方 潤 吳 昊 胡焱飛 胡永琪 董康杰 陳一凡 李琮琦

(揚(yáng)州大學(xué)建筑科學(xué)與工程學(xué)院，江蘇 揚(yáng)州 225127)

可持續(xù)性發(fā)展趨勢是近年來全球發(fā)展的重要趨勢，而能耗問題對可持續(xù)性發(fā)展影響重大，在現(xiàn)有建筑體系內(nèi)，建筑能耗在很大程度上取決于墻體的熱損失，而墻體熱工性能為影響墻體熱損失主要因素。本文研究基于現(xiàn)有預(yù)制輕質(zhì)外墻板存在的熱工性能不良、不易一體化制備等問題，提出一種暗肋夾心式復(fù)合輕質(zhì)保溫墻板，墻板內(nèi)外葉為內(nèi)置鋼筋網(wǎng)片輕骨料混凝土，保溫層為聚苯顆?；炷?。內(nèi)外葉及芯層材料便于實(shí)現(xiàn)墻板一體化制備，保溫材料作為芯層設(shè)在墻板內(nèi)外葉之間。

本文提出一種復(fù)合保溫外墻板，墻板內(nèi)外葉為內(nèi)置鋼筋網(wǎng)片輕骨料混凝土，保溫層為聚苯顆?；炷?。內(nèi)外葉及芯層材料便于實(shí)現(xiàn)墻板一體化制備；保溫材料作為芯層設(shè)在墻板內(nèi)外葉之間，能夠有效降低環(huán)境因素對保溫層影響，以保證芯層材料保溫有效性及耐久性，減少熱損失。

本文圍繞該種新型墻板制備、材料選擇以及材料力學(xué)性能開展研究，借助試驗(yàn)分別測試輕骨料混凝土、聚苯顆粒混凝土的力學(xué)性能，最終得出輕骨料混凝土與聚苯顆?；炷磷罴雅浜媳?。

1 墻板制備用原材料

1.1 內(nèi)外葉材料選擇

陶粒采用粒徑為8mm～10mm的黏土陶粒；水泥為普通硅酸鹽水泥，安定性合格；粉煤灰為一級粉煤灰；砂為中砂河砂；礦渣為S95級；聚丙烯纖維長度為19mm；減水劑為粉劑。

1.2 保溫層材料選擇

聚苯乙烯泡沫采用白色粒徑為3mm～5mm的保溫顆粒。其他膠凝材料、纖維、外加劑與輕骨料混凝土中材料相同。

2 復(fù)合墻板用材料制備技術(shù)

2.1 輕骨料混凝土制備

輕骨料混凝土其主要控制參數(shù)為密度、抗壓強(qiáng)度、坍落度，以保證混凝土的輕質(zhì)、承載力及良好工作性要求。參照《輕骨料混凝土技術(shù)規(guī)程》[1]，制備出強(qiáng)度等級為LC30，密度等級為1 800kg/m3，坍落度為80mm～100mm的輕骨料混凝土。

在試驗(yàn)前將陶?；炷吝M(jìn)行預(yù)濕，陶?；炷两?4h后，在試驗(yàn)前1h撈出晾干表面水分，保證陶粒內(nèi)部吸水飽和，同時表面無多余水分。

試驗(yàn)步驟，具體如下。

試驗(yàn)前，將所需材料進(jìn)行稱重。

(1)稱裝完畢后，將陶粒與砂先倒入攪拌機(jī)中，再倒入水泥等膠凝材料，打開攪拌機(jī)，攪拌1min。

(2)將減水劑等溶液加入到水中，然后緩慢加入到攪拌機(jī)中，攪拌時間為3min。

(3)輕骨料混凝土在充分?jǐn)嚢韬?，打開閥門將混凝土倒出，然后拿出塌落度桶進(jìn)行塌落度試驗(yàn)，之后從制備完成的輕骨料混凝土中留作一部分進(jìn)行表觀密度檢測試驗(yàn)，其余部分裝入模具中以備后續(xù)試驗(yàn)。

(4)將輕骨料混凝土試塊放入標(biāo)養(yǎng)室中，進(jìn)行標(biāo)養(yǎng)，養(yǎng)護(hù)一天后拆模，拆模后將其中一批試塊放入標(biāo)養(yǎng)室，另外一批放入快速養(yǎng)護(hù)箱，以備后續(xù)試驗(yàn)。

2.2 聚苯顆粒混凝土制備

聚苯顆?；炷林苽鋮⒖糐GT158-2013《膠粉聚苯顆粒外墻外保溫系統(tǒng)材料》[2]，對規(guī)范中試驗(yàn)方法進(jìn)行改良，以得到滿足條件的混凝土。

試驗(yàn)步驟，具體如下。

(1)試驗(yàn)前，將所需材料進(jìn)行稱重。

(2)材料稱裝完畢后，將水泥與聚苯顆粒緩慢倒入攪拌鍋中，為了將其充分均勻混合在一起，干拌1min～2min。

(3)隨后加入其他材料后啟動混凝土攪拌機(jī)，將水和減水劑等原料混合溶液，邊攪拌邊倒入鍋內(nèi)，與原料充分混合攪勻，攪拌1min～2min。

(4)聚苯顆?；炷猎诔浞?jǐn)嚢韬?，打開閥門將混凝土倒出，裝入不同功能模具，并進(jìn)行力學(xué)性能和物理性能測試。

(5)進(jìn)行聚苯顆?；炷恋酿B(yǎng)護(hù)，將裝好的聚苯顆?；炷龄撝颇＞叻湃腽B(yǎng)護(hù)室內(nèi)靜置，溫度控制在-3℃～5℃。

