玻化微珠保温混凝土抗压强度与导热系数试验研究.pdf

2 0 1 0年第 3 期 6月 混 凝 土 与 水 泥 制 品 CHI NA C0NCRETE AND CEMENT P RODUCTS 2 01 0 No 3 J u n e 玻化微珠保温混凝土抗压强度 与导热系 司寸7 尔 张建隽， 李建宇 ( 太原城 市职业 技术学 院 ， 0 3 0 0 2 4 ) 数试验研究 摘要 ： 通过正交试验 ， 分析了相关因素对混凝土导热 系数和抗压强度的影响规律 ， 验证 了在混 凝土中掺加一定数量的玻化 微珠配制玻化微珠保温混凝土的可行性。 关键词 ： 玻 化微珠 ； 玻化微珠保温混凝土 ； 正交试验 ； 抗压强度 ； 导热系数 Ab s t r a c t ：T h r o u g h t h e o r t h o g o n a l e x p e r i me n t t h e e f f e c t l a w o f t h e r ma l c o n d u c t i v i t y a n d c o mp r e s s i v e s t r e n g t h o f c o n c r e t e i s a n a ly z e d b y t h e r e l a t e d f a c t o r s Th e f e a s i b i l i t y o f mix i n g g l a z e d h o l l o w b e a d i n t o c o n c r e t e t o p r e p a r e t h e r ma l i n s u l a t i o n g l a z e d h o l l o w b e a d c o n c r e t e is v e ri f i e d Ke y wo r d s ：Gl a z e d h o l l o w b e a d ；T h e r ma l i n s u l a t i o n g l a z e d h o l l o w b e a d c o n c r e t e ；Or t h o g o n a l e x p e ri me n t ；Co mp r e s s i v e s t r e n gth ； Th e r ma l c o n d u c t i v i t y 中图分 类号 ： T U 5 2 8 5 9 文献标识码 ： A 文章编号 ： 1 0 0 0 - 4 6 3 7 【 2 0 1 0 ) 0 3 6 0 0 3 0前言 玻化微珠保温混凝 土是在混凝土中掺入一定 比例 的玻 化微珠 以及外 加剂配制而成 的新 型保 温混凝土 。 玻化微珠是一种无机物玻璃质矿物材料 ，由火 山岩粉 碎成矿砂 ， 经特殊膨化工艺加工而成 ， 产 品呈不规则球 状体颗粒 ， 内部为空腔结构 ， 表面玻化封闭 ， 理化性 能 稳定 ， 具有质轻 、 隔热 防火 、 耐 高低 温 、 抗老化 、 吸水率 小等优 良特性。可替代粉煤灰漂珠 、 玻璃漂珠 、 普通膨 胀珍珠岩 、聚苯颗粒等诸多传统轻质骨料在不同制品 中应用 ， 是一种环保型高性能无机轻质绝热材料。 玻化 微珠作 为建筑保 温材料 可以克服膨 胀珍珠 岩 吸水性 大、 易粉化 、 在搅拌 中体 积损失率大 、 产 品后期保温性 能降低和易空鼓开裂等不足 ， 同时 ， 也可弥补聚苯颗粒 易燃 、 防火性能差 、 高温产生有害气体和耐 老化性耐候 性低等缺 陷。可广泛用 于建筑节能 、 化工填料 、 科技农 业 、 耐火材料和防火 吸音等行业 ， 后续 的应用领域也十 分广泛【 ” 。 1 玻化微珠保温混凝 土的试验研究 玻化微珠掺量不同时 ，对混凝土的导热系数 和抗 压强度的影响不 同。 此外 ， 水泥品种 、 强度等级 ， 砂率及 级配 ， 水灰比 ， 外加剂等因素也是影 响混凝 土的导热系 数和抗压强度的因素。 在多因素作用下 ， 很 难找到混凝 土性能随所掺人材料性能不同及掺人材料用量而发生 变化的规律翻。