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稻草秸秆制成稻草保温块与混凝土空心砌块复合形成自保温复合砌块,既可以因地制宜推进秸秆资源利用,也可以提升混凝土空心砌块的保温隔热性能,具有节约成本和环保节能的实际意义。课题组前期的研究处于实验室阶段,为了推进这种自保温复合砌块的生产,本文对稻草—混凝土复合砌块工厂化生产工艺进行了研究,并通过实验确定了稻草保温块工厂制备的最优工艺参数,对工厂根据最优工艺参数制备的自保温复合砌块进行性能测试,通过离散元分析优化了稻草混合料的进料设备。具体内容如下:(1)根据工厂调研和资料查阅,确定了稻草—混凝土复合砌块工厂生产工艺。首先得出稻草秸秆切段、机械搅拌及运送、进料斗进料及卸料、矩形框送料及压制和批量养护五个步骤的工艺流程,分析发现工厂生产当中,需要确定稻草保温块工厂制备最优工艺参数,解决机械压制过程中稻草秸秆混合料进料不均匀的问题;然后确定机械压制成型后的稻草保温块在合适的条件下进行批量养护和密集存储;最后确定了混凝土空心砌块的尺寸为320 mm×190 mm×150 mm,采用常规的普通混凝土小砌块生产技术工艺制备混凝土空心砌块,要求混凝土空心砌块最低强度等级应达到MU5,并设计了一种机械自动化装配生产装置复合稻草保温块与混凝土空心砌块。(2)确定了稻草保温块机械压制成型最优工艺参数和稻草保温块批量养护及存储工艺参数。首先研究了工业熟石灰掺加量、压实度对稻草保温块成型的影响,设计了单因素试验确定了工业熟石灰的灰秸比范围为0.3~0.9、压实度范围为20%~40%;并设计对照试验研究了组合长度秸秆段对稻草保温块的成型的影响;然后选定了成型工艺的三个水平因子,利用Design Expert 12(DE12)软件设计了中心组合试验并进行了响应面模拟分析,确定稻草保温块机械压制成型最优工艺参数为:单位体积稻草秸秆用量为0.191 g/cm~3,灰秸比0.4,压实度38.6%;最后确定稻草保温块批量养护及存储工艺参数为:在温度范围为15~30℃、相对湿度范围为40%~75%的养护条件下养护30 d,养护初期稻草保温块间距为150 mm,养护第7 d缩小稻草保温块的间距至75 mm,层高为150~180 mm,30 d后密集存储稻草保温块;并测定存放1年的稻草保温块的含水率和表观形态,发现其含水率均小于15%且未出现霉变现象。(3)稻草保温块的应用形式是与混凝土空心砌块复合形成自保温复合砌块,因此对复合砌块的强度性能、热工性能及吸湿性做了测试。根据规范《混凝土砌块和砖试验方法》(GB/T 4111-2013)测得复合砌块的抗压强度为5.21 MPa、软化系数为0.96,均满足规范要求;根据规范《自保温复合砌块》(JG/T 407-2013)测得稻草—混凝土复合砌块的当量导热系数为0.393 W/(m·K)、当量蓄热系数为1.093W/(m~2·K),均满足规范要求;对不同楼层墙体内部的稻草保温块吸湿性进行了简化实验研究,结果表明稻草保温块吸湿缓慢且含水率均未超过17%,满足规范要求;(4)为解决工厂机械压制成型过程中稻草保温块成型不均匀的问题,采用离散元分析方法对工厂机械进料过程进行了模拟探究。首先根据稻草秸秆混合料的物理特性,选择“Hertz-Mindlin with JKR”接触模型,通过表面能来表征秸秆颗粒间的相互作用力,对稻草秸秆颗粒间的表面能进行参数标定,确定表面能的值为0.5 J/m~2;然后利用Solidworks三维软件绘制了工厂机械化生产设备的三维模型,采用EDEM软件对稻草秸秆混合料的卸料、矩形框送料、模框进料等过程进行了仿真分析,结果显示模框中呈现两侧的秸秆颗粒堆积较多、中部偏少的现象,A区中各区域最大颗粒数目差为25731,B区中各区域最大颗粒数目差为33464,A区即靠近矩形框一侧的颗粒数明显多于B区,A、B两区对应分区的颗粒数目差值最大为44221;最后提出进料机械设备的改进措施:在矩形框的长和宽两个方向上分别加一个钉耙,并将矩形框下边缘沿高度方向割除2 cm,并对进料过程再次进行仿真,结果显示:A区中各区域最大颗粒数目差为5684,相比改进机械设备前差值缩小了约77.9%;B区中各区域最大颗粒数目差为2059,相比改进机械设备前差值缩小了约93.8%;A、B区各条形图之间高度相差不大,A、B两区对应分区的颗粒数目差值最大为5330,相比改进机械设备前差值缩小了约87.9%。结果表明机械设备的优化措施可以有效改善提升稻草秸秆颗粒的分布均匀效果。