新型节能建筑材料开发及应用基础研究
发布人: 田国华   发布时间: 2015-10-19   访问次数: 79

纤维增强泡沫混凝土组合板的研制及其性能试验研究

泡沫混凝土具有轻质、保温隔热、隔音、不燃、抗震和利废等优良特性,可较好地满足建筑节能和提高建筑安全性的要求,在建筑工程领域得到了广泛应用。 泡沫混凝土应用在建筑的楼板和墙板中,可以增强建筑构件的自保温性能,减轻建筑自重,减少地震影响。施工中泡沫混凝土多应用于轻质砌块、非承重墙体和屋面板等方面,但是在承重板材方面因强度较低应用较少。

为拓展泡沫混凝土在现代建筑结构中的应用,本课题首先以普通硅酸盐水泥、陶粒、粉煤灰、发泡剂、膨胀剂等为原材料制备陶粒泡沫混凝土,并利用单因素法确定其配合比;再此基础上,加入聚丙烯纤维制备纤维增强陶粒泡沫混凝土,研究改性聚丙烯纤维对泡沫混凝土力学性能的影响,确定其最佳掺量;最后以泡沫混凝土为基材,分别与钢筋混凝土和钢材组合,设计制作钢筋混凝土-陶粒泡沫混凝土组合板和钢-陶粒泡沫混凝土组合板,并对它们进行了受弯试验,给出了它们在设计计算和工程应用方面的建议。

矿渣-石灰石粉-水泥混凝土体积稳定性、耐久性研究

本课题以石灰石粉、矿渣粉作为混凝土辅助胶凝材料为切入点,结合本课题前期研究成果,确定石灰石粉掺量20%,矿渣掺量30%与水泥复掺为胶凝材料,设计优化C30、C40、C50混凝土的配合比,进行矿渣-石灰石粉-水泥混凝土体积稳定性(干燥收缩、湿胀性能、自收缩、徐变、碳化收缩)系统试验研究;选取C50混凝土配方进行抗渗透性能、抗化学侵蚀性能、抗冻融性能、抗碳化性能试验研究及理论分析。

通过本课题研究,对矿渣-石灰石粉-水泥混凝土的体积稳定性、耐久性能有系统及深入认识,从而补充、完善矿渣-石灰石粉-水泥混凝土理论与应用技术,为矿渣粉、石灰石粉代替部分水泥配制混凝土广泛应用于实际工程提供理论依据及试验数据。课题研究成果用于实际工程,可以在一定程度上解决日益短缺的粉煤灰、河沙总量不足的问题,同时使用大量的石灰石粉和矿渣粉代替水泥,可以节约资源及能源,减少污染,且达到改善混凝土工作和力学性能的目的,具有重要的理论和实际意义。

煅烧煤矸石轻质集料混凝土的制备及关键技术问题研究

煤矸石作为我国目前年排放量和累计存量最大的工业废弃物之一,它的堆放和处理过程对周围环境产生重要影响,因而实现煤矸石的建材资源化,对推动煤炭节能减排再生利用和开发新型绿色节能建筑材料具有重要意义。本项目利用煤矸石的岩石特性,选取煅烧后煤矸石作为混凝土的粗、细集料,以开发煅烧煤矸石轻集料混凝土和解决其应用与推广中面临的主要技术问题为研究目标,基于材料微观结构分析和物理力学试验,研究不同煅烧条件下的煤矸石轻质集料掺入对水泥混凝土微观结构和宏观物理力学性能的影响,得到煅烧煤矸石轻集料-水泥基材料的作用机理,由此提出煅烧煤矸石轻质集料混凝土的制备方案;并采用理论数学模型,对多个矿区不同岩石类型的煤矸石能否用于混凝土集料的品质进行判断和强度预测,为煤矸石的选用和煅烧煤矸石轻质集料混凝土的配制提供最终的指导意见;最后对所提出的煅烧煤矸石轻质集料混凝土配制方案进行配制,并进行验证。

基于再生骨料装配式轻质墙体技术研究

当前,我国的墙体从材料的选择到施工过程都存在着资源浪费和环境污染。可持续发展观和建筑工业化的要求对我国墙体材料的发展和施工技术提出了更高的要求。基于建筑垃圾资源化(建筑垃圾分选技术、建筑垃圾再生骨料、建筑垃圾生态混凝土)生产工艺及配合比设计的制备与性能研究、耐久性能及制备工艺研究。关键技术在于装配式建筑基本构造中轻质墙体的配合比优化及装配施工;将不同来源的建筑垃圾再生骨料的力学性质分析、再生骨料颗粒特征与水泥基轻质泡沫混凝土界面结合的力学机理,提出合理的改性方法和掺入配比设计,提高建筑垃圾用于轻质墙体制备成型及性能测试关键技术,为预制装配式新型轻质墙体成为建筑工业化的实际应用提供了试验依据和理论指导。

