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汪洋等： 玻化微珠掺量对混凝土砌块性能影响研究 5 玻化微珠掺量对混凝土砌块性能影响研究 汪洋 ， 李洪 明 ( 1 江苏省永超建设有限公司。 江苏连云港2 2 2 0 0 1 ； 2 南京航空航天大学土木工程系， 南京2 1 0 0 1 6 ) 【 摘要】 采用玻化微珠与聚苯颗粒复合的方法， 设计了一种新型混凝土保温砌块。研究了玻化微珠掺量 对砌块的块体密度、 空心率、 含水率和抗压强度等物理力学性能和热工性能的影响。结果表明， 砌块的块体密度 和抗压强度随着玻化微珠掺量的增加而降低 ； 砌块的热阻随玻化微珠掺量的增加而增加。 【 关键词】 保温砌块； 玻化微珠； 抗压强度； 热阻 【 中图分类号】 T U 5 2 8 3 【 文献标识码】 B 【 文章编号】 1 0 0 1 6 8 6 4 ( 2 0 1 3 ) 0 9 0 5 0 2 随着社会经济的飞速发展 ， 人类必需的资源正在 日趋枯竭 ， 人们越来越重视节约能源。建筑能耗在社 会总能耗中占有重大比例， 而墙体保温又是实现建筑 节能的一项重要措施。国内外学者 已对墙体保温材 料进行了大量研究H 。 ， 对玻化微珠混凝土 和掺人 聚苯颗粒混凝土砌块的研究也比较成熟。但是 ， 对聚 苯颗粒与玻化微珠复合混凝土砌块的研究， 还未见报 导。文中制作了玻化微珠掺量分别为 l 0 、 2 0 、 5 o k g m 的聚苯颗粒复合混凝土砌块， 对砌块的块体密度、 空 心率、 含水率、 抗压强度和热阻进行 了试验， 研究 了玻 化微珠掺量对砌块力学和热工性能的影响。 。 1 试验概况 ( 1 ) 原材料及配合 比。水泥为 P 3 2 5普通硅酸 盐水泥， 级粉煤灰 ， 天然河砂为中砂 ， 细度模数 为 2 2 ， 含泥量为0 1 ， 表观密度为2 6 3 2 k g m 3 。石粉替 代部分砂 ， 石粉为石料 厂生产碎石过程中筛 出来 的 5 m m以下的碎石粉 ， 其基本物理性能试验结果见表 1 ， 细粉指粒径小于 0 1 6 0 m m的颗粒。 表 1 石粉的性能指标 试验中所采用的聚苯颗粒是一种轻型高分子聚 合物， 它具有良好的耐久性， 其抗压强度很低， 在砌块 中的作用主要起保温、 隔热作用。 玻化微珠是一种无机物玻璃质矿物材料 ， 是由 火山岩粉碎成矿砂， 经过特殊膨化烧制加工而成， 物 理性能指标见表2 。其具有质轻、 隔热防火、 耐高低温、 抗老化 、 吸水率小等优 良特性。玻化微珠掺量是影响 混凝土导热系数的最主要因素 ， 对混凝土砌块的抗压 强度还 有一定 的影响 。 三组玻化微珠保温砌块的配合比见表 3 ， 单位为 k g m 。为了改善玻化微珠、 聚苯颗粒和水泥浆的润 湿和粘结， 减少物料分层现象， 在混凝土拌合物中加 入适量保匀剂、 增强剂。 表 2 玻化微珠物 理性能指标 项 目 性 能 项 目 性能 粒度 ra m 0 5 1 5 表面玻化g 9 5 容重 k g m一8 0 1 3 0 吸水g 2 0 - 5 0 导 热系数 w m K 0 0 3 20 0 4 5 耐火度 1 2 8 01 3 6 0 漂浮率 19 8 使用温度 1 0 0 0以下 表 3 玻化微珠保温砌块配合比 墨 厂 图1 砌块的平面几何尺寸 ( 2 ) 试件方案。砌块采用错排孔的孔洞布局方 式， 可有效地阻止热流的传递路径 ， 从而起到保温隔 热的作用。砌块的尺寸为 2 4 0 ra m x 1 9 0 m m x 9 0 m m， 砌 块的平面几何尺寸如图 1所示。每一组砌块的块体密 度、 空心率和相对含水率测试各需要 3个砌块， 砌块的 抗压强度测试采用 5个砌块， 试验结果以测试算术平 均值表示。采用热箱法测试砌块 的热阻， 需将砌块砌 6 低温建筑技术 2 0 1 3 年第9 期( 总第 1 8 3 期) 成 1 2 m1 2 m的墙体， 按本次试验的规程尺寸计算， 每组砌块 的热阻测试 约需 6 7个砌块。 2 试 验结果与分析 ( 1 ) 玻化微珠掺量对砌块块体密度的影响。