高效能轻集料混凝土的研制与应用.pdf

2 0 1 2 年 第 7 期 (总 第 2 7 3 期) Nu mb e r 7 in 2 0 l 2 ( T 0 t a 1 N o ．2 7 3 ) 混 凝 土 Co n c r e t e 理论研究 THE 0RETI CAL RES EARCH d o i ： 1 0 ． 3 9 6 9 ~ ． i s s n ． 1 0 0 2 - 3 5 5 0 ． 2 0 1 2 ． 0 7 ． 0 0 1 高效能轻集料混凝土的研制与应用 胡维新 。孙伟 。秦鸿根 。 ( 1 ． 衢州学院，江苏 衢州 3 2 4 0 0 0 ；2 ． 东南大学 江苏省土木工程材料重点实验室 ， 江苏 南京 2 1 1 1 8 9 ) 摘要： 研制了一种强度大于 2 0 Me a ， 表观密度小于 1 4 0 0 k g ／ m ， 导热系数小于 0 ． 3 0 w／ ( m K ) 的高效能轻集料混凝+( H i g h E ffic i e n t L i g h t C o n c r e t e ， 简称 H E L C ) ， 可用于多层砌体结构和别墅的圈梁、 构造柱和砌体， 减少了外墙保温的施工环节， 降低了成本， 消除了冷、 热 桥处理的难题 ， 外墙平均传热系数K m < 1 ． 5 ， 满足 J G J 1 3 4 —2 O 1 O 《 夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准》 的节能要求。 关键词： 轻质混凝土；结构自保温；强度；表观密度；传热系数 中图分类号 ： T U5 2 2 ．3 + 3 文献标志码 ： A 文章编号 ： 1 0 0 2 — 3 5 5 0 ( 2 0 1 2 ) 0 7 — 0 0 0 1 - 0 2 Dev el opme n t an d app l i c a t i on of hi gh e f f ici e n t l i gh t c o nc r e t e H【 ， We i - x i n ， S U NWe i ， QI NH o n g - g e n ( 1 ． Q u z h o uCo l l e g e ， Q u z h o u 3 2 4 0 0 0 ， C h in a ； 2 ． S o u t h e a s t Un i v e r s i t y J i a n g s uK e yL a b o r a t o r yo f C o n s t r u c t i o nMa t e r i a l s ， Na n j i n g2 1 1 1 8 9 ， C h i n a ) A b s t r a c t ： A n e w h i 曲一 p e rfo r ma n c e l i g h t we i g h t a g g r e g a t e c o n c r e t e( HE L C) w h i c h s tr e n g t h i s gre a t e r tha n 2 O MP a ， wh i c h a p p a r e n t d e n s i ty i s l e s s than 1 4 0 0 k g ／ m and wh i c h the r ma l c o n d u c t i v i tyi s l e s s t h an O ． 3 0 W／ ( m K) w asd wd o p e d ． HE L Cc a n b e u s e d f o r ri n g b e a mand c o n s t r u c t i o n c o l u n mo f mu l t i — s t o r yma s o n r ys t r u c t u r eandv i l l a s ， wh i c hr e d uc e s the wh o l ec o s t o f c o n s t r u c t i o nandd e l e t e s s o me c o n s t r u c t i o ns t e p s of e xt e r n a l i n s u l a t i o n s u c has e l i mi n a t i n g the p r o b l e mo f h e a t( c o l d ) b r i d g e s ~ U s i n g HE L C， the me a n o v e r a l l h e a t t r ans f e r c o e ffic i e n t i s l e s s t h an 1 ．5 m 2 ． 5 ( 2) 式 中： R——材料层的热阻 ， ( m 2 K) ， W； S ——材料的蓄热系数 ， W／ ( m z K) 。 按陶粒混凝 土 p = l 4 0 0 k g ／ m。 ， 选取 S = 8 ．6 5 。 ( 3 ) 单一材料传热系数 ： K = K ~ = I ／ R = I ／ O ． 8 0 = 1 ．2 5 < 1 ． 5 W／ ( m K) ( 3 ) 根据 J G J l 3 4 _ - 2 O 1 0 《 夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准》 ( 见图 3 ) ， 外墙主体部位的传热系数 等于外墙周边热桥部位 的传热系数 。 ， 建筑外墙的平均传热系数 K 由式( 4 ) 计算： Kin -Kp x Fr+KmxFB 1 — 1 ． 2 5x Fp +1 ． 2 5X FB l ： 1 ． 2 5 2 ． 5时， 建筑外墙的传热系数 K < I ． 5 的要求。 因为外墙的砌块 、 圈梁、 过梁、 构造柱都是同一材料 2 4 0 m m厚， 没有热桥、 冷桥， 使得单一材料的传热系数 K = I ／ R = 1 ／ 0 ． 6 6 7 = 1 ．4 9 9 ( R = 6 ／ A = 0 ．