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    頁巖陶?;炷恋闹苽渑c保溫性能研究
    2022年02月14日    閱讀量:38863    新聞來源:中國建材網 cnprofit.com  |  投稿

    摘   要:主要研究了水膠比、頁巖陶粒密度等級、含水率三因素對頁巖陶?;炷恋目箟簭姸群蛯嵯禂档挠绊?。結果表明:在一定范圍內,水膠比與頁巖陶?;炷恋目箟簭姸?、導熱系數分別呈負相關和正相關;頁巖陶粒的密度等級與抗壓強度、導熱系數分別呈正相關和負相關,含水率與抗壓強度和導熱系數均呈負相關。與普通C30混凝土相比,所制備的LC30頁巖陶?;炷恋母擅芏冉档土?5.5%,導熱系數降低了50%中國建材網cnprofit.com。

    關鍵詞:頁巖陶?;炷?;導熱系數;水膠比;陶粒密度等級;含水率


    0   前言


    隨著現代建筑向高層、大跨度、低能耗方向發展,混凝土的比表面積、強度、保溫等性能有了更高要求。輕骨料混凝土是由輕粗骨料、輕砂(或普通砂)、水泥和水配制而成的干密度不大于1950kg/m3的混凝土。輕骨料混凝土具有輕質、高強、保溫隔熱、耐火性能優良等特點,可兼具承重、節能的功能,已成為現代混凝土材料主要發展方向之一。頁巖陶?;炷潦禽p骨料混凝土的一種,也受到越來越多的關注。

    關于陶?;炷?,已有許多學者進行過大量的研究。穆龍飛等研究了頁巖陶粒粒徑對混凝土強度和熱工性能的影響,結果表明,隨著陶粒粒徑的增大,抗壓強度和導熱系數均隨之下降。劉喜等研究了輕骨料強度、粉煤灰用量以及水膠比對陶?;炷量箟簭姸鹊挠绊?,發現,陶?;炷恋膹姸扰c其骨料強度密切相關。何詩華研究了陶粒取代率對頁巖陶?;炷恋牧W性能和熱工性能的影響,結果表明,隨著陶粒取代率的增加,陶?;炷翆嵯禂岛涂箟簭姸瘸氏陆第厔?。羅永磊使用石粉、陶粒、巖棉、爐渣等材料制備了陶?;炷?,發現,影響其抗壓強度的最大因素為陶粒的密度等級,其次為水膠比,最后為砂率。

    C30混凝土應用廣泛,但是強度相當的LC30頁巖陶?;炷恋闹苽浜托阅苎芯肯鄬^少。為此,本文采用單因素分析法,研究水膠比、頁巖陶粒密度等級、含水率三因素對頁巖陶?;炷恋目箟簭姸纫约皩嵯禂档挠绊懸幝?,以期為LC30頁巖陶?;炷恋膶嶋H應用提供參考。


    1   試驗概況


    1.1   原材料

    水泥:華新水泥有限公司生產的P·O 52.5級水泥。

    粉煤灰:武漢市陽邏電廠生產的Ⅰ級粉煤灰,比表面積為450㎡/kg,密度為2200kg/m3。

    硅灰:挪威??瞎旧a的硅灰,比表面積為25000㎡/kg,密度為2200 kg/m3。

    各膠凝材料的化學組成見表1。

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    粗骨料:頁巖陶粒由湖北宜昌某陶粒廠家提供,由天然礦石經破碎、篩分、燒脹而成。粒徑為5~10mm,其密度等級有5級:500級、600級、700級、800級、900級,對應的堆積密度分別為411kg/m3、525kg/m3、663kg/m3、795kg/m3、874kg/m3。

    細骨料:標準砂,堆積密度為1325kg/m3,表觀密度為2650kg/m3。

    外加劑:北京某公司生產的聚羧酸系高效減水劑,減水率≥25%,固含量為20%。

    水:潔凈的自來水,各項指標均滿足JGJ63—2006《混凝土用水標準》相關規定。

    1.2   頁巖陶粒預濕處理

    考慮到陶粒的吸水特性,本試驗對頁巖陶粒進行預濕處理。先將陶粒置于塑料箱中,向塑料箱中注水直至沒過陶粒,浸泡24h后取出,再將陶粒倒入編織袋內濾水30min后倒入擰干的濕浴巾上,分別握住兩端,使陶粒在浴巾上滾動8~10次。

