再生砖骨料混凝土结构墙热工性能研究

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装配式建筑的普及是我国传统建筑转型的必然趋势,使用装配式混凝土结构作为我国村镇低矮建筑结构主要形式可以有效减少劳动力,节约能源资源,缩短工期提高工程质量。其中,结构墙作为装配式多层建筑主要构件,除了要满足结构承载力和抗震性能的要求,还应该具有良好的保温隔热性能以提高居住舒适度。研究热工性能优良且强度满足使用性能要求的建筑材料用于制作预制结构墙板对于促进装配式建筑的发展具有重要意义。本文将再生砖骨料混凝土作为装配式多层建筑结构墙体的材料,结合我国建筑节能减排的要求,开展再生砖骨料混凝土热工性能试验及再生砖骨料混凝土结构墙体的保温隔热性能试验,研究再生砖骨料混凝土材料和构件的热工性能。本文的主要研究内容及结论如下:(1)对再生砖骨料的物理力学性能指标进行测试,得出再生砖骨料用于配制混凝土的建议,而后对强度等级为C25的再生砖骨料混凝土进行配合比设计。试配的再生砖骨料混凝土28d立方体抗压强度达到26.4MPa,满足试验要求强度值。(2)拟定再生砖骨料混凝土四因素三水平正交试验设计方案,采用极差分析和方差分析方法,讨论净水胶比、体积砂率、单位体积用水量、再生砖骨料的体积取代率对各试验指标的影响显著程度,并探究试验指标之间的关系。试验研究结果表明:再生砖骨料混凝土导热系数随着干密度的增大而增大,干密度每增加50kg/m3,再生砖骨料混凝土导热系数平均增大6.62%。(3)两片结构墙体传热系数试验值分别为2.667 W/(m2·K)和2.792 W/(m2·K),热阻值分别为0.225 m2·K/W和0.208 m2·K/W。在热工试验中钢筋等因素对墙体试件的传热系数影响较小。数值模拟值与理论计算值基本吻合,试验测试得到的传热系数稍高于理论计算值和数值模拟值;在厚度相同的前提下,结构设计中使用再生砖骨料混凝土作为结构墙的材料时,相比普通混凝土结构墙传热系数计算值降低了38%。(4)通过数值模拟研究不同因素对再生砖骨料混凝土结构墙保温隔热性能的影响,结果表明:其他因素保持不变时,结构墙的传热系数随墙体厚度的增大而呈线性降低;环境温度工况对于结构墙传热系数的影响很小,可以忽略;添加XPS保温板作为结构墙外保温层后,墙体传热系数可减少至0.705 W/(m2·K),降低了69.2%,满足夏热冬冷地区建筑物外墙传热系数的限值。这说明再生砖骨料混凝土结构墙可以应用于乡村低矮建筑结构的外墙。
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