EPS混凝土范文

2024-07-11

EPS混凝土范文（精选7篇）

EPS混凝土第1篇

泡沫混凝土是通过向水泥浆料中引入预先用发泡液通过物理方式制备的泡沫后制成的气泡均匀分布的水泥基多孔材料。泡沫混凝土的密度通常在400~1600kg/m3, 具有隔热、隔音、轻质、调湿、吸能、吸声、可泵送现浇等多种特性, 现已成为建筑节能减排领域的研究热点, 广泛应用在地暖绝热层、屋顶绝热层、墙体自保温、回填工程等方面[1,2]。

超轻泡沫混凝土是指密度小于300kg/m3的泡沫混凝土, 国内外相关研究文献不多, 基本研究数据见表1。由表1可知, 导热系数因测试方法和孔特性不同而有一定的差异, 但均表明超轻泡沫混凝土具有良好的隔热效果。国外研究中的试件强度普遍较低, 而国内研究者采用了双快水泥, 凝结快、强度高, 但凝结时间过短不利于泵送现浇。

目前, 关于EPS复合泡沫混凝土 (后文简称为EPS-FC) 的研究[9,10,11]多为密度较高的EPS复合体系, 仅有Laukaitis等[12]研究了EPS颗粒种类及掺量对140~320kg/m3EPS-FC强度、弹性模量、导热系数的影响, 结果表明, 采用回收破碎得到的EPS颗粒所制备的150~170kg/m3密度EPS-FC, 导热系数为0.06~0.064W/ (m·K) , 强度可达0.25~0.28MPa。然而, 其研究中所用的基体泡沫混凝土密度仅一种, 约为600kg/m3, 没有考虑泡沫混凝土密度对EPS-FC强度的影响, 也没有研究其他方面的性能。

因此, 本文拟通过向低水灰比高流动性水泥浆中掺入不同比例的泡沫和EPS颗粒, 制备一系列不同密度泡沫混凝土与EPS颗粒复合的200kg/m3超轻EPS-FC, 以期改善泡沫混凝土的性能, 拓展此类隔热材料的工程应用范围, 为建筑行业节能减排提供技术支持。

1 试验原材料与基本配合比

1.1 试验原材料

水泥:P·O 42.5级普通硅酸盐水泥。

粉煤灰:Ⅰ级粉煤灰。

减水剂:聚羧酸系高效减水剂, 固含量45%。

发泡剂:自制复合发泡剂, 发泡倍数大于25, 1h沉降距小于1mm, 1h泌水量小于40%, 半消泡时间大于12h。

功能外加剂:起到改善浆体工作性、促进浆体稠化凝结、增加泡沫稳定性和早期强度、降低收缩率的作用。

EPS颗粒:堆积密度6.67kg/m3, 表观密度10.45kg/m3, 湿表观密度47.5kg/m3, 最小粒径2.2mm, 最大粒径5.1mm, 平均粒径3.9mm。

1.2 基本配合比

表2给出了混入泡沫前的高流动性水泥浆配合比, 通过向此配合比浆料中加入不同的泡沫量和EPS颗粒制备目标绝干密度为200kg/m3的EPS-FC。表3是制备目标密度为200kg/m3的EPS-FC时, 泡沫、EPS用量及该泡沫用量下泡沫混凝土基体的基本参数, 其中, 计算FC基体最终水灰比时, 用水量为泡沫带入的水量与水泥浆体用水量之和;面干EPS按下文EPS颗粒预处理的方法处理得到。

g/L

2 试验方法

2.1 制备方法

EPS颗粒的预处理:试验用EPS颗粒均用发泡液浸泡1h后取出晾至面干。

EPS-FC的制备:按预定配合比制备高流动性水泥浆, 加入由发泡剂制备的预定质量的泡沫, 混合均匀, 再加入处理过的EPS颗粒达到预定EPS-FC的湿密度, 混合均匀, 浇注, 标养1d, 脱模后标养至28d。

2.2 密度与强度测试

试件尺寸:100mm×100mm×100mm, 测试用3个试件均在80℃下烘干并称取质量, 计算密度, 冷却至室温后以500N/s的加载速度测其抗压强度。

2.3 吸水率与软化系数

试件尺寸:100mm×100mm×100mm, 将80℃下烘干并冷却的试块完全浸泡在水下3cm, 3d后称取质量, 计算吸水率。软化系数测试试件在25d龄期时取出后完全浸泡在水中, 到28d时取出擦干表面后立即测试强度, 计算得软化系数。

2.4 干燥收缩

试件尺寸:50mm×50mm×300mm, 试件成型后标养1d脱模, 钻孔, 填入粘接剂, 安装铜头, 测量长度, 继续标养2d后, 放置在温度为 (20±1) ℃、湿度为 (60±5) %的干燥环境下, 用比长仪测定换算3d、7d、14d、21d、28d的干燥收缩值。

2.5 导热系数

试件尺寸:300mm×300mm×50mm, 标养28d后取出, 在指定温度下烘干至恒重, 烘干后的试样在干燥器中冷却至室温, 立即用DRY-300F导热系数测定仪测试导热系数。

3 结果与讨论

3.1 强度与密度

EPS-FC的强度、密度与EPS用量的关系见图1。从图1可以看到, EPS-FC的密度在190~205kg/m3范围内波动, 基本达到预定目标密度。EPS-FC的强度则随着EPS用量的增加而增加, 在EPS用量为23.3g/L时出现极大值0.42MPa, 此时密度为191kg/m3, 之后则随EPS用量增加而降低。

从表3给出的EPS-FC基本参数可以看到, 随着EPS用量的增加, 泡沫用量减少, 泡沫带入体系的水量减少, 泡沫混凝土最终水灰比降低, 密度增加。两方面因素的共同作用使泡沫混凝土强度大幅提高, 增加了EPS-FC复合体系的强度。由于EPS的弹性模量、强度均远小于泡沫混凝土, 无法直接贡献强度, 过多EPS颗粒的填充, 相当于在体系中形成了大量大孔。众多研究[2,12]均表明, 大孔不利于强度。因此, 尽管泡沫混凝土基体强度在EPS用量超过23.3g/L后有大幅度提高, 但这不足以弥补大孔比例增加带来的强度损失, 因而, EPS-FC表现为强度逐渐降低。