2 4 ／ 0 ． 3 6 = 0 ． 6 6 7 ) ， 平均传热系数 K m 2 ． 5时 ， 建筑外墙的传热系数 K < I ． 5的要求 ， 不仅是传统秦 砖汉瓦的理想替代品， 而且避免了外墙外保温和冷热桥处理的 麻烦 。 2 ‘ l ! i i 固黼 一 n 2 ． 3 技 术 经济分析 ( 1 ) 外墙常用做法平均传热系数 K 。 常用做法指的是： 外 墙周边热桥部位圈梁 、 过梁 、 构造柱用普通混凝土 ， 其导热系 数 A B 。 ： 1 ． 7 4 ， 2 4 0厚的热阻 R B 1= 6 ／ A B 1 = O ． 2 4 ／ 1 ． 7 4 = 0 ． 1 3 8 ， 传热系 数 = I ／ R = I ／ O ． 1 3 8 = 7 ． 2 5 ； 外墙主体部位采用节能 自保温砌块 ， A 0 ．2 5 ， 2 4 0 厚的热阻R v = 6 ／ A p = 0 ．2 4 ／ 0 ．2 5 = 0 ．9 6 ， 传热系数 K r,= I ／ R = 1 ／ 0 ．9 6 =1 ． 0 4； K 二 ，由此按常用做法若不进行热桥 ，lP 十， B 部位的保温处理是不能达到外墙平均传热系数 K m < 1 ．5的。 常用 墙体自保温形式主要构造及平均传热系数表 4 。 下转 第 9页 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m ( 1 ) ： 1 - 7 ． [ 7 】D A WE L ， L I U Y， S E A H S K．A p a r a me t r i c s t u d y o f ma s o n r y i n fi l l e d s t e e l f r a me s [J ] ． C a n ． J ． C i v i l E n g ． ， 2 0 0 1 ( 2 8 ) ： 1 4 9 — 1 5 7 ． 【 8 】S I N GH H， P A U L D K， S A S T R Y V V． I n e l a s t i c d y n a mi c r e s p o n s e o f r e i n f o r c e d c o n c r e t e f r a me s [J ] ． C o mp u t e r s＆S t r u c t u r e s 。 1 9 9 8 ( 6 9 ) ： 6 8 5 — 6 9 3 ． 【 9 】NA D J A I A， K I R B Y P ． C o l l a p s e o f i n f i l l e d s t e e l f r a me s w i t h s e mi — ri g i d c o n n e c t i o n s [ J ] ．P r o c ．I n s t ． C i v i l E n g ． S t ruc t u r e＆ B l d g ， 1 9 9 8 ( 1 2 8 ) ： 1 0 3 - 1 1 1 ． 作者简介 ： 联 系地址 ： 联 系电话 ： 孙成访( 1 9 7 0 一 ) ， 女， 博士研究生， 副教授。 广东省东莞市莞城学院路 2 5 1 号 东莞理工学院城市学院 ( 5 2 3 1 0 6 ) 1 3 4 1 2 9 6 9 2 1 9 上接第 2页 表 4 常用墙体 自保温形式主要构造及 平均传热 系数 序号 填充墙体 热桥 平均传热系数 主要材料构造传热系数／ ( W／ ( m 2 K ) ) 主要材料构造传热系数 ／ ( 、 v ／ ( r n 2 K ) )／ ( w／ ( m 。 K) ) 表 4中第 1 、 2 种方案 2 0 0n l l T l 加气混凝 土、 2 0 0 mm节能型 烧结空心砌块， 热桥部位 1 5 r n lT l 无机保温砂浆不能满足 K m < 1 ． 5 w／ ( m2 K) 的节能标准要求。 第 3 、 4种方案增加砌块的厚度 、 适当增加热桥部位的保温层厚度才能满足Km < 1 ． 5 w／ ( m ： K) 的 节能标准要求。 第 5种方案是本研究所创导的高效能轻集料混 凝土保温体系， 2 4 0 n l n l 高效能轻集料混凝土砌块和 2 4 0 mm高 效能钢筋混凝土梁、 柱 L C 2 0 ， 用于多层房屋的砌体结构 ， 保温 性能达到第 3 、 4种方案的效果， 传热系数均为 1 ． 1 8 6 W／ ( mz K) ， 满足 K m 2 ．5时， 建筑外墙的传热系数K < I ．5的要求。 可推进行广使用。 ( 3 ) 通过各种外墙保温系统的经济比较 ， 高效能轻集料混 凝土结构保温系统与多孔黏土砖加保温砂浆系统价格基本持 平， 与 3 5 mm厚无机保温砂浆系统价格低 1 5 ％左右。 参考文献 ： [ 1 ] J G J 1 3 4 —2 O 1 O ， 夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准f s 1 E 京： 中国 建筑出版社 ， 2 0 1 0 ． [ 2 ] J G J 5 1 —2 0 O 2 ， 轻骨料混凝土技术规程I S ] ．北京： 中国建筑出版社， 2 0 0 2 ． 【 3 】G B 5 0 1 7 6 ， 民用建筑热工设计规范[ s ] E 京 ： 中国计划出版社， 2 0 0 6 ． [ 4 】墙体自保温系统设计指南[ M ] ．重庆： 重庆大学出版社， 2 0 1 0 ． [ 5 】王宗昌．建筑及节能保温实用技术[ M ] I ] E 京： 中国电力出版社， 2 0 0 8 ． 作者简介： 胡维新( 1 9 6 4 一 ) ， 男， 副教授， 主要从事建筑结构与材料的 教学和研究工作。 联系地址： 浙江省衢州市九华北大道 7 8 号( 3 2 4 0 0 0 ) 联 系电话 ： 1 3 6 2 5 7 0 3 8 1 8 9 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m