免烧陶粒及陶粒混凝土性能研究进展

基于固废制备的陶粒具有密度小、导热系数低等特点,成为替代天然骨料的一个重要发展方向。与烧结法相比,免烧结陶粒不仅可以有效回收利用工业废弃物和副产品,而且具有成本低、耗能低、制备简单等优点,符合国家双碳战略。本文系统梳理归纳了免烧陶粒制备工艺、制备参数及制备原料对陶粒品质的影响规律,得出免烧陶粒混凝土的导热系数低于1.0 W/(m·K),保温性能良好,具有作为保温材料的良好潜力;同时分析了免烧结陶粒替代天然骨料应用于混凝土中对其工作性能、力学性能和耐久性能的影响;阐述了陶粒混凝土作为墙板等构件在建筑上的应用,总结和归纳研究进展,并提出未来的研究方向。

陶粒混凝土力学性能试验及数值模拟研究

陶粒混凝土具有轻质高强、保温隔热性能好和抗震性能优异等特点被作为功能性材料应用于非承重结构中。通过试配得到陶粒混凝土的基础配合比,在此基础上进行力学性能试验,研究陶砂取代率、粉煤灰掺量以及聚丙烯纤维体积掺量对陶粒混凝土配合比设计的影响。结果表明:陶砂取代率为50%,粉煤灰掺量为20%时,陶粒混凝土的力学性能更优异,更轻质高强;掺入适量的聚丙烯纤维可以改善陶粒混凝土的脆性特征。建立二维细观模型来对陶粒混凝土抗压强度、弹性模量、受压应力-应变全曲线进行数值模拟,并与试验结果进行对比分析,建立的二维细观模型较为可靠,可用来预测陶粒混凝土的基本力学性能。

钢纤维掺量对陶粒混凝土梁长期变形的影响规律

为探究钢纤维掺量对陶粒混凝土梁徐变的影响规律,通过长期变形观测试验、理论推导式和有限元建模的方法对不同钢纤维掺量的陶粒混凝土梁的徐变性能开展研究。首先,对4种钢纤维掺量的陶粒混凝土梁开展了连续180 d的徐变挠度观测,获得徐变挠度-加载时间关系曲线、钢纤维掺量对徐变挠度的影响规律曲线;随后,参照ACI209徐变系数计算式和ACI435徐变计算式建立了隐含钢纤维掺量的陶粒混凝土梁徐变计算式;最后,按试验梁参数建立了有限元模型。研究结果表明:陶粒混凝土试件梁加载前期徐变增长较快,随着时间推移徐变增长速率逐渐变缓,加载至120 d后趋于稳定;钢纤维掺量对陶粒混凝土梁徐变影响明显,钢纤维掺量低于0.5%,掺加钢纤维对陶粒混凝土梁的徐变值影响小;钢纤维掺量在0.5%~1.0%时,增加钢纤维掺量能有效地较大幅度降低长期荷载作用下的徐变值;但当钢纤维掺量超过1.0%后降低的效果有所减弱;陶粒混凝土梁徐变计算式计算结果与试验实测值吻合较好,能够很好地反映出陶粒混凝土梁的徐变变化规律;有限元模拟进一步验证了钢纤维掺量对陶粒混凝土梁徐变的影响规律和徐变计算式。

初始加载龄期对陶粒混凝土梁徐变性能的影响

徐变性能对混凝土结构的承载性能有较大影响,初始加载龄期(养护龄期)对徐变有较大影响,基于4种不同初始加载龄期的陶粒混凝土梁,进行了为期200 d的徐变试验,研究初始加载龄期对陶粒混凝土梁徐变性能的影响规律试验研究,并建立基于ACI-209徐变计算模型和ACI-435长期挠度计算方法建立陶粒混凝土结构的徐变值计算式。结果显示:随着初始加载龄期的增加,陶粒混凝土梁的初始挠度、徐变挠度速度和最终挠度值均呈现减小的趋势,减小的幅度也随着加载龄期的延长而逐渐减弱;徐变值计算式的计算值与试验观测值较接近,所建立的计算式具有较好的准确性和适用性;综合考虑工期和经济指标,建议将90 d作为预制陶粒混凝土梁的加载龄期。研究结论可为陶粒混凝土结构徐变计算提供参考。