3.2 吸水率与软化系数

EPS-FC吸水率与软化系数试验结果见图2。由图2可见, EPS-FC吸水率随着EPS用量的增加而降低, 降低幅度呈阶梯状。EPS用量在0~10.3g/L范围内时, 吸水率较高 (大于95%) , 降幅较小;EPS在26.6~29.1g/L范围内时, 吸水率较低 (小于65%) , 降幅也较小;而在余下的EPS用量区间内, 吸水率随EPS用量的增加而大幅降低, 吸水率相对未加EPS的FC基体, 降幅可达34%。

上述现象同样与EPS掺入带来的泡沫混凝土基体水灰比变化、密度变化有关, 数据见表3。较高水灰比时, 水泥浆体内部微孔较多, 浆体吸水率较大;较低密度时, 泡沫混凝土泡孔较多, 泡孔连通的概率大大增加, 孔中残留的水较多, 也会使泡沫混凝土的吸水率增高。EPS的掺入, 降低了同密度EPS-FC中泡沫混凝土基体的最终水灰比, 增加了泡沫混凝土基体密度, 降低了吸水率。此外, 在EPS与泡沫混凝土的结合处形成的闭合水泥浆体壳层 (见图3, 图中EPS颗粒已被烧毁) , 减少了EPS自身的吸水量, 使EPS-FC复合体系吸水率降低。

图2中, 软化系数基本随EPS用量的增加而增加, 与吸水率呈相反的关系。普硅水泥被认为是具有良好耐水性的材料, 其净浆的软化系数通常大于0.85, 而本试验测得的各试验组软化系数均远低于0.85, 并且随着EPS用量增加 (泡沫混凝土基体水灰比降低、密度增加) 而增加, 表明超轻EPS-FC的耐水性与自身特殊的高孔隙率有关, 详细机理有待深入研究。就本试验结果而言, EPS的加入可提高超轻泡沫混凝土的耐水性, 最高可提高软化系数达28%。

3.3 干燥收缩

由于超轻EPS-FC强度很低, 铜头安置后再拆模时容易脱落, 因此, 采取了用宽边长的长方柱试件在脱模后钻孔装铜头的方法测试干缩值, 结果见图4。由图4可见, 各组试件的收缩值表现出明显的规律, 即随着EPS用量的增加, 收缩值减小, 尤其是在14d龄期后, 到28d时, EPS的引入, 相对于空白组最多可降低21%的收缩值。

EPS作为低弹模、低强度的材料, 几乎不会对EPS-FC体系的收缩产生直接影响。EPS-FC的收缩值仅由泡沫混凝土基体的收缩贡献。影响泡沫混凝土收缩值的因素包括密度、强度、水灰比等, 表3已经说明了相同EPS-FC密度下, EPS的引入带来泡沫混凝土基体参数的变化为密度增加、水灰比降低、强度大幅增加。这三个因素的改变使EPS-FC呈现图4的变化规律。

另外, 试验采用的EPS颗粒经过发泡液浸泡处理, 面干时含水率约为350%。一方面, 它提供水分使低水灰比的泡沫混凝土浆料充分水化, 有利于强度;另一方面, 在干燥过程中, 可以向硬化的泡沫混凝土浆体提供水分, 降低和延缓收缩。

3.4 导热系数

试验所用EPS颗粒长时间处于105℃下会被氧化或分解, 而在80℃下则不会, 因而采用先在80℃下烘干EPS-FC样品, 测得导热系数λ1;再在105℃下烘干, 测得导热系数λ2, 测试结果见表4。

由表4可知, 不掺加EPS或EPS掺量较低情况下, EPS-FC试件在105℃下烘干时具有更低的导热系数;在EPS掺量较高情况下, 各试验组导热系数相对于低掺量时略有增加。在80℃下烘干时测得了比105℃下烘干时更低的导热系数, 这与高温下EPS颗粒分解灰化形成的大孔中的空气对流换热有关。对于民用住宅保温的使用环境, 其使用温度一般不会超过80℃, 不会造成EPS快速分解。因此, 在普通住宅的节能降耗应用中, EPS用量对导热系数的增加较小, 不会对保温隔热造成较大的影响。

4 结论

(1) 试验所制备的200kg/m3EPS-FC, 强度随着EPS用量增加, 表现为先增加后降低, 在EPS用量为23.3g/L时出现极大值0.42MPa, 此时密度为191kg/m3。

(2) 相对于未加EPS的空白组试件, EPS的引入可降低EPS-FC吸水率达34%, 提高软化系数最高可达28%, 减少28d干燥收缩值最多达21%。

(3) EPS对80℃下烘干的EPS-FC导热系数产生的影响比105℃下烘干时的小, 不会对保温隔热造成较大的不利影响。

参考文献

[1]任先艳, 张玉荣, 刘才林, 等.泡沫混凝土的研究现状与展望[J].混凝土, 2011 (2) :139-144.

[2]K.Ramamurthy, E.K.Kunhanandan Nambiar, G.Indu SivaRanjani.A classification of studies on properties of foam con-crete[J].Cement and Concrete Composites, 2009 (31) :388-396.

[3]F.K.Akthar, J.R.G.Evans.High porosity (>90%) cementi-tious foams[J].Cement and Concrete Research, 2010 (40) :352-358.

[4]Q.Zheng, D.D.L.Chung.Microporous calcium silicate ther-mal insulator[J].Mat.Sci.Technol, 1990 (6) :666-669.

[5]T.D.Tonyan, L.J.Gibson.Structure and mechanics of ce-ment foams[J].Mater.Sci, 1992 (27) :6371-6378.

[6]扈士凯, 李应权, 罗宁, 等.泡沫自身参数对泡沫混凝土性能影响的研究[J].新型墙材, 2010 (5) :28-31.

[7]杨树新, 田斌守, 冯启彪, 等.泡沫混凝土芯材保温砌块的研制[J].新型建筑材料, 2009 (7) :46-48.

[8]何艳君.泡沫混凝土阻滞材料研发与应用[C].第二届全国泡沫混凝土技术交流会, 2010:115-122.

[9]缪正坤, 田国华, 刘伟, 等.EPS (再生) 轻集料混凝土保温砌块的研究[J].江苏建材, 2009 (4) :13-16.

[10]蔡丽朋.一种绿色混凝土砌块的研制[J].混凝土与水泥制品, 2006 (3) :56-58.

[11]丁小东.废弃聚苯乙烯泡沫塑料在建筑保温材料中的应用[J].建筑节能, 2008 (2) :38-40.