    1.3   配合比設計

    根據JGJ/T12—2019《輕骨料混凝土應用技術標準》中的松散體積法對LC30頁巖陶?;炷吝M行配合比設計。本試驗減水劑用量為膠凝材料用量的0.25%;各膠凝材料占比分別為:水泥72%,粉煤灰20%,硅灰8%。

    (1)為了探究不同水膠比對頁巖陶?;炷列阅艿挠绊?,采用頁巖陶粒密度等級為800級的頁巖陶粒為粗骨料,固定拌和水用量,選取水膠比為0.32、0.36、0.40、0.44和0.48成型試件,具體配合比見表2。

    (2)為了探究不同頁巖陶粒密度等級對頁巖陶?;炷列阅艿挠绊?,固定水膠比為0.40,選取密度等級為500級、600級、700級、800級和900級的頁巖陶粒,具體配合比見表3。

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    (3)為了探究不同含水率對頁巖陶?;炷列阅艿挠绊?,以A3配合比為基準,控制頁巖陶?;炷恋暮史謩e為飽和含水率的0、20%、40%、60%、80%、100%,相應試件編號分別記作C1~ C6。

    1.4   性能測試

    抗壓強度:根據GB/T 50081—2019《混凝土物理力學性能試驗方法標準》中抗壓強度測試方法,采用100 mm×100 mm×100 mm的非標準立方體試件,在標準環境[溫度(20±2)℃,濕度在95%以上]養護7d、28d,采用TYE-3000型壓力試驗機測試其抗壓強度,并乘以尺寸換算系數0.95。

    導熱系數:采用防護熱板法,根據GB/T 10294—2008《絕熱材料穩態熱阻及有關特性的測定 防護熱板法》規定,試件為300 mm×300 mm×30 mm的2塊混凝土板,采用雙平板導熱系數儀IMDRY3001測定試件的導熱系數。

    含水率:采用重濕度法,先測量頁巖陶?;炷猎嚰诮^對干燥和飽和含水率下的質量,再將養護好的試件放入電熱恒溫鼓風干燥箱中烘干至恒重,稱其重量記為m0,然后將試件放入水中浸泡至恒重,稱其重量記為m1,分別取質量為(m1-m0)的20%、40%、60%、80%的水均勻的噴灑在試件表面,用保鮮膜包裹后密封養護8 h。試件進行性能測試前用干毛巾對其表面進行擦拭,防止其表面水分對試驗結果產生誤差。


    2   試驗結果與分析


    2.1   水膠比對頁巖陶?;炷列阅艿挠绊?/p>

    不同水膠比頁巖陶?;炷恋母擅芏纫姳?。不同水膠比頁巖陶?;炷?d與28d抗壓強度和其絕對干燥狀態下的導熱系數試驗結果見圖1、圖2。

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    由表4可知,5組試件的干密度均<1950kg/m3,屬于輕骨料混凝土,且干密度隨水膠比的增大而減小,這是由于水比膠凝材料密度小,同時水分會蒸發。

    由圖1可知,隨著水膠比的增大,試件的7d、28d抗壓強度逐漸降低,反之亦然。但是,水膠比不能太小,水膠比過小時,試件的和易性降低,且膠凝材料的黏度增大,在振搗過程中,其內部的空氣難以排出,會影響頁巖陶?;炷恋男阅?。因此,為保證頁巖陶?;炷恋膹姸?,需在合適的范圍內盡量減小水膠比。

    由圖2可知,隨著水膠比的增大,試件在絕干狀態下的導熱系數逐漸降低,保溫性能逐漸提高。主要原因是:隨著水膠比的增大,含水量增加,水的導熱系數較水泥低,在混凝土硬化過程中,多余的水在試件內部形成水泡或蒸發后產生較多孔隙,孔隙中空氣的導熱系數很小,最終導致試件的導熱系數降低,保溫性能提高。

    2.2   頁巖陶粒密度等級對頁巖陶?;炷列阅艿挠绊?/p>

    不同頁巖陶粒密度等級試件的干密度結果見表5。不同頁巖陶粒密度等級頁巖陶?;炷恋?d與28d抗壓強度和其絕對干燥狀態下的導熱系數試驗結果見圖3、圖4。

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    由表5可知,5組試件的干密度均<1950kg/m3,屬于輕骨料混凝土,干密度隨頁巖陶粒密度等級的增加而增大,主要是由于在進行配合比設計時,保持膠凝材料、水以及骨料的體積不變,頁巖陶?;炷恋母擅芏入S頁巖陶粒密度等級提高而增加。