如果选定一个影响因素 ， 通过变动其它 影响因素进行试验 ，然后利 用回归分析方法确定导热 系数 、 抗压强度指标和影响因素的关系 ， 不仅试 验次数 多 ， 试验周 期长 ， 工作量 大 ， 需要 耗费 大量 的人 力 、 物 基金项 目： 国家 自然科学基金项 目( 5 0 7 7 8 I I 8 ) 。 一 6 0一 力 ，而且选择 出的最佳试验条件只是单 因素的最佳条 件 的集合 ，不能对材料 的影响因素和最终指标 的关系 作 出定量分析 ，无法准确预测多因素条件下 的材料性 能指标。而正交试验是采用正交设计方 法处理多 因素 的试验 ，在理论上和应用 中已经被证 明是一种科学的 方法。利用规格化 的正交表 ， 对选定 的因素 ， 合理安排 试验 ， 只要做较少的试验 ， 就可 以获得 比较多 的信息 ， 得出正确 的结论和获得较好的效 果嘲 。为此 ， 本文研究 以普通混凝土的理论配合 比为基础 ，选定玻化微珠掺 量 、 玻化微珠 容重 、 水泥强度 、 水泥用量 、 砂子用 量和外 加剂等六个主要 因素 ， 采用 正交试验方法进行试验 ， 以 混凝土的导热系数和抗压强度为最终考核 目标 ，进行 正交试 验设计 ， 以寻求最佳试验方案 ， 缩短试 验时间。 2 试验所用原材料 本文 试验用 玻化微 珠选 自太 原市 某公 司生产 的 S K D 一 1 I 产品 ， 容重 l O O k # m ， 产 品形状和物 理性能 见 图 1 和表 1 。 水泥分别选用快硬型水泥 P O 3 2 5 R、 P O 4 2 5 R以及 5 2 5级铝酸盐水泥 ； 石子选用碎石 ， 粒径 表 1 玻化微珠 物理性能 项 目 性能 粒度 m m 容重 ( k g m ) 导热系数 W ( m K) 1 漂浮率， 表面玻化率 吸水率 ( 真空抽滤法测定 ) 1 MP a 压力的体积损失率 耐火度， 使用温度 5 o ； 下 一 一 一 一 一 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 张建隽， 李建宇 玻化微珠保温混凝土抗压强度与导热系数试验研究 1玻 化 微 珠 在 显 微 镜 F的 形 状 5 - 2 5 m m， 含泥量 0 8 ， 堆积 密度 1 6 3 0 k g m ； 砂 选用 中 砂 ， 细度 模数 2 4、 含 泥量 3 0 ， 堆积 密 度 1 5 0 0 k g m ； 水选用 自来 水。 3 玻化微珠保温混凝土的正交试验设计 3 1 选择 因素水平 根据大量的资料文献 和课题 的试验 思路 ，考虑把 玻化微珠 的掺量 、 玻化微珠 的容重 、 水泥 的强度 、 水泥 的用量 、 砂 子的用量 、 外加剂作为 因素考虑 。 其 中， 玻化 微珠 的 掺 量 取 占混 凝 土 总 体 积 比 6 0 、 7 0 、 8 O 、 9 0 、 1 0 0 、 1 2 0 六个水平 ；玻化微珠 的容重取 8 0 k g m 、 l O O k g m 、 1 3 0 k g m。 三个 水平 ；水 泥的强 度取 3 2 5 MP a 、 4 2 5 MP a 、 5 2 5 MP a三个 水平 ；水 泥的用量 取 4 8 0 k g m3 , 4 9 5 k g m3 5 1 0 k g m 三个 水平 ； 砂 子的用 量取 2 5 1 k g m3 , 3 5 8 k g m3 5 0 3 k g m 三个 水 平 ； 外加 剂 用 I、 、 代表三个水平 。 A、 B 、 C 、 D、 E、 F 代表 的因素水平表如 表 2所示 。 表 2 因素水平表 3 2 选择正交试验表 根据试验 因素及水平个数 ， 结合试验规模 ， 选取正 交表 L - s ( 6 x 3 ) 来 安排试验 。如表 3为填入因素水平的 L ( 6 x 3 ) 正交表 ， G为误 差空列 ， 2 8 d混凝 土立方 体抗 压强度和导热系数为试验考察指标。 表 3 各 个配合 比试件试验数据 3 - 3 试验结果分析 极 差 R 的大小用 来衡 量试 验 中相应 因素作 用 的 大小 。 极差大的因素 ， 说 明它的水平对 考核指标所造 成 的差 别大 ， 通常是 重要因素 ， 而极差 小的 因素 ， 则往 往 是不重要 的因素 。