EPS混凝土第2篇

EPS混凝土的研究最早开始于20 世纪50 年代, 德、法为了解决日益严重的环境污染问题, 将废弃EPS颗粒加入混凝土中制作EPS混凝土。随后, 大量学者对EPS混凝土静态和动态力学性能进行了研究, 但由于其具有良好的抗冲击性能, 对其冲击吸能特性的研究很有必要。白二雷[1]采用分离式霍普金森压杆试验装置, 研究了EPS颗粒对混凝土的增韧效应, 探讨了EPS颗粒对混凝土的增韧机理。胡泽斌[2]分析了应变率效应以及EPS颗粒体积掺量对EPS混凝土吸能特性的影响, 探讨了能量吸收特性与试件破坏形态之间的关系。丁国博等[3]采用SHPB试验装置研究了EPS混凝土缓冲吸能特性, 试验结果表明: 应变率增加, EPS混凝土的缓冲吸能特性近似呈线性增加, 应变率效应显著。但目前关于EPS混凝土冲击吸能特性的研究还较少, 对其进行研究具有重要意义。

2 试验结果与分析

按照EPS颗粒体积掺量的不同将EPS混凝土试件分成5 组。每组EPS混凝土试件采用三种不同气压进行冲击压缩试验。采用单位体积混凝土吸收冲击应力波的能量大小, 即比能量吸收a来表征EPS混凝土的冲击吸能特性[4]:

其中, A和As分别为压杆和试件的横截面面积; C为压杆弹性纵波波速; E为压杆弹性模量; ls为试件厚度; εi, εr, εt分别为入射、反射、透射应变。

试验结果见表1, 表中的平均应变率为试件从应力均匀性时刻到试件破坏时刻之间的应变率平均值。

3 EPS混凝土冲击吸能特性分析

根据表1 绘制EPS混凝土比能量吸收与应变率的关系, 见图1。

从图1 可看出, 随着应变率的增加, 混凝土的比能量吸收逐渐增加, 具有明显的应变率效应, 这主要是由于冲击荷载作用下, 混凝土内部出现裂纹并且继续扩展, 应变率越高, 冲击的荷载越大, 单位体积的EPS混凝土产生的裂纹数目就越多, 需要的能量就越多。当EPS颗粒体积掺量在10% ~ 30% 之间时, EPS混凝土冲击吸能特性与普通混凝土相比有所提高, 这是因为EPS颗粒内部存在大量孔腔结构, 具有良好的能量吸收特性。当EPS颗粒体积掺量在10% ~ 30% 之间, 应变率在20 s- 1~ 70 s- 1之间, 随着EPS颗粒体积掺量的增加, 混凝土的冲击吸能特性有所增加, 应变率越大时, EPS混凝土的缓冲吸能特性的增加随EPS颗粒体积掺量的增加越明显, 当应变率为60 s- 1左右时, EPS颗粒体积掺量为30% 的EPS混凝土的能量吸收特性最优。但当EPS颗粒体积掺量达到40% 时, 由于掺加过多的EPS颗粒, 混凝土在制备过程中很难搅拌均匀, 离析现象严重, 在混凝土中造成大量孔隙, 同时界面粘结性变差, 使混凝土内部所形成的孔腔结构不均匀性加剧, 从而导致EPS混凝土的冲击吸能特性迅速降低, 且其冲击吸能特性远小于普通混凝土。

4 结语

1) 相同EPS颗粒体积掺量下, 混凝土比能量吸收随应变率增加而逐渐增大, 应变率效应明显。

2) 当EPS颗粒体积掺量在10% ~ 30% , 应变率在20 s- 1~70 s- 1之间, 应变率越大时, EPS混凝土的缓冲吸能特性的提高随EPS颗粒体积掺量的增加越明显, 当应变率为60 s- 1时, EPS颗粒体积掺量为30% 的EPS混凝土的能量吸收特性最优。

参考文献

[1]白二雷, 许金余, 高志刚.冲击荷载作用下EPS混凝土动态性能研究[J].振动与冲击, 2012, 31 (13) :53-57.

[2]胡泽斌, 许金余, 彭高丰, 等.冲击荷载作用下聚苯乙烯混凝土的吸能特性[J].硅酸盐学报, 2010, 38 (7) :1173-1178.

[3]丁国博, 许金余.早强EPS混凝土动态压缩力学行为的SHPB试验研究[J].混凝土, 2011, 255 (1) :28-33.

EPS混凝土第3篇

关键词：EPS模块,保温与结构一体化,超高层低能耗建筑,保温与结构同寿命

1前言

哈尔滨鸿盛房屋节能体系研发中心是一家民营科研机构 (省级工程技术中心) , 是哈尔滨鸿盛集团 (国家住宅产业化基地) 的全资子公司, 专门从事保温与结构一体化低能耗工业与民用建筑建造技术研发和相关配套部品的产业转化。将200余项自主知识产权的专利技术全部实现产业化;东莞市万科建筑技术研究有限公司系万科集团 (国家住宅产业化基地、深市股票交易代码000002) 的全资子公司。主要从事建筑技术研究和推广应用。为万科集团房地产业的创新发展提供动力和保障。鸿盛—万科通过协同创新, 运用理论计算与计算机仿真模拟 (BIM技术) 施工工法及生产工艺有机结合, 研发并生产出的具有我国完全自主知识产权、与现浇混凝土剪力墙结构有机融为一体的EPS模块和相关配套部品, 形成了EPS模块外墙夹芯保温现浇混凝土剪力墙系统——保温与结构一体化低能耗建筑建造成套技术, 并会同省内外科研院所和相关专家 (产学研相结合) 制定了相关的工程建设标准, 为该技术的推广应用奠定了坚实的基础何可靠的技术支撑。

现已发行的工程建设标准, 尚有5个省市的地方标准正在审批中。

2 EPS模块夹芯保温现浇混凝土剪力墙结构技术内涵

2.1 EPS模块夹芯保温现浇混凝土系统的定义及性能指标

2.1.1将模块经积木式相互错缝插接拼装成现浇混凝土墙体的夹芯保温层, 通过连接桥和组合配件将内外两侧模板连接和紧固, 形成模块外侧有50mm、内侧有符合结构墙体厚度的两道空腔模板组合;在空腔内按设计要求置入钢筋和金属热镀锌电焊网、浇筑混凝土, 待混凝土达到拆模临界强度, 拆除墙体内外两侧模板, 由此所构成模块外侧有50mm厚现浇混凝土防护面层、内侧有符合结构要求的承重墙体, 简称为夹芯保温现浇系统或系统。