复合相变储能材料开发与相变墙体传热机理研究

当今建筑围护结构的节能方式主要是在墙体加保温层,降低了围护结构的传热系数,但是其作用也只是起到了隔热保温的作用,在蓄能方面起到的作用有限,难以满足越来越高的节能标准。把相变储能建筑材料应用于建筑围护结构中,不仅能够发挥传统建筑材料的基本功能,而且具有保温节能的绿色环保功能,是当今研究的绿色建材的新热点,应用前景十分广阔。本项目通过理论分析、物理模拟试验及数值模拟计算相结合的方法,以固体石蜡和液体石蜡为相变基材,膨胀石墨为导热增强材料,研究开发适用于建筑外保的复合相变储能材料;将相变储能材料应用于建筑墙体中,分析相变储能墙体传热特性与机理;在此基础之上,用相变墙体作为围护结构搭建试验房,通过对相变建筑墙体和试验房热工性能的测试和模拟,对比分析相变墙体传热机理及对建筑舒适度的影响以及相变墙体的构建建筑的适宜方式,为相变材料的建筑应用提供理论基础和设计依据,以达到提高房间热舒适度以及节约能源的目的。

复合砌块墙体热湿及空气耦合传递特性研究

在目前的传热传质的研究过程中,很少考虑空气渗透因素的影响,而恰恰现代建筑中大多使用的都是孔隙率很高的多孔材料,空气的渗透性是较可观的。对墙体中的湿运动产生的后果考虑不充分和热工性能参数选用不合理将导致建筑使用过程中出现墙体表面剥蚀、渗漏、发霉甚至结构出现损坏等现象,有必要从理论上深入理解建筑热质传递机理,对建筑墙体热湿及空气耦合传递规律进行探讨。选择便于数学模型建立和求解的热湿传递驱动势,建立复合砌块墙体热湿及空气耦合传递数学模型并进行求解。试验测试复合砌块主体材料和填充材料的热湿传递性能参数。在构建墙体热湿传递试验平台的基础上,以人工气候条件和实验室环境为边界条件,测试两排孔、三排孔和四排孔复合砌块墙体表面及内部的温湿度变化情况。研究墙体温湿度变化规律,评价墙体内部冷凝风险,提出湿传递影响下的复合砌块墙体建筑能耗计算方法和节能措施。

利用再生微粉和工业废料制备新型水泥的试验研究

废弃混凝土的再生利用由再生集料制备再生混凝土向更高附加值的方向发展,即分离出废弃混凝土中的水泥石,制备再生胶凝材料。利用分离的水泥石作为烧制水泥熟料的原料,经粉磨、配料、均化、锻烧等步骤重新变为具有水化能力的胶凝材料。而低碳经济与节能减排则要求水泥工业抛弃以无限消耗碳能源、碳酸盐类资源为代价的发展,减少CO2的排放、开发低碳水泥产品。因此,本课题计划从贝利特矿物和无水硫铝酸钙矿物的性能特点出发,以再生混凝土微粉和煤矸石、脱硫灰等工业废料为主要原料,辅以石灰石、石膏、铝矾土,进行低碳低钙水泥-贝利特硫铝酸盐水泥的烧制。通过该新型水泥的制备,既充分利用了废弃混凝土中高附加值的再生微粉,又实现了煤矸石等工业废料的资源化利用,在节能降耗的同时增加了与环境的相协调性,为水泥行业的节能减排提供积极的参考意义。

纳米TiO2改性石膏基相变材料的储能和光催化性能研究

将石蜡嵌入蒙脱土中制备相变储能复合材料,利用粒径分析仪、X射线衍射仪、压汞仪、电子扫描显微镜、差示-热重仪对此复合材料分别进行了颗粒尺寸、化学组成、微观形貌、储(放)热能力的表征。在此基础上,将纳米二氧化钛与石蜡/蒙脱土相变材料混合制备石膏基相变储能材料,分析耐水性、力学性能、导热性能及降解甲醛效率的变化规律,揭示纳米改姓石膏基相变材料的储能和光催化机理。

 

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