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* 粘土质泡沫混凝土试验研究 上海交通大学大学生创新实践计划 项目号：IPP4007 立项人：李胜男 成 员：张扬清，赵坤 指导老师：陈兵 2012/03 汇 报 提 纲 项目背景 研究内容 阶段研究成果 工作展望 特色与创新 感想 项目背景（1） 建筑节能需求 保温隔热材料成为建筑材料发展的重点 泡沫混凝土 轻质 ，保温隔热性能好 ，隔音耐火性能好 ，整体性能 好 ，低弹减震性好 ，防水性能强 ，耐久性能好 ，生 产加工方便 ，环保性能好 ，施工方便等等 项目背景（2） 课题提出 传统泡沫混凝土构成 水泥、砂（粉煤灰）以及其它添加料 中国传统的土楼（窑洞）冬暖夏凉 粘土特殊的微纳米孔隙结构 粘土取代砂作为填料制备泡沫混凝土 优势：容易获取 ，降低工程成本； 具有微孔结构，保温、透气功能好 研 究 内 容 粘土质泡沫混凝土配比优选研究 胶凝材料组分及比例的优选 增强组分的优选 粘土质泡沫混凝土施工性能研究 施工性能表征参数研究 施工工艺探讨 粘土质泡沫混凝工程性能评估研究 力学与变形能力及耐久性测试 热工性能测试 阶段研究成果（1） 原材料 水泥：海海螺水泥厂生产的52.5级普通硅酸盐水泥 ； 粘土 ：校园内某工地开挖时采集粘土，自然风干，级配良好； 砂 ：中砂，细度模数为2.3 ； 微硅粉 ：Elken公司提供，颗粒粒径约0.01~0.1 um ； 减水剂 ：上海花王化学有限公司 提供Mighty-150 ； 发泡剂 ：一种蛋白质类发泡剂，其与水比为1：30 ; 水 ：自来水 实验方法 抗压强度：100 mm× 100 mm × 100 mm 导热系数：三块试件分别为：薄试件一块(200mm×200mm×20mm)，厚试件两块(200mm×200mm×60mm) 阶段研究成果（2） 配比设计 作为对比，分别设计制备了一组砂质泡沫混凝土和粘土质泡沫混凝土 阶段研究成果（3） 不同基质泡沫掺量与密度关系 对于相同表观密度不同基质的泡沫混凝土，粘土质泡沫混凝土其泡沫体积量明显低于石英砂基质泡沫混凝土，如设计表观密度为1800kg/m3 的泡沫混凝土，对于粘土质而言无需引入泡沫，其干燥表观只有1671kg/m3，而石英砂泡沫混凝土则需要引入10%体积量左右的泡沫 。 不同基质泡沫混凝土设计密度与泡沫体积关系 阶段研究成果（4） 粘土质泡沫混凝土抗压强度 随着泡沫混凝土表观密度的增大，抗压强度降低，表观密度为1700kg/m3时，其抗压强度可以达到16MPa左右，满足一般承重结构的要求 阶段研究成果（5） 砂质与粘土质泡沫混凝土强度对比 粘土质泡沫混凝土与砂质泡沫混凝土抗压强度对比 相同表观密度下，抗压强度比较接近，甚至是粘土质泡沫混凝土抗压强度偏高，这主要是因为粘土本身的密度要小于石英砂。故采用粘土取代石英砂制备泡沫混凝土完全可行，且在相同表观密度条件下，其力学性能并无明显降低。 阶段研究成果（6） 导热系数 粘土质泡沫混凝土导热系数与抗压强度关系 抗压强度随导热系数增大而增大。而对于保温隔热材料，我们希望其导热系数越小越好，但同时我们期望其抗压强度不能太低。因此，如何在这两者之间寻找一种平衡，即保证其具有足够的抗压强度，满足结构的需求，同时具有良好的保温隔热性能，即较低的导热系数 ，是我们研究重点。 阶段研究成果（7） 砂质与粘土质泡沫混凝土导热系数对比 表观密度相近时，粘土质泡沫混凝土导热系数小于砂质泡沫混凝土。表观密度为1100kg/m3时，粘土质泡沫混凝土导热系数为0.24 W m-1 kg-1，而砂质泡沫混凝土的导热系数达到0.40 W m-1 kg-1，是粘土质泡沫混凝土的近2倍。 阶段性成果小结 利用粘土取代石英砂可以制备性能较好的泡沫混凝土，其抗压强度、导热系数及表观密度均较为理想 ； 相同表观密度条件下，采用粘土制备的泡沫混凝土其抗压强度要低于石英砂制备的泡沫混凝土，而导热系数却明显低于石英砂泡沫混凝土，具有更优异的隔热性能 ； 相同配比条件下，粘土泡沫混凝土其表观密度要明显低于石英砂泡沫混凝土，因此，制备相同表观密度的泡沫混凝土，相应地需要更多的泡沫掺入 ； 对于制备相同流动度的泡沫混凝土，粘土质泡沫混凝土需要更大的水灰比才能保证流动性，或者掺加增加其流动性的减水剂 工 作 展 望 灰砂比对泡沫混凝土性能的影响 3月~5月，相关性能测试与分析，确定最优灰砂比； 施工 工艺探讨 5月~7月，施工性能表征参数研究； 7月~8月，施工工艺探讨； 增强措施探讨 8月~9月，表面渗透增强剂优选； 结题准备 9月，报告撰写及结题准备； 经费开支情况 部分原材料邮购费