铝质水泥基陶粒混凝土的热力学性能实验研究(附件)
在热网管道安装中，为保证热力管和支架之间不形成连续的热传递通道，需要大量的隔热环，在传统的隔热环中，存在易老化、导热系数偏高、耐高温性能差，本试验就是假定采用陶粒混凝土代替传统隔热环，进行技术上的创新，为其工程应用提供科学指导。本试验采用正交试验方法进行9组试验，对陶粒混凝土试块中进行少量的变量，选出最佳的试验配比，在九组试验中，其中的LT-7是本组中较好的一组。其各项性能指标干密度1.279Kg/dm3，导热系数为0.437，7d抗压强度18.85Mpa，抗折强度4.44Mpa。此组配比密度较低于普通混凝土，并且在保证密度减少的情况下，并未大幅度减少其强度，其导热系数也优于普通混凝土的三倍左右。关键词 高铝水泥，陶粒混凝土，导热系数，抗压强度，抗折强度
目 录
1 绪 论1
1.1 本试验研究背景和意义1
1.2 国内外研究1
1.3 轻骨料混凝土的性能4
1.4 市面上主要的陶粒及其性能6
1.5 普通混凝土及混凝土耐高温性能研究7
1.6 本试验的主要内容9
2 试验仪器及实验材料介绍12
2.1 试验仪器及简介 12
2.2 原材料及其性能17
3 高铝陶粒混凝土的制作以及测定22
3.1 试块及试件的制作22
3.2 试验测定的项目和测定方法23
3.3 注意事项24
4 配合比设计25
4.1 配合比设计25
5 实验结果及分析28
5.1 实验数据28
5.2 实验结果分析42
总 结44
致 谢45
参考文献 46
1 绪论
本试验研究背景和意义
当代除了钢材，木材，混凝土也是现当下最重要的建筑材料之一，也是水泥的最主要应用形式。在混凝土多年的发展过程中，混凝土材料产生了几次重大的变革，第一次是在法国，因以为工匠无意中配出了混凝土。后来使用钢筋与混凝土进行黏结起到增强抗拉作用，使混凝土抗压强度和抗折强度得到了大大提高。
第二次 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072#
，在使用过程中，构件常常会因为一些过大的荷载而导致构件的开裂，开裂的形式各不相同，所以有学者为混凝土施加了一些预应力，一般是用钢筋在混凝土内部先预加力，这样有效的使混凝土的承载力和耐久性能得到有效提高。
第三次是近年来，聚合物混凝土以及混凝土外加剂的出现，在物理力学性能还是在化学性能、耐久性能等方面都有重大突破，为混凝土这种传统材料增光添彩。
由于陶粒混凝土具有良好的适用性、高强度、耐久性好、需要的材料易得、耐高温性好、环保强等突出优点，因此在过去一百多年间其发展之迅速、应用之广泛是任何其它材料无法比拟的。但是，近三十多年来，混凝土现有的优点已经不能满足人们现在对结构的要求，人们想要混凝土向快速硬化、复合节能、高强轻质方向发展，使混凝土的应用领域进一步加深，拓宽。
本课题就是在热网管道安装中，为保证热力管和支架之间不形成连续的热传递通道，需要大量的隔热环，以起到隔热托管双重作用。目前一般采用石棉橡胶板作为隔热环的制作材料，该产品虽然能抗压、耐温和防水，但采用橡胶作为粘结剂、石棉作为主体纤维，存在易老化、导热系数偏高、耐高温性能差等缺点，并对人体和环境有一定损害。为此，本课题拟研发一种以铝质水泥为胶材、陶粒为主要骨料的轻质保温混凝土，作为热力管道的隔热环，并基于一定量的试验，分析其热学和力学特性，为其工程应用提供科学指导。
1.2 国内外研究
1.2.1 国外科研动态
轻骨料混凝土，是指用轻细骨料或轻粗骨料、水泥和水，在需要时添加化学外加剂和矿物掺合料混合配置而成，并且在标准养护条件情况下，28d龄期的干表观密度要小于1950kg/m3的混凝土。
美国早在1913年就研制成功了页岩陶粒（又称膨胀页岩），使用页岩陶粒配制出抗压强度为30MPa~35MPa的陶粒混凝土，并应用在房屋建筑、船舶制造和桥梁工程中。20世纪60年代中期，美国采用陶粒混凝土取代普通混凝土，修建了52层218米高的休斯顿贝壳广场大厦，取得了显著的技术经济效益。2001年，美国在California用陶粒混凝土建成BeniciaMartinez桥，该桥总长2716米，最大跨度200米，所用陶粒混凝土28天抗压强度为45MPa，干表观密度1920kg/m3。如今，国外发达国家高性能轻骨料混凝土的应用已取得了丰富的经验。轻骨料混凝土已在工程中大量使用，结构轻骨料混凝土的抗压强度最高为80mpa，其表观密度在1800~2000kg/m3之间。[5]