根据 G B 8 2 3 9 ( 混凝土小型空心砌块， 测得玻化微珠保温 砌块的物理参数见表 4 。 表4 砌块的部分物理性能 錾 皇 ： 玻化微珠掺量 k g m。 图2 玻化微珠掺量与砌块密度关系曲线 图2为玻化微珠的掺量与砌块块体密度的关系曲 线。可以看出玻化微珠的掺量越大， 玻化微珠保温砌 块密度越低 ， 近似成线性关系， 说明玻化微珠掺量对 密度起控制作用。 ( 2 ) 玻化微珠掺量对砌块抗压强度的影响。砌 块抗压强度与玻化微珠掺量之间的关系曲线如图 3 所 示。从图 3可以看出 ， 随着玻化微珠量 的增 多 ， 砌块抗 压强度显著降低。因为玻化微珠本身的强度不高 ， 掺 量增加， 必然会导致砌块抗压强度的降低。根据规范 G B 8 2 3 9对砌块抗压强度平均值不低于 3 5 MP a的要 求， 玻化微珠的掺量不宜大于 6 0 k g m 。 越 蕊 出 撂 鼹 玻化微珠掺量 k g m。 图3 玻化微珠掺量 与砌块抗压强度关系曲线 试验过程 中发 现 ， 试 块 在 破 坏 时 一 般 有 两 种 形 态： 一种是首先在边孔条面与顶面角部连接处出现竖 向斜裂缝， 最终被压碎 ； 另一种是在条面的中间处出 现竖向裂缝， 然后 沿整个横截面形成近似封 闭的裂 缝 ， 试块 破坏 成两个大的部分 。 ( 3 ) 玻 化 微珠 掺 量 对砌 块 热工 性 能 的影 响 。 目 前 ， 检测围护结构传热系数的方法主要有热箱法和热 流计法 J 。对于均质的围护结构 ， 两种方法都可行。 对于非均质围护结构， 由于试件表面温度和热流分布 不均匀 ， 用热流计法检测其表面温度和热流所得结果 很难具有代表性。本次热阻试验采用热箱法。 图4 砌块墙体温度传感器布置 表 5 试验测得三组砌块的热阻值 根据 G B T 1 3 4 7 5 ( 绝热稳态传热性质的测定标定 和防护热箱法 对砌块热阻值进行测试， 试验在江苏 省建筑科学研究院的实验室进行， 测试时在墙体两侧 布置温度传感器如图 4所示。玻化微珠掺量为 l 0 、 2 0 、 5 0 k m 3 的砌块砌体的热阻值试验结果如表 5所 示。图5反映了实际试验时玻化微珠的掺量对混凝土 砌块热阻值的影响。可以看出玻化微珠 的掺量越大， 混凝土砌块热阻值越高， 近似成线性关系， 说明玻化 微珠掺量对砌块热阻值起控制作用。 墓 j 鹫 雹 犀 玻化微珠掺量 k g m 图5 玻化微珠掺量与砌块热阻值的关系曲线 常用的2 0 m m厚水泥和石灰砂浆抹灰的热阻分别 为0 0 2 2和0 0 2 5 m K W， 内表面换热阻R ； 为0 1 1 m K W， 外 表 面 换 阻 R 为 0 0 4 m K W。采 用 2 0 ra m厚水泥砂浆和石灰砂浆为内外粉刷时， 玻化微 珠混凝土砌块 的热阻达 到 R 。 = 0 0 4+ 0 6 4 3+ 0 1 1 + 0 0 2 2+ 0 0 2 5= O 8 4 m 2 K w， 满足江苏省居住建筑 热环境与节能设计标准 D G J 3 2 J 7 1 2 0 0 8 表 5 3 1 1中0 8 3 m K W 的要求。因此， 玻化微珠掺量不 应低 于 5 o k g m 。 姜宝龙等： 受损碳 玻璃纤维格栅沥青混凝土融雪试验 7 受损碳 玻璃纤维格栅沥青混凝 土融雪试验 姜宝龙 ， 宋世德 ( 大连理 工大学海岸和 近海工程 国家重点实验室 。 辽宁大连1 1 6 0 2 4) 【 摘要】 碳 玻璃纤维格栅不仅可以增强路面的性能， 而其中碳纤维良好的导电性则能够实现道路的融雪 化冰， 拓展土工格栅的应用范围。本文通过融雪试验研究沥青混凝土受损车辙试件的融雪化冰效果。试验中采 用车辙深度为 7 m m的试件， 试验结果表明， 碳纤维在明显受损时仍能形成良好的导电网络， 在加热不均匀的工况 下融化 5 0 ra m厚积雪仅用 2 5 h ， 总耗能 0 0 7 4 k W h 。因而本方法在沥青混凝土路面受损情况下仍然有很好的 效果 。 