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石膏基自流平材料作为新型建筑材料具有质量轻、抗开裂、保温性能好等特性。大面积推广石膏基自流平材料在建筑工程的应用,不仅可以解决工业副产石膏大量堆存对环境造成的污染问题,还能促进新型建筑材料的发展,简化施工流程的同时降低施工成本,具有广阔的发展空间和应用前景。目前,我国的石膏基自流平材料仍处于研究阶段,产品性能不稳定,缺乏完备的技术体系。为实现石膏基自流平材料的广泛应用,本文依托湖北省技术创新专项重大项目“高性能磷石膏建筑功能材料制备与应用关键技术研究”(2017ACA177),研究了减水剂、缓凝剂对石膏基胶凝材料基本性能的影响,并采用玻化微珠改进和优化石膏基自流平材料的热工性能,制备出性能稳定的轻质石膏基自流平材料。根据轻质石膏基自流平材料的特点,设计了建筑楼地面及屋面构造,利用DeST-h建筑能耗软件对改进楼地面构造或屋面构造的住宅与传统构造的住宅进行建筑能耗对比分析。通过试验研究及软件模拟,文章主要研究结论如下:
(1)对比研究了不同缓凝剂、减水剂对石膏基胶凝材料的影响规律。柠檬酸缓凝剂对石膏基胶凝材料的缓凝效果稳定,当石膏基胶凝材料掺入0.10%-0.15%的柠檬酸缓凝剂时缓凝效果最好,且对力学性能影响最小。萘系减水剂能有效改善石膏基胶凝材料的30min流动度损失,当石膏基胶凝材料掺入0.3%-0.4%萘系减水剂时对30min流动度损失改善效果最佳,且对力学性能影响最小。
(2)研究了玻化微珠对石膏基自流平材料的力学及热工性能的影响规律。玻化微珠的掺入在优化石膏基自流平材料热工性能的同时削弱了石膏基自流平材料的力学性能。在保证石膏基自流平材料力学性能的前提下,石膏基自流平材料的容重从2114.4kg/m3降低到1211.2kg/m3,导热系数从1.843W/(m·K)降至0.4314W/(m·K),远低于水泥砂浆导热系数0.93W/(m·K)。综合考虑材料的热工性能及力学性能认为胶骨比的最优选择范围为5∶1-4.5∶1,并确定轻质石膏基自流平材料的最终配合比。
(3)利用DeST-h建筑能耗软件对改进楼地面构造或屋面构造的住宅和传统构造的住宅进行模拟。模拟结果对比发现:轻质石膏基自流平材料的应用能够在一定范围内改善住宅建筑的室内温度及建筑能耗。其中屋面传热系数由0.46W/(m2·K)降低到0.446W/(m2·K),楼面传热系数由1.843W/(m2·K)降低到1.706 W/(m2·K),楼面及屋面构造的保温性能得到改善,改进屋面构造住宅和改进楼面构造住宅的建筑能耗均有降低。改进地面构造住宅虽然未降低建筑能耗,但是夏季室温波动程度降低了84%,冬季室内最低温度不低于12.3℃,有效改善冬季室内温度,增加人体舒适度,仍具有发展空间和研究前景。
(1)对比研究了不同缓凝剂、减水剂对石膏基胶凝材料的影响规律。柠檬酸缓凝剂对石膏基胶凝材料的缓凝效果稳定,当石膏基胶凝材料掺入0.10%-0.15%的柠檬酸缓凝剂时缓凝效果最好,且对力学性能影响最小。萘系减水剂能有效改善石膏基胶凝材料的30min流动度损失,当石膏基胶凝材料掺入0.3%-0.4%萘系减水剂时对30min流动度损失改善效果最佳,且对力学性能影响最小。
(2)研究了玻化微珠对石膏基自流平材料的力学及热工性能的影响规律。玻化微珠的掺入在优化石膏基自流平材料热工性能的同时削弱了石膏基自流平材料的力学性能。在保证石膏基自流平材料力学性能的前提下,石膏基自流平材料的容重从2114.4kg/m3降低到1211.2kg/m3,导热系数从1.843W/(m·K)降至0.4314W/(m·K),远低于水泥砂浆导热系数0.93W/(m·K)。综合考虑材料的热工性能及力学性能认为胶骨比的最优选择范围为5∶1-4.5∶1,并确定轻质石膏基自流平材料的最终配合比。
(3)利用DeST-h建筑能耗软件对改进楼地面构造或屋面构造的住宅和传统构造的住宅进行模拟。模拟结果对比发现:轻质石膏基自流平材料的应用能够在一定范围内改善住宅建筑的室内温度及建筑能耗。其中屋面传热系数由0.46W/(m2·K)降低到0.446W/(m2·K),楼面传热系数由1.843W/(m2·K)降低到1.706 W/(m2·K),楼面及屋面构造的保温性能得到改善,改进屋面构造住宅和改进楼面构造住宅的建筑能耗均有降低。改进地面构造住宅虽然未降低建筑能耗,但是夏季室温波动程度降低了84%,冬季室内最低温度不低于12.3℃,有效改善冬季室内温度,增加人体舒适度,仍具有发展空间和研究前景。