2.1.2系统性能指标应满足下列要求:

1) 能适应结构墙体正常变形而防护层外表面不产生裂缝或空鼓;

2) 能长期承受系统自重而与结构墙体不产生开裂或脱落;

3) 能耐受全寿命周期内室外气候长期反复作用而不破坏;

4) 在规定的抗震设防烈度下系统不应从结构墙体上剥离;

5) 具有构造防火措施和承受火焰辐射能力;

6) 具有满足使用要求的防水和防渗透性能;

7) 组成材料应具有物理化学稳定性;所有相邻组合材料彼此相容并具有防蚀性和防生物侵害能力 (鼠害、虫害) 。

2.2系统组成材料的基本规定

2.2.1模块的定义:模块应按建筑模数、建筑构造、节能标准、施工工艺的需求, 并与现浇混凝土剪力墙结构和生产工艺有机结合, 采用电脑控制全自动生产设备和专用模具高温真空一次成型制造。

2.2.2连接桥的定义:将模块和模板 (组合钢模板或大模板) 连接组合成直板形、角形、T形和弧形等不同形状的空腔构造, 并限制模块位移和保证空腔构造几何尺寸准确的非金属杆件, 模块和连接桥的分类及性能指标

2.2.3模块表观密度应为30kg/m3, 允许负偏差不应大于1kg/m3。

2.2.4模块的类别:分普通模块和石墨模块两种。

普通模块:用可发性聚苯乙烯珠粒加热发泡后, 通过专用的电脑控制全自动设备一次加热成型而制得的具有闭孔结构、周边有矩形插接企口、内外表面有均匀分布燕尾槽、符合3M建筑模数、并与混凝土剪力墙结构有机结合的聚苯乙烯泡沫塑料型材或构件, 简称模块。

石墨模块:用石墨可发性聚苯乙烯珠粒经加热发泡后, 按Ⅰ型EPS空腔模块的生产工艺和建筑用途制造、外观呈灰黑色的聚苯乙烯泡沫塑料型材或构件, 简称模块。

2.2.5模块性能指标应符合表2.2.5的规定。

2.2.6模块几何尺寸允许偏差应符合表2.2.6的规定。

2.2.7连接桥力学性能指标应符合表2.2.7的规定。

2.2.8电焊网性能指标应符合表2.1.7的规定。

2.3模块的规格形状用途

2.3.1直板模块应符合下列规定:

规格 (mm) :长300、900, 高300和600, 厚60、70、80、100、120、150、180、200、250。

形状: 外观呈直板矩形, 内外表面按一定模数竖向有均匀分布的燕尾槽, 周边有两道矩形企口, 上端企口位置上每间隔300mm有一个连接桥固定插口, 如图2.3.1-1~ 2所示。

(mm)

用途:用于夹芯保温层。

2.3.2角形模块 (阳角、阴角) 应符合下列规定:

规格 (mm) :阳角和阴角模块均分大角模块和小角模块两种, 其边长均由组合钢模板的角模边长和混凝土墙体厚度及模块的厚度决定, 大角模块与小角模块边长差300, 高300和600, 厚60、70、80、100、120、150、180、200、250。

形状:阳角和阴角模块的外观均呈等边直角形, 内外表面按一定模数竖向有均匀分布的燕尾槽, 周边有两道矩形企口, 大阳角模块上端企口位置处有3个连接桥固定插口, 小阳角模块上端企口位置处有两个连接桥固定插口, 其间距均为300mm;大阴角模块上端企口位置处有两个连接桥固定插口、小阴角模块上端企口位置处有1个连接桥固定插口;其间距均为300mm, 如图2.3.2-1~4所示。

用途:用于夹芯保温层。

2.3.3任意角和异形模块应符合下列规定:

1—连接桥固定插口;2—矩形企口;3—燕尾槽;4—商标标识

1—固定连接桥插口;2—燕尾槽;3—矩形企口;4—商标标识

1—固定连接桥插口;2—矩形企口;3—燕尾槽;4—商标标识

规格 (mm) :长度和宽度根据房屋外墙各种转角的类型确定, 厚度60、70、80、100、120、150、180、200、250;

形状:按房屋外墙建筑造型的需求, 用模块切割器由现场或工厂化单独加工制作。

用途:夹芯保温层。

2.3.4弧形模块 (外弧形和内弧形) 应符合下列规定:

规格 (mm) : 长 ( 弧长) 900, 高300、450、600, 厚60、70、80、100、120、150、180、200、250。

形状: 外观呈弧形, 分外弧形和内弧形两种, 内外表面按一定模数竖向有均匀分布的燕尾槽, 周边有双道矩形企口, 上端企口位置有间距均为300mm的3个连接桥固定插口;外弧形和内弧形模块除两端的两道竖向企口的方向不同外, 其它均相同, 如图2.3.4-1~2所示。

用途:用于夹芯保温层。

2.4组合配件的规格形状用途

2.4.1夹芯型连接桥

1夹芯Ⅰ型连接桥

规格: 长度和截面按模块厚度及混凝土墙体厚度不同而变化。

用途: 用于固定模块和电焊网及控制空腔构造厚度尺寸准确。

形状:外观呈条状异形, 如图2.4.1-1。

1—固定插片;2—钢丝网固定端;3—连接插片;4—连接杆

2夹芯Ⅱ型连接桥

规格:长度为50mm、圆盘直径100mm。

用途:用于固定模块和电焊网及控制空腔构造厚度尺寸准确。

形状:外观呈圆状异形, 如图2.4.1-2。

1—大托盘;2—插销孔;3—固定插片;4—钢丝网固定端

2.4.2自由型连接桥

1自由Ⅰ型连接桥

规格:圆盘直径100mm、长度和截面尺寸按混凝土墙体厚度不同而变化。

用途:用于固定模块和控制空腔构造厚度尺寸准确。

1—固定插片;2—钢丝网固定端;3—连接插片;4—连接杆

1—螺杆;2—螺帽;3—E 形扣件;4—塑料套管

形状:外观呈圆状异形, 如图2.4.2-1。

2自由Ⅱ型连接桥

规格:长度为50mm、圆盘直径100mm。

用途:用于固定模块和控制空腔构造厚度尺寸准确。

形状:外观呈圆状异形, 如图2.4.2-2。

2.4.3拉结钢筋

规格:直径不小于8mm, 其长度根据模块厚度不同而变化。

用途:用于锁定电焊网和保证混凝土防护面层在罕遇地震作用下出平面稳定。

形状:外观呈条状L形, 如图2.4.3。

2.4.4对拉螺栓

规格:直径一般为12mm或16mm, 长度根据模板、模块和混凝土墙体厚度不同而变化。

1—大托盘;2—插销孔;3—固定插片;4—钢丝网固定端

1—凸槽; 2—凹槽

用途:用于锁定空腔构造, 混凝土浇筑时空腔构造不变形、复合墙体厚度尺寸准确。

形状:外观呈条状螺杆形, 如图2.4.4。

2.4.5企口防护罩

规格 (mm) :长200、宽与模块厚度相同;