20 世纪90年代早期，日本等研究国家研究了高强度、高性能陶粒混凝土的生产工艺、高性能陶粒等，重点在改良了混凝土的实用性和耐久性上面，并获得一定优良的功效。如今，国外发达国家有丰富的经验，对高性能陶粒混凝土的应用已经比较成熟，CL50，CL60陶粒混凝土已在工程中大量应用。举几个应用的例子，英国使用高强轻骨料混凝土建成了北海采油平台；挪威已成功应用陶粒混凝土建成了世界上跨度最大的悬臂桥，日本则成立了一个由18家公司联合组成的高强轻骨料混凝土研究委员会，专门对粉煤灰轻骨料混凝土进行研究。[1]
1.2.2 国外轻骨料混凝土的发展方向以及前景
（1）轻骨料的原料
对于一些项目的科研，可用的废弃物包含污水处理厂淤泥锻烧所得的粉煤灰、垃圾燃烧所得的粉煤灰、转化所得的粉煤灰、河道和地道水处理厂收集的淤泥，以及混凝土上的脱落的粉尘。以上都可以使用烧结法生产出质量良好的轻质骨料。因为以上的废弃物的状态是湿的状态，在制作工艺上掺入一定量的干粉，会相对于容易变成球状的固体。在各种材料中干粉煤灰由于含碳量较高，较为合适。
（2）超轻骨料混凝土
日本则采取一种干燥密度约1400kg/m3的膨胀页岩轻骨料预先制作混凝土隔墙板，并实际应用使用了约30000m3。
德国采用废弃玻璃制造出了一种轻质高强的膨胀玻璃轻骨料，干燥密度可达到100~1200kg/m3。28d强度8~25mpa的超轻骨料混凝土，适用于生产预制隔热保温墙板。
1.2.3 国内科研动态
我国从20世纪中期开始研造人造轻骨料,先后制成黏土陶粒、页岩陶粒和烧结粉煤灰陶粒,在20世纪60年代在河南平顶山建造了第一座陶粒混凝土大桥——洛河大桥，而后在其他桥梁上也应用了部分陶粒混凝土。据1990年对十多个省市不完全统计，从20世纪70年代至80年代用于建筑外墙板的轻骨料混凝土大约占其总用量的50%；用于建筑砌块约占砌块的27%。到了90年代早期，因为我国出产的陶粒质量较差，以粉煤灰为主的其他品种陶粒的质量不尽人意，所配制的陶粒混凝土的表观密度在1800kg/m3~1950kg/m3范围之内，抗压强度为5.0MPa~30MPa，存在难题在于密度较大，而且强度较低，使其应用和发展较为困难。
目 录
1 绪 论1
1.1 本试验研究背景和意义1
1.2 国内外研究1
1.3 轻骨料混凝土的性能4
1.4 市面上主要的陶粒及其性能6
1.5 普通混凝土及混凝土耐高温性能研究7
1.6 本试验的主要内容9
2 试验仪器及实验材料介绍12
2.1 试验仪器及简介 12
2.2 原材料及其性能17
3 高铝陶粒混凝土的制作以及测定22
3.1 试块及试件的制作22
3.2 试验测定的项目和测定方法23
3.3 注意事项24
4 配合比设计25
4.1 配合比设计25
5 实验结果及分析28
5.1 实验数据28
5.2 实验结果分析42
总 结44
致 谢45
参考文献 46
1 绪论
本试验研究背景和意义
当代除了钢材，木材，混凝土也是现当下最重要的建筑材料之一，也是水泥的最主要应用形式。在混凝土多年的发展过程中，混凝土材料产生了几次重大的变革，第一次是在法国，因以为工匠无意中配出了混凝土。后来使用钢筋与混凝土进行黏结起到增强抗拉作用，使混凝土抗压强度和抗折强度得到了大大提高。
第二次 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072#
，在使用过程中，构件常常会因为一些过大的荷载而导致构件的开裂，开裂的形式各不相同，所以有学者为混凝土施加了一些预应力，一般是用钢筋在混凝土内部先预加力，这样有效的使混凝土的承载力和耐久性能得到有效提高。
第三次是近年来，聚合物混凝土以及混凝土外加剂的出现，在物理力学性能还是在化学性能、耐久性能等方面都有重大突破，为混凝土这种传统材料增光添彩。
