事保温节能方面研究 工作. 安薛两审舯路168号安激哩工=(232001) 15O55433486 ?藿盟蚕I口中建三局携手三一重工筑造世界民用建筑最大体积底板混凝土 历时82h连续作业,12月29Et晚11点,中国建筑第三工程局携手三一重工顺利完成中国在建结构高度第一高楼天津117大 厦65000m大底板混凝土的浇筑,创民用建筑最大体积底板混凝土世界之最. 天津117大厦工程地下3层,局部4层,地上117层,高597m,结构高度位居中国第一.工程总建筑面积83万m,创民用建筑 单体面积中国之最.基坑开挖面积12.41万m2,与l8个标准足球场的面积相当,最大开挖深度为26.65m. 117大厦工程主楼深基坑超大,超深,采用世界最大直径l88rn环形混凝土内支撑.大底板东西长103m,南北宽101m,底板厚 度6.5m,共绑扎直径50mm和直径32mm钢筋20000余t.混凝土总量65000rn3.大底板与其下方的941根百米长桩融为一体, 将共同承载起这座世界级摩天大厦. 117大厦工程通过招标确定中建商品混凝土有限公司为项目混凝土施工部,由中建商品混凝土有限公司全权负责场外混凝土 的生产,运输和泵送设备租赁.中建商品混凝土有限公司通过层层选拔,携手西麦斯,北京建工,上海建工,天津鑫建五家混凝土生 产单位6个搅拌站,12条生产线,以三一的泵送设备为主导,共计18台三一SY5123THB.9018III混凝土车载泵和4台三一混凝土 泵车参与现场的混凝土输送作业,为117大厦大底板施工供应混凝土.三天三夜,历时82h的连续工作,中建三局携手三一重工总 计浇筑65000ms的超高强度混凝土,把大厦底板一次性浇筑成功,再次创造了世界工程建设的奇迹. ? l】2? 十-??引?一