用途:用于空腔构造组合时保护模块上端的企口完整无损。

形状:外观呈直条形, 断面与模块上端企口形状完全吻合, 并随着模块厚度和上端企口的变化而变化, 如图2.4.5。

2.4.6企口防护条

规格 (mm) : 长900、高100、宽度是由模块厚度决定;

用途:同B.1.7。

形状:外观呈直条双面楔形和矩形的组合形, 下端有与直板模块或直角模块上端企口密闭插接的凹槽, 如图2.4.6。

1—大托盘; 2—插销孔;3—连接杆;4—小托盘

1—短边; 2—长边

1—左右企口;2—下端凹槽;3—双向楔形坡口

1—夹芯Ⅰ型连接;2—结构墙体;3—拉结钢筋;4—电焊网;5—防护面层;6—模块

1—直板模块;2—夹芯Ⅰ型连接桥;3—直角模块;4—夹芯Ⅱ型连接桥

2.5模板

2.5.1空腔构造模板的种类和规格应与模块和连接桥配套, 且宜就地取材。

2.5.2空腔构造内外两侧所用的模板种类一般分为组合模板、大模板 (钢制或木制) 和异形模板三种, 其规格和技术性能均应符合相关标准的规定。

2.6设计

2.6.1复合墙体热工计算时, 传热系数应采用外墙平均传热系数计算, 模块厚度计算取值应为10mm的整倍数, 且与附录A相吻合。

2.6.2系统应选用表观密度30kg/m3的模块做保温层, 模块导热系数修正系数a=1.05。

1—夹芯Ⅰ型连接桥;2—结构墙体;3—自由Ⅰ型连接桥;4—防护面层;5—电焊网;6—模块;7—拉接钢筋;8—夹芯Ⅱ型连接桥;9—锚固钢筋;10—基础地梁

1—外侧模板;2—电焊网;3—48 钢管;4—E 形扣件;5—对拉螺栓; 6—内侧模板;7—夹芯Ⅰ型连接桥

2.6.3外墙悬挑构件如雨篷、挑板、空调机搁板等热桥部位, 应采用厚度不小于40mm的模块做底模, 与悬挑的混凝土结构一同现浇。

2.6.4系统的燃烧性能为不燃烧体。

2.6.5系统内50mm厚自密实现浇混凝土防护面层内应设置电焊网和拉结钢筋, 其构造设计应符合如下要求:

1电焊网格为50mm×50mm、网丝直径不小于2.0mm;

2拉接钢筋采用直径不小于8mm的Ⅱ级钢, 其外观呈直角L形, 短边长度不小于30mm, 锚入混凝土墙体内的长度不小于80mm, 每平方米不少于6个, 并应均匀分布, 电焊网保护层不小于15mm, 该部位墙身构造设计如图2.6.5所示。

1—结构墙体;2—自由 I 型连接桥;3—门窗防护面层;4—模块;5—拉结钢筋;6—电焊网;7—夹芯 II 连接桥;8—泡沫玻

1—拉结钢筋;2—外侧模板;3—电焊网;4—E 形扣件;5—48 钢管;6—内侧模板;7—夹芯Ⅰ型连接桥;8—对拉螺栓

2.6.6现浇混凝土防护面层应坐在基础地梁或现浇混凝土底板上, 其内应设置直径为6mm、间距500mm、锚入防护面层内的长度不应小于60mm的锚固钢筋, 如图2.6.6所示。

2.6.7外墙门窗上口内侧复合墙体的外露端头, 应使用厚度不小于20mm泡沫玻璃板密闭覆盖, 如图2.6.7所示。

1—企口防护条;2—E 形扣件;3—钢丝网;4—防护板 5—模块;6—钢丝网;7—夹芯Ⅱ型连接桥;8—自由Ⅰ型连接桥;9—Φ48 钢管;10—斜支撑;11—夹芯Ⅰ型连接桥;12—对拉螺栓;13—内侧模板;14—模板限位桩;15—紧固搬把;16—斜支撑固定座

1—膨胀 (或固定) 螺栓;2—固定钢板;3—固定插销

1—防护面层;2—模块企口;3—模块;4—发泡材料封堵;5—结构墙体;6—水泥砂浆封堵

2.7施工

2.7.1系统在施工前应做好下列准备工作:

1施工人员已进行了上岗前的施工技术培训;

2系统组成材料的技术性能经核对和检测符合本规程和相关标准的规定。

3应预先 (常温15天以上) 采用与实际工程相同的组成材料和施工工艺, 模拟房屋转角做一面面积不小于10m2的样板墙, 由检测单位对其外观、阴阳角方整、表面平整度和立面垂直度、保温层位置等进行达标测试, 测试的结果应经建设、设计、施工、监理各方确认后, 方可进行大面积施工;

4熟悉施工图纸, 充分了解建筑物各部位的节点构造, 并根据施工图标注的各部位尺寸绘制模块安装排列和空腔构造组合图, 按图施工 (各种形状的空腔构造组合图详见附录C) ;

2.7.2当门窗墙垛的模数与模块的模数不吻合时, 应使用切割器按所需要的规格和形状现场加工, 事先编号配模。不得用手锯切割模块, 不得平口对接缝组合;

2.7.3系统施工工艺流程应按下列顺序进行:

基础梁或楼地面表面找平和抄测放线及按线设置模板限位桩→绑扎钢筋→夹芯保温层组合→电焊网安装→夹芯Ⅰ型和夹芯Ⅱ型连

接桥安装→模块打孔 (穿墙螺栓孔) 和空腔构造支护及防护条安装→楼面模板支护→分类别和分层次浇筑混凝土墙体→绑扎楼面钢筋→楼面混凝土浇筑→拆除复合墙体内外两侧模板和防护条→对拉螺

栓贯通孔封堵→继续上一层施工。

2.7.4模块上下错缝插接组合, 第一层模块底部应加设夹芯Ⅱ型连接桥, 并与夹芯Ⅰ型连接桥的垂直间距为500mm。在墙体阳角转角处, 夹芯Ⅱ型连接桥与夹芯Ⅰ型连接桥的水平间距为200mm或250mm, 端头的十字豁口应相互对应, 如图2.7.4所示。

2.7.5当混凝土的浇筑顺序为先外后内时, 应在墙垛左右两侧和夹芯Ⅰ型连接桥上下间, 加设自由Ⅰ型连接桥, 构成300mm×300mm的连接桥网格;当混凝土的浇筑顺序为先内后外时, 应在墙垛左右两侧和夹芯Ⅰ型连接桥上下间, 应加设自由Ⅱ型连接桥, 构成300mm×300mm的连接桥网格。

2.7.6将电焊网置入夹芯连接桥端头的十字豁口, 用固定插片锁定。电焊网对接处用火烧丝辅助搭接绑扎, 同时按设计要求在上下夹芯连接桥的中间对应加设L形拉结钢筋与电焊网通过火烧丝绑扎固定。

2.7.7空腔构造加固和支护应符合下列要求:

1内侧模板限位桩已按线设置完毕;

2用水平钢管通过对拉螺栓将内外两侧模板 (胶合板、竹帘板、组合模板、大模板等) 紧固, 锁定螺栓的搬把力不应小于0.1k N;对拉螺栓的设置数量每平方米不少于两个;

3对拉螺栓应水平穿过空腔构造, 穿过模块的螺栓贯通孔应使用Ⅱ型切割器打孔, 含在空腔构造内的螺栓杆用硬质塑料套管防护, 如图2.7.7-1~ 2所示。

4空腔构造垂直度支护和校正时 (图2.7.7-3) , 先将两个斜支撑固定座 (图2.7.7-4) 通过两个M12膨胀螺栓和M10连接螺栓分别锚固和固定在楼地面和模板外侧上端的两根水平钢管上, 再将斜支撑杆的两端分别插入两个固定座内, 调整斜支撑的可移动导杆校正垂直度, 斜支撑设置数量每一墙垛不少于两个、支撑点在空腔构造顶端。

2.7.8混凝土浇筑前空腔构造内无杂物;企口防护条已安装在模块顶端的矩形企口上;竖向受力钢筋和电焊网的位置已用垫块校正;现浇混凝土楼面板的模板已支护完毕。

2.7.9当采用先外后内的混凝土浇筑施工工艺时, 应先将50mm厚防护面层用自密实混凝土一次性浇筑至楼面板上皮, 再将结构墙体用预拌混凝土一次性浇筑至楼面板下皮;当采用先内后外的混凝土浇筑施工工艺时, 应先将结构墙体用预拌混凝土一次性浇筑至楼面板下皮, 再将50mm厚防护面层用自密实混凝土一次性浇筑至楼面板上皮。绑扎楼面板钢筋, 一次性整体浇筑楼面板混凝土。

2.7.10混凝土达到拆模强度, 将对拉螺栓从复合墙体中抽出, 拆除内外两侧模板和模块上端的防护条, 从模块一侧用燃烧性能不低于B2级的发泡保温材料将对拉螺栓的贯通孔封堵, 堵孔位置应准确, 深度不应小于模块厚度, 如图2.7.10所示。

3 EPS模块外墙夹芯保温现浇系统科技创新点

1卓越的性能指标。

模块采用高温模腔一次成型, 抽真空加冷却脱模, 使模块在模腔内完成收缩变形, 产品熔结性均匀、性能指标稳定、几何尺寸准确 (正误差为0;负误差不大于0.5mm) , 与传统制造工艺生产的聚苯板比较 (相同的表观密度) , 主要性能指标均有大幅度升级, 使模块的厚度减薄35%、压缩强度提高2倍、拉拔强度提高3倍, 混凝土浇筑和振捣保温层厚度均不会变化;

2创新的空腔构造组合, 安装便利, 易施工性强, 降低成本。

由于设置了专用连接桥, 使空腔构造内的模块夹芯保温层位置精准, 混凝土分腔、分类别一次性整体浇筑至设计层高的施工技术 (工法) , 不但防护面层和结构墙体厚度均匀、内外表面表平整、复合墙体截面尺寸准确, 而且只是防护面层用自密实混凝土, 结构墙体仍然采用预拌商品混凝土, 减少了4倍以上自密实混凝用量, 节约了建设成本;电焊网通过专用连接桥可靠的外挂连接和拉结钢筋辅助增强连接组合构造, 取代了传统的钢丝网架腹丝穿透保温板连接方式, 模块保温层无需再乘1.5导热系数修正系数, 较钢丝网架保温板的厚度减薄近50%, 不但有效增加了房屋的使用面积、又降低了建造成本;

3无组合缝热桥。

模块设有整体大小转角, 四周边设有矩形插接企口, 而且上下企口之间采用了“紧配合”的制造技术, 使得组合后的模块保温层表面平整和组合缝100% 密闭紧固;

4系统可靠的安全性。

模块内外表面均匀分布的燕尾槽与现浇混凝土结构墙体和防护面层构成有机咬合, 经几十组试验证明, 系统面内剪切强度的最小值大于系统自重37倍;系统面外剥离强度最小值 (无拉结钢筋时) 大大于在罕与地震作用下计算值;

5系统广泛的适用性。

采用该系统组合的复合墙体为不燃烧体, 可广泛用于民用建筑。同时不仅适用于施工现场的外墙夹芯保温现浇混凝土系统, 也适用于工厂化预制混凝土夹芯保温墙面板 (PC板) , 它是我国夹芯保温现浇混凝土系统施工技术 (工法) 的创新与发展。

4工程应用

EPS混凝土第4篇

EPS钢丝网架板现浇混凝土外墙外保温施工工法, 是在混凝土墙体浇筑前, 将钢丝网架EPS聚苯板 (以下简称保温板) 置于外模板内侧, 使得保温板与混凝土基层一次浇筑成型, 保温板外侧的钢丝网架表面经过找平处理后, 可以施工涂料面层或者粘贴面砖材料。该技术是建设部推广应用的新工艺新技术之一, 既能有效的解决了混凝土外墙外保温的开裂问题, 又提高了保温板与饰面层之间的粘结力, 目前已得到较为广泛地应用。