    由圖3可知,隨著頁巖陶粒密度等級的增加,各試件的7d、28d抗壓強度逐漸提高。這是因為:一方面,隨著頁巖陶粒密度等級的增加,頁巖陶粒的密實程度增加,頁巖陶粒的彈性模量提高,在相同應變的條件下,彈性模量越大,發生破壞前所能承受的荷載也就越大;另一方面,隨著頁巖陶粒密度等級的提高,骨料間的空隙率減少。膠凝材料和細骨料相同用量條件下,水泥砂漿與頁巖陶粒骨料之間的接觸更加充分,有利于強度增長。頁巖陶粒密度等級為500級和600級時,試件的抗壓強度過低,不滿足LC30頁巖陶?;炷恋膹姸纫?。

    由圖4可知,隨著頁巖陶粒密度等級的增加,試件在絕干狀態下的導熱系數逐漸增大,保溫性能逐漸降低。這是由于隨著頁巖陶粒骨料密度等級的增加,試件的比表面積變大,頁巖陶?;炷粮用軐?,內部孔隙率降低,固體物質的體積含量增大,進而導致試件的導熱系數隨著頁巖陶粒骨料密度等級的增加而增大。

    2.3   含水率對頁巖陶?;炷列阅艿挠绊?/p>

    不同含水率頁巖陶?;炷恋目箟簭姸群徒^對干燥狀態下的導熱系數試驗結果見圖5、圖6。

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    由圖5可知,隨著含水率的增加,試件的抗壓強度逐漸降低。這是由于水泥膠凝顆粒之間主要通過范德華力相結合,結合力通過較薄的水膜發揮作用,一般情況下,結合力高于范德華力。當試件處于干燥狀態下時,水膜變薄或者消失,其內部的結合力變大,承受荷載的能力變大。而當試件含水率增加時,其內部水分子變多,削弱了內部分子之間的連接,使得其承受荷載的能力降低。因此,隨著含水率的增加,頁巖陶?;炷恋目箟簭姸认陆?。

    由圖6可知,隨著含水率的增加,試件的導熱系數逐漸增大,保溫性能逐漸降低。當含水率較低時,熱量傳遞主要發生在固體與固體之間,其他兩種介質之間的熱量傳遞可忽略。隨著含水率的增加,試件中存在3種介質之間的熱量傳遞,水分子不斷填充陶粒內部的孔隙,其導熱系數大于空氣的導熱系數,試件的導熱系數也隨之變大。因此,隨著含水率的增大,頁巖陶?;炷恋谋匦阅艹氏陆第厔?。

    2.4   頁巖陶?;炷僚c普通混凝土性能對比

    為了比較相同強度等級下,LC30頁巖陶?;炷僚cC30普通混凝土的保溫性能,制備了C30普通混凝土,并將其與A3組性能進行比較,結果見表6。其中,C30普通混凝土的粗骨料為最大公稱粒徑為16mm的碎石,稍大A3組,其他均與A3組相同。

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    由表6可知,LC30頁巖陶?;炷僚cC30普通混凝土相比,干密度和導熱系數降低,保溫性能提升。


    3   結論

    (1)一定范圍內,水膠比與頁巖陶?;炷恋目箟簭姸?、保溫性能分別呈負相關和正相關。在保溫性能滿足要求的情況下,要得到相對較高的抗壓強度,需要適當減小試件的水膠比;在抗壓強度滿足要求的情況下,要得到相對較好的保溫性能,則需要適當增大試件的水膠比。

    (2)頁巖陶粒密度等級與頁巖陶?;炷恋目箟簭姸?、保溫性能分別呈正相關和負相關。在保溫性能滿足要求的情況下,要得到相對較高的抗壓強度,需要增加頁巖陶粒密度等級;在抗壓強度滿足要求的情況下,要得到相對較好的保溫性能,則需要減小頁巖陶粒密度等級。

    (3)頁巖陶?;炷猎趯嶋H應用中,抗壓強度和保溫性能均與混凝土的含水率呈負相關,最好的狀態為絕對干燥狀態。因此,頁巖陶?;炷猎趯嶋H應用時,應做好防水措施。

    (4)LC30頁巖陶?;炷僚cC30普通混凝土相比,保溫性能提升。


    標簽:今日頭條,建材應用,技術中心,建筑基材,建筑施工,建筑材料,水泥防水
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