基于压电传感器的纤维陶粒混凝土冻融损伤检测

针对纤维陶粒混凝土低温下受到冻融损伤导致影响结构安全性问题,基于压电陶瓷传感器进行损伤检测。利用压电传感技术对冻融后的纤维陶粒混凝土试件进行检测,获得不同冻融次数下的应力波信号。当冻融次数增加,试件相对动弹模量和抗弯强度下降,压电陶瓷检测到的应力波信号幅值相应减小,基于应力波的衰减,采用小波包能量分析法将其转化为损伤指数,与冻融试验评价指标损伤程度和抗弯强度损失率进行拟合,吻合度较高。结果表明,纤维陶粒混凝土损伤指数与冻融损伤程度和抗弯强度损失率相关性较强,该纤维陶粒混凝土冻融损伤无损检测方法具有良好可行性。

预制陶粒混凝土构件研发及应用

该文采用LC30结构陶粒混凝土代替普通混凝土制作预制楼梯、楼板、叠合梁,实现预制构件轻质化。结果表明:选择陶粒体积为45%~60%设计陶粒混凝土配合比,随着陶粒用量增大,LC30陶粒混凝土表观密度呈减小趋势,而当陶粒体积用量为55%时,LC30陶粒混凝土抗压强度最大、表观密度最低,且热工性及耐久性能良好;以该陶粒混凝土制作预制楼梯、楼板及叠合梁,经验证,构件材料性能及挠度、承载力、裂缝宽度等结构性能均满足预制陶粒混凝土构件设计及验收要求,较普通混凝土构件减重率超过20%,实现预制构件轻质化。陶粒混凝土因其优良特性,可应用在公路桥梁、现浇高层建筑、建筑预构件、建筑保温隔热材料等领域。

全轻页岩陶粒混凝土与钢筋的极限粘接强度影响研究

全轻页岩陶粒混凝土和钢筋之间的粘接作用较为复杂,粘接强度受钢筋类型、锚固长度、混凝土强度等因素影响,通常采用中心拉拔试验方法分析全轻页岩陶粒混凝土的粘接效果。对此,采用该方法进行了12组不同标准的全轻页岩陶粒钢筋混凝土试件粘接强度测试试验,分析了试件拉拔破坏和劈裂破坏二种破坏形态,对比了不同钢筋直径、钢筋类型和混凝土强度等级下试件的粘接强度变化,并提出了更加合理的极限粘接强度计算方式。以期促进全轻页岩陶粒混凝土的深入研究和在建筑行业的广泛应用。

彩色陶粒混凝土冻融循环试验研究

为研究彩色陶粒混凝土的抗冻性能,本文对红色颜料不同掺量的彩色陶粒混凝土试件进行了300次冻融循环试验,并计算其质量损失率与相对动弹性模量;在此基础上,建立了彩色陶粒混凝土质量损失率、冻融损伤经验模型,并运用响应曲面法综合分析了冻融循环次数、红色颜料掺量对彩色陶粒混凝土质量损失率和冻融损伤度的影响程度。研究结果表明:掺加红色颜料可有效增强陶粒混凝土的抗冻性能。

泵送陶粒混凝土的性能及应用研究

陶粒混凝土具有轻质、保温、耐久性好等优点。文章结合某工程训练中心大楼屋面建设需求,研究陶粒预处理、黏度改性剂用量、调凝剂用量等因素对泵送陶粒混凝土工作性能及力学性能的影响,得出满足工程需求的配合比,并成功应用于屋面工程。试验结果为建筑屋面泵送陶粒混凝土的设计与工程应用提供了试验数据和参考。

聚丙烯纤维增强陶粒混凝土基本力学性能试验研究

为改善陶粒混凝土的强度和脆性,本研究将聚丙烯纤维加入陶粒混凝土,共制备了180个聚丙烯纤维增强陶粒混凝土试件,并进行了立方体抗压试验、劈裂抗拉试验、轴心抗压试验和弹性模量试验。结果表明,聚丙烯纤维能有效提升陶粒混凝土的劈裂抗拉强度和拉压比,对抗压强度和弹性模量的影响相对较小。基于试验结果,本研究提出了聚丙烯纤维增强陶粒混凝土的劈裂抗拉强度与立方体抗压强度、轴心抗压强度与立方体抗压强度的换算关系模型以及弹性模量的数值模型。