图 2和图 3分别为在 图中表示 的抗 压强度极差 、 导热系数极差分析 R值 。 图 2和 图 3可以综 合的反映出本次试验 中影 响抗 压强度 、 导热系数 因素的主次顺序 ： ( 1 ) 在 图 2上 ， 因为 A E C B D F， 所 以试验 中 影响混凝土 的 2 8 d抗压强度 因素 的主次顺序为 ：玻化 微珠 的掺量 、 砂子 的用量 、 水 泥 的强 度 、 玻化微珠 的容 重 、 水泥 的用量 、 外加剂。玻化微珠的掺量对混凝土的 2 8 d 抗 压强度影响高度显 著 ；砂子 的用量对 混凝土的 2 8 d抗 压强度影 响显著 ；水泥 的强度 、玻化 微珠的容 重 、 水泥 的用量对混凝土 的 2 8 d强度有一定影 响； 外加 剂对混凝土 的 2 8 d强度影响不大。 一 61 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 2 0 1 0年第 3期 混凝 土与水 泥制 品 总第 1 7 3期 表 4 极差分析表 注 ： 1 8个 配合 比抗压强度之和为 3 7 6 7 3 MP a ； 1 8个配合比导热 系数之和为 1 9 9 9 W m K 。 【 | | l | I 上 。L A B 匕D E F G 因素 图 2 抗压强度极差分析 R值 ( 2 ) 在 图 3上 ， 因为 A E B F D C， 所 以试验 中 影响导热系数因素 的主次顺序为 ： 玻化微珠的掺量 、 砂 子的用量 、 玻 化微珠 的容重 、 外加剂 、 水泥的强 度、 水泥 的用量 。玻化微珠掺量对 混凝土的导热系数影 响高度 显著 ； 砂子的用量对混凝土的导热系数 影响显 著 ； 玻化 一 6 2一 量 理 1 曲 A B C D E F G 因素 图 3导热 系数 极 差 分 析 R值 微珠 的容重 、 外加剂 、 水泥的强度对混凝土的导热 系数 有一定影响 ；水泥 的用量减少量对混凝土的导热系数 影响不大。 ( 3 ) 空列 G的级差值作 为试验误 差的估 计值 。本 试验 的空列级差分别位 6 2 3 、 0 0 5 W ( m K) ， 很小 ， 说明 试验的精度是相 当高的。 4 结论 ( 1 ) 各因素影响玻化微 珠保温混凝土 2 8 d抗压强 度的主次顺序为 ：玻化微珠掺量一 水泥的强度一砂子 的用量一 外加剂一玻化微珠 的容重一 水泥的用量。 ( 2 ) 各 因素影 响玻化微珠保温 混凝 土导热系数的 主次顺序为 ：玻化微珠 的掺量一 砂的用量一玻化微珠 的容重一外加剂一 水泥用量一 水泥的强度 。玻化微珠 掺量对导热 系数有显著影响 。 ( 3 ) 理论分析和试验研 究均证 明在混凝土 中掺加 玻化微珠 ， 改变常规混凝土的材料组成 ， 并应用多种外 加剂 ， 可使混凝 土既具有保温性能 ， 又能满足一般混凝 土的物理力学性 能。 参考文献 ： 【 1 】 李珠 ， 张泽平 ， 刘 元珍 ， 等 建 筑节能 的重 要性及一项 新技术【 J 工程力学， 2 0 0 6，2 3 ( 增 刊) ： 1 6 7 1 8 4 ， 【 2 】 冯乃谦 高性能混凝土 M 北京： 中国建筑工业 出版社， 1 9 9 6 【 3 】 孙久民， 郭素先， 苗有才用正 交试 验法设计水泥混凝土配合 比【 J J 河南交通科技， 1 9 9 7 ( 5 ) 4 李珠 ， 张泽平 ， 刘元珍 ， 等 ， D B J 0 4 - 2 5 0 2 0 0 7 ， 晋建标字 1 0 6 - 2 0 0 7 ， 玻化微珠保温砂浆应用技术规程【 S l ， 太原， 山西科技出版社， 2 0 0 7 定 稿 日期 ： 2 0 1 0 0 1 - 1 2 作者 简介： 张建隽( 1 9 7 2 3 一 ) ， 女。 通讯地 址： 山西省太原市， 太原城市职业技术学院 联系电话 ： 1 3 5 9 3 1 6 6 2 0 6 E - ma i l： z h a n g j Ia n j u n 3 1 71 6 3 c o rn 加 m 0 B d W 髓骥出 辖 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m