由于陶粒混凝土具有良好的适用性、高强度、耐久性好、需要的材料易得、耐高温性好、环保强等突出优点，因此在过去一百多年间其发展之迅速、应用之广泛是任何其它材料无法比拟的。但是，近三十多年来，混凝土现有的优点已经不能满足人们现在对结构的要求，人们想要混凝土向快速硬化、复合节能、高强轻质方向发展，使混凝土的应用领域进一步加深，拓宽。
本课题就是在热网管道安装中，为保证热力管和支架之间不形成连续的热传递通道，需要大量的隔热环，以起到隔热托管双重作用。目前一般采用石棉橡胶板作为隔热环的制作材料，该产品虽然能抗压、耐温和防水，但采用橡胶作为粘结剂、石棉作为主体纤维，存在易老化、导热系数偏高、耐高温性能差等缺点，并对人体和环境有一定损害。为此，本课题拟研发一种以铝质水泥为胶材、陶粒为主要骨料的轻质保温混凝土，作为热力管道的隔热环，并基于一定量的试验，分析其热学和力学特性，为其工程应用提供科学指导。
1.2 国内外研究
1.2.1 国外科研动态
轻骨料混凝土，是指用轻细骨料或轻粗骨料、水泥和水，在需要时添加化学外加剂和矿物掺合料混合配置而成，并且在标准养护条件情况下，28d龄期的干表观密度要小于1950kg/m3的混凝土。
美国早在1913年就研制成功了页岩陶粒（又称膨胀页岩），使用页岩陶粒配制出抗压强度为30MPa~35MPa的陶粒混凝土，并应用在房屋建筑、船舶制造和桥梁工程中。20世纪60年代中期，美国采用陶粒混凝土取代普通混凝土，修建了52层218米高的休斯顿贝壳广场大厦，取得了显著的技术经济效益。2001年，美国在California用陶粒混凝土建成BeniciaMartinez桥，该桥总长2716米，最大跨度200米，所用陶粒混凝土28天抗压强度为45MPa，干表观密度1920kg/m3。如今，国外发达国家高性能轻骨料混凝土的应用已取得了丰富的经验。轻骨料混凝土已在工程中大量使用，结构轻骨料混凝土的抗压强度最高为80mpa，其表观密度在1800~2000kg/m3之间。[5]
20 世纪90年代早期，日本等研究国家研究了高强度、高性能陶粒混凝土的生产工艺、高性能陶粒等，重点在改良了混凝土的实用性和耐久性上面，并获得一定优良的功效。如今，国外发达国家有丰富的经验，对高性能陶粒混凝土的应用已经比较成熟，CL50，CL60陶粒混凝土已在工程中大量应用。举几个应用的例子，英国使用高强轻骨料混凝土建成了北海采油平台；挪威已成功应用陶粒混凝土建成了世界上跨度最大的悬臂桥，日本则成立了一个由18家公司联合组成的高强轻骨料混凝土研究委员会，专门对粉煤灰轻骨料混凝土进行研究。[1]
1.2.2 国外轻骨料混凝土的发展方向以及前景
（1）轻骨料的原料
对于一些项目的科研，可用的废弃物包含污水处理厂淤泥锻烧所得的粉煤灰、垃圾燃烧所得的粉煤灰、转化所得的粉煤灰、河道和地道水处理厂收集的淤泥，以及混凝土上的脱落的粉尘。以上都可以使用烧结法生产出质量良好的轻质骨料。因为以上的废弃物的状态是湿的状态，在制作工艺上掺入一定量的干粉，会相对于容易变成球状的固体。在各种材料中干粉煤灰由于含碳量较高，较为合适。
（2）超轻骨料混凝土
日本则采取一种干燥密度约1400kg/m3的膨胀页岩轻骨料预先制作混凝土隔墙板，并实际应用使用了约30000m3。
德国采用废弃玻璃制造出了一种轻质高强的膨胀玻璃轻骨料，干燥密度可达到100~1200kg/m3。28d强度8~25mpa的超轻骨料混凝土，适用于生产预制隔热保温墙板。
1.2.3 国内科研动态
我国从20世纪中期开始研造人造轻骨料,先后制成黏土陶粒、页岩陶粒和烧结粉煤灰陶粒,在20世纪60年代在河南平顶山建造了第一座陶粒混凝土大桥——洛河大桥，而后在其他桥梁上也应用了部分陶粒混凝土。据1990年对十多个省市不完全统计，从20世纪70年代至80年代用于建筑外墙板的轻骨料混凝土大约占其总用量的50%；用于建筑砌块约占砌块的27%。到了90年代早期，因为我国出产的陶粒质量较差，以粉煤灰为主的其他品种陶粒的质量不尽人意，所配制的陶粒混凝土的表观密度在1800kg/m3~1950kg/m3范围之内，抗压强度为5.0MPa~30MPa，存在难题在于密度较大，而且强度较低，使其应用和发展较为困难。
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