陶粒混凝土的破坏损伤数值模拟

全轻陶粒混凝土作为一种常见的轻骨料混凝土,具有非常好的工程前景,特别是在高层建筑和装配式结构方面。然而,目前对于陶粒混凝土的研究主要在宏观层次。在细观层次上,将陶粒混凝土视为由陶粒、水泥砂浆、陶粒-水泥砂浆界面过渡区构成的三相复合材料,采用M-T均匀化理论,通过对比试验结果验证模型参数的准确性。同时,建立陶粒混凝土细观二维模型,进一步研究陶粒混凝土的破坏损伤机理及裂缝发展规律。结果表明,通过合理的陶粒混凝土配合比设计,在陶粒等体积取代碎石下配制出可以满足LC35强度等级的陶粒混凝土,且符合规范对于轻骨料混凝土的密度要求。通过对陶粒混凝土二维150 mm×150 mm的构件进行模拟,发现陶粒混凝土的抗压破坏是从界面过渡区开始产生裂缝,随后裂缝贯穿陶粒并进一步扩展直至陶粒混凝土达到极限荷载强度;通过对陶粒混凝土劈裂抗拉的数值模拟,陶粒混凝土的端部裂缝一部分贯穿骨料,一部分沿着骨料与砂浆的界面区域发展。

陶粒混凝土性能调控及检测方法分析

陶粒混凝土是延伸混凝土表干密度可选择范围的重要材料。本文立足掺入聚丙烯纤维、拓展体积空腔率、优化陶粒双掺量三个方向予以调控,以优化材料性能,并将材料质量和力学性能视为检测主体,阐述回弹检测法、超声波检测法、振动检测法的应用效果,保证改进后的陶粒混凝土不但具备良好的抗冻性、抗压性及耐久性,还能充分增强材料适用性,借此为建筑工程混凝土施工方给予指引。

页岩陶粒混凝土力学性能试验及微观结构分析

为探究玻璃纤维、秸秆粉和粉煤灰三者掺量对页岩陶粒混凝土的力学性能及微观结构的影响,通过正交试验分析了各因素其水平与页岩陶粒混凝土单轴抗压强度、劈裂抗拉强度和拉压比的关系,得出因素的主次顺序和优选水平,利用功效系数评价页岩陶粒混凝土的性能。试验结果表明,对于页岩陶粒混凝土单轴抗压强度,粉煤灰掺量为主要因素,优选水平是10%;对于页岩陶粒混凝土劈裂抗拉强度,主要影响因素为玻璃纤维掺量,其次是秸秆粉,优选配合比为:玻璃纤维掺量0.1%、秸秆粉掺量4%、粉煤灰掺量20%;影响混凝土拉压比的主要因素是粉煤灰掺量,其次是玻璃纤维,优选配合比为:玻璃纤维掺量0.1%、秸秆粉掺量2%、粉煤灰掺量20%。根据功效系数分析得到试验组玻璃纤维掺量0.3%、秸秆粉掺量4%、粉煤灰掺量10%总功效数值最高,综合性能优。

高强度陶粒混凝土的配合比研究

为了制备高强度陶粒混凝土,文章应用单因素试验法和正交试验法对高强度陶粒混凝土进行了配合比研究。单因素试验结果表明,适当延长陶粒的预湿时间、降低水胶比、掺入硅灰、提高砂率等方法均可以提升陶粒混凝土的力学性能。正交试验结果表明,影响陶粒混凝土容重的因素大小次序为体积砂率>水胶比>预湿时间>硅灰掺量,影响强度的因素大小次序为水胶比>预湿时间>体积砂率>硅灰掺量,陶粒混凝土最佳配合比条件为陶粒预湿时间13 h、水胶比0.21、硅灰掺量17%、体积砂率30%,在此条件下,陶粒混凝土的28 d抗压强度达到52.3 MPa。

