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夏热冬冷地区秸秆-粉煤灰自保温砖研究

夏热冬冷地区秸秆-粉煤灰自保温砖研究

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作者：胡蒙妃南昌大学

学位级别：硕士

长江中下游地区属夏热冬冷地区,该区域以水稻为主要粮食作物,秸秆资源丰富,但农村地区对稻田秸秆基本是直接焚烧处理,不仅污染环境还浪费资源。同时农村住宅围护结构保温隔热性能差,建筑能耗大。粉煤灰是燃煤电厂发电过程中排放的主要... 详细信息

长江中下游地区属夏热冬冷地区,该区域以水稻为主要粮食作物,秸秆资源丰富,但农村地区对稻田秸秆基本是直接焚烧处理,不仅污染环境还浪费资源。同时农村住宅围护结构保温隔热性能差,建筑能耗大。粉煤灰是燃煤电厂发电过程中排放的主要固体废弃物,若能综合利用稻草秸秆以及粉煤灰研发出成本低并兼具强度和良好热工性能的自保温砌块,不仅能因地制宜地发展建筑节能,也能改善农村住宅热环境质量,利废利民。本文主要做了以下几个方面的研究:1、秸秆-粉煤灰自保温砌块材料的性能研究。首先对秸秆进行预处理,再与普通硅酸盐水泥和粉煤灰拌和制备成40mm*40mm*160mm规格的试块,用来测试复合材料所能承受的抗压、抗折强度值以及导热系数。由相应数据得出秸秆预处理方式、秸秆最佳尺寸、不同秸秆掺量下的合理用水量以及秸秆和粉煤灰掺量分别对复合材料力学性能及热工性能的影响,在此基础上再通过正交优化实验得出砌块材料的最优配合比。试验表明,用4%浓度的Na OH溶液对1mm～10 mm的秸秆纤维预处理12 h,秸秆与胶凝材料粘结力较好。复合材料中掺2%～8%秸秆纤维会降低其19%～32%的热工性能及8%～13%的干表观密度,同时也会降低其62%～79%的抗压强度,且秸秆掺量达到6%时能使复合材料由脆性破坏转为延性破坏;复合材料中掺25%～35%粉煤灰其强度与不掺粉煤灰的基本相等,掺35%以上其强度会降低。而掺25%～40%粉煤灰可降低其6%～9%的导热系数以及3%～5%的干表观密度;在秸秆质量百分比为6%、粉煤灰掺量为35%、水胶比为0.4时能最大程度地发挥材料优势且效果良好,复合材料的导热系数低至0.397W/(m.k),28d抗压强度可达22.67MPa,抗折强度为6.67MPa。2、秸秆-粉煤灰自保温砌块的制备及墙体参数计算。该部分运用试验与计算相结合的方法,确定自保温砖尺寸为240mm*115mm*90mm,砖结构为10mm*75mm的9排孔。结果表明,制备出的秸秆-粉煤灰自保温砖孔洞率为20.4%,体积密度为1174Kg/m,抗压、抗折强度理论可达18MPa、5.4MPa,实际测得的平均值为9.2MPa、4.4MPa;价格评估为183元/m,比传统实心粘土砖大概高23%;计算出的墙体传热系数为1.557W/(m·k),保温性能是一般农村住宅墙体的2～3倍。3、不同墙体材料的围护结构能耗对比分析。应用WUFI-Plus软件对本文研制出的秸秆-粉煤灰自保温砖、秸秆-粉煤灰实心砖以及常用的节能墙材(13排孔空心砖、粉煤灰烧结承重多孔砖)砌筑的办公建筑进行全年总能耗模拟。模拟结果表明,秸秆-粉煤灰自保温砖比秸秆-粉煤灰实心砖及空心砖、粉煤灰多孔砖的保温隔热性能分别高20.7%、25.9%和31.8%。秸秆-粉煤灰自保温砖对比一般常用的节能墙材其保温隔热有一定优势,并且研制墙体砌块时不仅可通过研究砌块材料还可通过设计砌块孔洞布局来提高墙体保温隔热性。

关键词：夏热冬冷地区秸秆-粉煤灰自保温砖农村建筑

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