【 关键词】 碳 玻璃纤维格栅； 沥青混凝土； 车辙试件； 融雪 ； 受损 【 中图分类号】 T U 5 2 8 4 2 【 文献标识码】 B 【 文章编号】 1 0 0 1 6 8 6 4 ( 2 0 1 3 ) 0 9 0 0 0 7 0 3 交通运输是国家经济的重要组成部分 ， 与我们 的 生活息息相 关 。冬 天路 面 的积雪 和结 冰严 重 影 响交 通的畅通和行车安全， 各类事故和交通瘫痪给国家和 人 民造成不可估量的损失。城市 中最常采用除雪方 法有传统的人工机械方法和基于融冰盐的化学除冰 法 ， 前者效率低， 易导致路面机械损坏， 后者易造成 环境污染和钢筋锈蚀 ， 从而带来更大的安全隐患和 生态问题。为此科研人员发展了众多新型的融雪化 冰方法 ， 比如 美 国 S h e r i f 采 用 钢纤 维混 凝 土 电加 热 融雪 ， 但受混凝土碱性环境的影响加热电阻在一年内 增大了6 o倍； 王小英 等人研究石墨导电混凝土， 但 石墨较大掺量会降低混凝土强度； 李卓球 等人研究 碳纤维导电混凝土及其融雪化冰性能； 吴智敏等人通 过 在钢筋上布设 碳纤维 发热线 的方 式实现 融雪 化冰 ， 并得出了一些非常有价值的理论和结果 。 本课题 组采 用碳 纤 维 和玻 璃纤 维 编织 成 土工 格 栅 ， 并对其融雪化冰性能进行研究。由于土工格栅优 良的性能和对基体明显的加强作用， 而被用于堤坝、 渠道、 铁路、 公路等 的加固。玻璃格栅 双向均是玻璃 纤维材料 ， 具有抗拉强度高、 耐热耐腐蚀、 化学性质稳 定、 涂覆以后与沥青材料相容性好等特点， 能够大幅 3结语 玻化微珠的掺量越大， 砌块块体密度越低 ， 近似 成线性关 系。随着玻 化微 珠掺 量 的增 多 ， 砌 块抗压 强 度显著降低 ， 砌块的热阻随之增大。 参考文献 1 刘媛春 新型节能墙体研究 D 哈尔滨： 哈尔滨工程大 学。 2 0 0 6 2 B L a e a r r i e r e ， B I a r t i g u e ， F M o n c h o u x N u m e r ic a l s t u d y o f h e a t 度提高沥青路面承载力和抗车辙能力 ， 抑制裂缝的同 时延长了沥青路面的使用寿命 ， 因而在全国各省市 的高速公路工程以及 旧路改造中得到广泛应用 。 碳 玻璃纤维格栅则是将其中一向的玻璃纤维替换为 抗拉强度高、 性能稳定的碳纤维， 因此其在沥青混凝 土中的作用与玻璃纤维格栅相似， 部分力学性能则优 于传统玻璃纤维格栅。 现阶段我国路面材料仍以沥青混凝土为主， 而车 辙则是沥青路面普遍存在的一种病害。本课题组之 前的研究工作表 明， 碳 玻璃纤维混合编织网增强水 泥混凝土在通电后能形成 良好的导电网络， 电热性能 稳定， 融雪化冰效果 良好 “ 。碳 玻璃纤维格栅在 没有受损的沥青混凝土路面融雪化冰效果与在水泥 混凝土路面的结论一致， 但在受损路面的融雪化冰效 果则无人涉及， 而这种极端工况恰恰能够反映所采用 的融雪化冰方法 的工程适应 性 。基 于此 ， 本论 文设 计 了车辙破坏试件 的融雪试验， 研究碳 玻璃纤维格栅 在受损沥青混凝土路面中融雪的效果 ， 为将来本方法 在实际工程中的应用和推广提供相关的理论依据和 试验支持 。 1 试件 制作 t r a n s f e r i n a w a l l o f v e r t i c a l l y p e rfo r a t e d b r i c k s ： i n f l u e n c e o f a s s e m b l y m e t h o d J E n e r g y a n d B u i l d i n g s ， 2 0 0 3 ， 3 5 ： 2 2 9 2 3 7 3 张泽平 ， 董彦莉 ， 李珠 玻 化微 珠保 温混 凝土 正交试 验研 究 J 混凝土 与水 泥制 品， 2 0 0 7， 6： 5 55 7 4 冉茂宇 非均质围护结构传热系数的简化计算及检测方法 J 建筑科学， 2 0 0 7 ， 2 3 ： 2 6 3 O 收稿 日期 2 0 1 3 0 5一o 7 作者简介 汪洋( 1 9 7 1 一) ， 男， 江苏连云港人， 工程师， 从 事建筑施工方面的研究工作。