3 力學(xué)性能試驗(yàn)及結(jié)果分析

3.1 輕骨料混凝土力學(xué)性能試驗(yàn)

3.1.1 輕骨料混凝土抗壓強(qiáng)度測試

(1)試驗(yàn)方法。根據(jù)GB/T 50080-2016《普通混凝土拌合物性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》[3]，將實(shí)驗(yàn)試塊放在壓力機(jī)承壓板上， 打開機(jī)器連接電腦，調(diào)整好加荷速度等參數(shù)設(shè)置，通過遙控使得壓力機(jī)上部與試驗(yàn)試塊表面接觸，勻速加荷至試件破壞，測試多組數(shù)據(jù)，取平均值[4]。

(2)結(jié)果分析。抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)共進(jìn)行了7組，7組試驗(yàn)數(shù)據(jù)如下表1所示。通過實(shí)驗(yàn)得出輕骨料混凝土實(shí)測立方體抗壓強(qiáng)度38.3MPa，達(dá)到上文制備LC30級輕骨料混凝土試驗(yàn)要求。

表1 輕骨料混凝土立方體標(biāo)準(zhǔn)抗壓強(qiáng)度

3.1.2 輕骨料混凝土軸心抗壓強(qiáng)度

本試驗(yàn)測量軸心抗壓強(qiáng)度參照《輕骨料混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)程》[5]，采用長寬30cm厚15cm的試塊，共計21塊。

(1)試驗(yàn)方法。參照GB/T 50080-2016《普通混凝土拌合物性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》，將實(shí)驗(yàn)試塊放在壓力機(jī)承壓板上，打開機(jī)器連接電腦，調(diào)整好加荷速度等參數(shù)設(shè)置，通過遙控使得壓力機(jī)上部與試驗(yàn)試塊表面接觸，勻速加荷至試件破壞，測試多組數(shù)據(jù)，取平均值[6]。

(2)結(jié)果分析。軸心抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)共進(jìn)行了8組，8組試驗(yàn)數(shù)據(jù)如下表2所示，由表中數(shù)據(jù)可得平均軸心抗壓強(qiáng)度為33.7MPa，符合規(guī)范[4]規(guī)定的20.1MPa，滿足設(shè)計要求。

表2 輕骨料混凝土軸心抗壓強(qiáng)度

3.1.3 輕骨料混凝土配合比

經(jīng)過上述對輕骨料混凝土物理和力學(xué)性能測試，制備出了滿足設(shè)計條件的輕骨料混凝土，其配合比如下表3。

表3 輕骨料混凝土配合比

3.2 聚苯顆?；炷亮W(xué)性能測試

3.2.1 聚苯顆粒混凝土抗壓強(qiáng)度測試

(1)試驗(yàn)方法。參考規(guī)程JGJ134-2010《夏熱冬冷地區(qū)居住建筑節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》，聚苯顆?？箟簭?qiáng)度非常小，當(dāng)聚苯顆粒混凝土出現(xiàn)細(xì)微變形時，可將測得數(shù)值作為其抗壓強(qiáng)度[7]。

(2)結(jié)果分析。聚苯顆?；炷量箟簭?qiáng)度試驗(yàn)共采取5組試驗(yàn)，每組3個試塊共15塊，分別對5組試件測試值取平均值，如表4。通過實(shí)驗(yàn)得出聚苯顆粒混凝土實(shí)測立方體抗壓強(qiáng)度0.23MPa，達(dá)到上文制備聚苯顆?；炷猎囼?yàn)要求。

表4 聚苯顆?；炷量箟簭?qiáng)度

3.2.2 聚苯顆?；炷僚浜媳?/p>

聚苯顆粒要求抗壓強(qiáng)度要≥0.2MPa，經(jīng)過上述對其抗壓強(qiáng)度測試，表明符合規(guī)范[8]。聚苯顆?；炷僚浜媳纫姳?。

表5 聚苯顆?；炷僚浜媳?/p>

4 結(jié) 語

本文圍繞新型墻板制備，內(nèi)外葉及保溫層材料選擇以及材料力學(xué)性能開展研究，分別測試了輕骨料混凝土與聚苯顆?；炷帘碛^密度、塌落度等物理性能，立方體抗壓強(qiáng)度與軸心抗壓強(qiáng)度等力學(xué)性能，最后得到了滿足規(guī)范要求的混凝土配合比設(shè)計。

(1)陶粒輕骨料混凝土密度小、自重輕、保溫能力強(qiáng)，本實(shí)驗(yàn)采用最佳配比為水泥368kg，砂640kg，陶粒365kg，凈用水量124kg，0.05%pp纖維0.455 0kg，減水劑1.60%，砂率34%，膠材總量460kg，水膠比0.27，坍落度90mm的陶粒輕骨料混凝土作為制備復(fù)合墻板外葉材料,其性能表現(xiàn)良好；但陶粒輕骨料混凝土實(shí)測過程中各組數(shù)據(jù)方差為0.080較大，保溫性能不穩(wěn)定。

(2)聚苯顆?；炷猎靸r便宜、施工簡便、更加環(huán)保，本實(shí)驗(yàn)采用最佳配比為聚苯顆粒1.02kg，凈用水量2.55kg，比例1.00%硬脂酸鋅0.051kg，減水劑0.076 5kg，緩凝劑0.025 5kg，膠材總量5.1kg，水膠比0.5，軟化系數(shù)0.55的聚苯顆?；炷磷鳛橹苽鋸?fù)合墻板夾心保溫層材料，其性能表現(xiàn)良好。聚苯顆?；炷粮鹘M數(shù)據(jù)方差為0.011 0較小，保溫性能穩(wěn)定。