2 工艺特点

保温板与外墙混凝土基层一次浇筑成型, 与墙体紧密结合无缝隙、不滑坠、不开裂、不脱落。采用专制的非金属限位卡具, 保证了钢筋、保温板的位置, 有效的保证了混凝土墙体的截面尺寸。与主体结构施工同步进行, 施工方便、安全, 且墙体外模板易于拆除。外保温板对浇筑的混凝土可起保温作用, 混凝土质量更有保证。抗裂保护层的设置, 解决了外墙开裂的问题, 可以彻底解决多年以来外墙外保温龟裂问题, 提高整个体系的耐候性, 延长了保温体系和建筑物的使用寿命。外装饰选择的灵活性大, 经过对保温板外侧的钢丝网架表面进行找平处理后, 既可以施工涂料面层, 也可以粘贴面砖。与后挂保温施工的做法比较, 整体性好, 抗风压, 抗震性好, 保温层与基层、保温层与饰面层粘结牢固, 外墙防水性能好。施工工序少, 工艺简单, 施工效率高, 节省了人力, 缩短了工期。

3 工艺原理

将保温板置于将要浇筑的混凝土墙体外模板内侧, 并进行固定, 保温板的斜插丝伸出板芯部分插入将要浇筑的混凝土内, 并以锚筋与钢丝网架固定作为保温板的辅助固定措施, 斜丝和锚筋锚入将要浇筑的混凝土内, 使保温板与混凝土外墙成为一体。

保温板现浇混凝土外墙外保温体系基本构造图见图1。

装饰面层为涂料时, 在保温板钢丝网架的一面用粘结砂浆进行找平, 再采用抗裂砂浆及柔性腻子进行面层处理;装饰面层为面砖时, 在钢丝网架的一面用聚合物水泥砂浆找平, 再采用柔性粘结剂粘贴面砖。

按照“两加强, 一同时, 一确保”的原则进行施工, 即加强保温板与基层之间的粘结力, 外墙面砖和保温板之间的粘结力, 保温板与主体结构混凝土同时施工, 确保外墙外保温体系施工质量。

4 施工工艺流程及操作要点

1) 墙体钢筋绑扎。绑扎钢筋时, 墙体钢筋应逐点绑扎, 钢筋弯钩应朝向混凝土内, 绑扎丝丝头应弯入墙体内侧, 以避免戳破保温板。绑扎钢筋时不得碰撞预埋件, 若碰动时应按照设计位置重新固定。

2) 保温板安装。墙体钢筋绑扎验收合格后, 方可进行保温板安装。按照设计要求的墙体厚度, 在楼地面上弹出保温板位置线和模板线, 在钢筋骨架上支设混凝土保护层垫块, 同时按照标线由边侧向中间、先大面后小面和洞口的原则, 依次排放保温板。相邻保温板之间的企口拼接缝用专用聚苯板胶粘剂粘结, 见图2。

3) 穿L形、U形锚筋、接缝处角网、平网安装和细部节点处理。保温板就位后, 依照规范要求, 依次在每块板上采用L形6的钢筋固定, 并使得6钢筋伸入墙内不小于100 mm, 钢丝网架侧的弯锚长度不小于30 mm, 并用扎丝将6钢筋分别与墙体钢筋和保温板钢丝网架绑扎牢固。保温板垂直拼缝处采用平网, 并采用U形6钢筋穿过保温板150 mm固定, 间距同L形钢筋间距, 平网与钢丝网架用20号铁丝绑扎。L形6钢筋位置如图3所示。根据防火规范要求, 外墙保温板必须按照楼层高度每层断开, 互不连接。在阴阳角、门窗和洞口四角以及其他重要节点处安装附加网片, 附加网片尺寸为200 mm×400 mm, 与窗角呈45°;保温板拼缝处采用平网, 平铺200 mm宽的附加钢丝网, 阴阳角附加钢丝网片为L形, 且应预先冲压成型, 每边宽度不小于100 mm。附加网片与保温板上的网片必须用扎丝绑扎牢固。保温板安装完毕后, 经自检、互检、交叉检验收合格后, 再报请监理工程师进行验收, 并做好相关验收记录。保温板安装定位经验收合格后, 在墙体适当位置安装一定数量的非金属限位卡具, 以保证模板、保温板和钢筋的位置。限位安装示意图见图4。墙体预埋预留孔洞, 在保温板上用专用开孔机械开孔洞。

4) 模板安装。模板安装前, 钢筋和保温板及预埋预留经验收合格后, 先清理墙体内的碎片垃圾。模板安装时, 采用先外后内、先长墙后短墙、先节点后整体的原则进行, 安装时注意限位卡具的位置, 使外侧模板紧贴保温板, 又不会挤靠保温板。模板就位后, 调整好模板垂直度与板缝, 用对拉螺栓穿过保温板, 根据螺栓位置, 先用钢筋从内侧向外侧旋转穿过保温板, 再穿对拉螺栓, 以连接墙体内外侧模板, 拧紧螺栓。模板安装示意图见图5。门窗洞口及模板拼缝处应粘贴海绵胶条。模板安装完毕后, 与保温板安装一致, 同样须经自检、互检、交叉检验收合格后, 再报请监理工程师进行验收, 并做好相关验收记录。

5) 混凝土浇筑。浇筑墙体混凝土前, 保温板顶部必须采取保护套进行遮挡保护措施, 保护套安装见图5。混凝土下料时, 严禁对着保温板冲击。振捣混凝土时, 严禁将振捣棒紧靠保温板。

6) 模板拆除。混凝土达到规定要求的强度后方可拆模。拆模时遵循先外后内, 先大面后节点的原则, 拆模时注意对保温层的保护, 避免挤压刮碰, 切忌重物撞击保温板。模板拆除后, 应及时修整墙面、边和角, 用保温砂浆修补有缺陷的保温板表面。拆模后, 外墙面保温板表面清除干净, 无灰尘、油渍和污垢。