建筑工程中的墙体陶粒混凝土整体式隔热技术

在众多的保温隔热材料中,陶粒混凝土整体式保温隔热技术因其独特的优势而备受关注和推崇。陶粒混凝土整体式保温隔热技术是将陶粒混凝土应用于整体式保温隔热建筑,以此增强建筑的保温隔热性能,减少能源消耗。陶粒作为一种轻质骨料,具有良好的保温隔热性能和强度,以陶粒代替石子作为混凝土的骨料,能够在保证建筑结构强度的同时,实现保温隔热效果的最大化。介绍了陶粒混凝土的原材料与制备方法,分析了其材料性能以及整体式保温隔热技术,希望能对该技术的应用起到一定帮助。

装配式陶粒混凝土墙板力学性能研究现状

为了给装配式陶粒混凝土墙板的相关研究与应用提供一定的参考和借鉴,对装配式陶粒混凝土墙板的力学性能研究现状进行综述。介绍装配式陶粒混凝土墙板的特点和优势,包括其轻质、保温隔热、抗渗耐火和施工便捷等特性;分析装配式陶粒混凝土板的抗压强度、抗弯性能、抗剪性能等力学性能的研究现状;总结影响装配式陶粒混凝土墙板力学性能的主要因素,并指出当前研究中存在的问题和不足,提出装配式陶粒混凝土墙板未来研究的方向,主要包括建立统一的力学性能测试标准,加强研究成果与实际工程应用的结合,推动跨学科跨领域的协同创新。

纤维再生陶粒混凝土力学性能研究

再生陶粒混凝土是集承重与保温为一体的新型绿色墙体材料,其推广应用对建材行业实现双碳目标具有重要意义。通过试验研究了不同掺量的聚丙烯纤维和钢纤维掺量对再生陶粒混凝土抗压强度、劈拉强度的影响。结果表明,单掺钢纤维可提高再生陶粒混凝土的抗压强度、显著增加劈拉强度;单掺聚丙烯纤维会降低再生陶粒混凝土的抗压强度,但是可提高其劈拉强度。

陶粒性质及预处理对陶粒混凝土性能影响研究

陶粒混凝土具有表观密度低、保温隔音性能好等优点,因而被广泛应用于各类建筑工程中。作为混凝土中的粗骨料,不同陶粒类型、陶粒性质及预处理方法对混凝土的性能具有不同的影响。本文从陶粒类型、陶粒粒径组成、陶粒预湿时间3个角度入手,分析不同变量因素影响下陶粒混凝土的抗压强度、表观密度及坍落度的变化情况,结果表明,页岩陶粒混凝土的各项试验结果更优;陶粒的粒径对混凝土的性质有显著影响;同时在预湿处理后,陶粒混凝土的力学性能与工作性能均有所改善,在实际工程使用中,应针对不同工况予以综合考虑。

陶粒混凝土施工技术及质量提升研究

对陶粒混凝土在施工中出现的质量问题进行分析,根据实际施工过程中遇到的不同情况,探讨陶粒混凝土的质量控制要点和施工技术,采取相应的技术措施,提高陶粒混凝土施工质量。通过试验,探究在不同配合比下,陶粒种类对陶粒混凝土干表观密度和抗压强度的影响,从而获得满足工程需要的最佳陶粒混凝土配合比。

蒸压陶粒混凝土隔墙条板拼缝抗裂研究

本文以蒸压陶粒混凝土隔墙条板拼缝处易发生开裂的技术难题,通过室内分级加载试验研究了拼缝填充砂浆、拼缝构造形式、纤维布宽度、砂浆饱满度这四个因素对蒸压陶粒混凝土隔墙条板拼缝处连接强度的影响,并系统阐述了隔墙条板接缝处的防裂技术措施,获得了一系列的结论:拼缝开裂、墙体自身开裂;拼缝处粘贴纤维布、浇筑纤维成品砂浆、设置凹凸槽、提高砂浆饱满度等技术措施能够显著提高拼缝处的连接强度;建筑物结构突变处及相邻材料差异处拼缝表面应采用切缝膏与纤维防裂布分层多次交替涂抹,且每层的宽度逐渐增大。