7) 装饰面的基层处理。a.基层清理。抹灰前, 首先应将保温板板面上的浮浆、杂物以及油渍和污垢清理干净, 并用靠尺初步检查保温板墙面的平整度。b.基层找平抹灰。饰面面层为面砖的基层, 采用聚合物水泥砂浆找平, 饰面面层为涂料的基层, 采用非保温的粘结砂浆找平。找平时须按照分层、多遍的方式将基层进行找平, 但每层厚度不能大于10 mm, 各层抹灰之间必须粘结牢固, 无脱层现象, 最终抹灰面层应光滑洁净, 压槎平整, 线条顺直。

8) 装饰面面层施工。a.饰面面砖施工。面层砖施工顺序:测量→放线→挂基准线。测量放线:找出基准点, 自上而下垂直挂基准钢丝线。砂浆配制:抹灰聚合物砂浆, 严格按材料配合比配制。在抹灰时:抹灰层进行分层次进行, 将钢丝网完全包覆于抹面层中, 严格控制抹面层厚度, 误差在3 mm为宜。b.涂料面层施工。抹灰层用粘结砂浆分层找平, 在粘结砂浆终凝干燥后, 再用抗裂砂浆进行罩面施工, 最后进行涂料面层施工。

5 技术措施

保温板采用规格满足现场施工及操作方便的要求, 同时必须尺寸方正、厚度一致、物理性能和外观尺寸均合格的产品。各部位的保温板施工时, 宜采用整板整贴, 不要使用碎板。保温板中使用的各固定、锚栓等构配件尺寸合乎规范及设计要求。保温板随模板工程一起进行平整度及垂直度验收。墙体浇混凝土时, 往墙内灌灰应使用木挡板遮住保温板和钢模板之间的接缝, 并用方木顶住保温板和内模板, 使外保温板和钢模板之间紧密结合。

6 结语

EPS钢丝网架板现浇混凝土外墙外保温系统属工厂化生产, 现场人工安装, 其施工便捷、工序简单。采用该施工方法可有效降低能耗, 缩短工期, 降低工程成本。

与传统的后贴法相比较, 可减少一道混凝土基层的水泥砂浆找平工序, 可有效避免找平层裂缝、空鼓等质量缺陷, 同时可避免保温板因粘结不牢脱落等质量缺陷。

与主体结构同时施工, 施工不受季节、气候影响, 主体结构完工则保温板安装完毕, 加快了施工进度。

参考文献

[1]GB 50300-2001, 建筑工程施工质量验收统一标准[S].

[2]GB 50411-2007, 建筑节能工程施工质量验收规范[S].

[3]RISN-TG001-2005, 建筑外墙外保温技术导则[S].

[4]JGJ 144-2004, 外墙外保温工程技术规程[S].

[5]02J121-1, 外墙外保温建筑构造 (一) [M].北京:中国计划出版社, 2001.

EPS混凝土第5篇

再生聚苯乙烯(EPS)是指用专业的破碎机将工业白色污染(聚苯乙烯泡沫),破碎成粒径相当于原发性聚苯乙烯泡沫颗粒。近年来, EPS颗粒作为优良的保温隔热材料,部分或全部取代混凝土中的轻集料,形成EPS混凝土或EPS保温砂浆,在建筑领域中得到了快速应用。再生EPS保温砂浆变废为宝, 符合环保和绿色建筑的要求, 实现建筑节能65%以上的同时, 可确保建筑的使用寿命和防火安全。 EPS混凝土保温板取代有机保温材料在建筑节能中已是大势所趋,市场逐步扩大。EPS保温砂浆是以水泥为主料的不燃材料,耐火极限大于2h,可达A级防火标准,可以满足一般建筑的防火要求。国内外对EPS保温砂浆已经进行了不少研究,包括原料配比[1,2,3,4]、外加剂[5]、粘结剂[6]、纤维[6]、成型工艺[7]、掺合料[8]等对EPS保温砂浆力学和物理性能的研究。本文在前人研究的基础上,参照GB/T 14684-2011《建设用砂》中关于用砂级配的要求,采用人工适配的方法优化再生EPS颗粒级配, 以制备综合性能高的EPS保温砂浆。

1 再生聚苯乙烯泡沫级配理论

再生聚苯乙烯级配用筛分试验进行确定。筛分试验是用一套孔径(净尺寸) 为4.75mm、2.36mm1.18mm、600μm、300μm及150μm的标准筛将500绝干再生聚苯乙烯泡沫由粗到细依次过筛,然后称得余留在各个筛上的筛余量,计算出分计筛余量a1、a2、a3、a4、a5和a6(各筛上的筛余量占砂样总量的百分率)及累计筛余量A1、A2、A3、A4、A5和A6。细度模数按下式计算:

按细度模数, 将再生聚苯乙烯泡沫分成粗粒径、中粒径、细粒径3 种规格:MX=3.7~3.1 为粗粒径;MX=3.0~2.3 为中粒径;MX=2.3~1.6 为细粒径。

对细度模数为3.7~1.6 的再生聚苯乙烯颗粒颗粒级配应符合表1 中任何一个级配的要求,除4.75mm和600μm筛号外, 其余筛余量允许有少量超出分区界线,但超出量应≤5%。如果处理得到的再生聚苯乙烯颗粒不符合级配的要求,可以用人工适配的方法来改善,将不同组分按比例掺和使用。

2试验

2.1 原材料及配比

水泥:42.5 级普通硅酸盐水泥。

再生EPS颗粒:采用专业破碎机,破碎粒度≤5mm,表观密度约13~20kg/m3。破碎甲、乙两种组分的EPS颗粒级配见表2。

甲:由公式(1)算得细度模数为2.14,则为细粒径颗粒,将表2 与表1 规定对比,甲组分属于3 区,但600μm筛上的累计筛余量不合格, 级配不合格;乙:由公式(1)算得细度模数为3.17,则为粗粒径颗粒,将表2 与表1 规定对比,乙组分属于1 区,参照表1,级配不合格。

将甲、乙按30%、70%搭配后所得颗粒记为丙可算出其细度模数为2.86, 为中粒径颗粒, 由表得该组分属于2 区。

粘结剂:采用市售白乳。

引气剂:采用自制引气剂。

水:饮用自来水

粉煤灰:盐城某公司提供的粉煤灰。

2.2 试样制备

首先向再生聚苯乙烯泡沫中加入白乳胶并拌合均匀,然后将水泥、界面剂、水、引气剂依次加入到50L高速旋转的搅拌机,搅拌2min后,加入聚苯乙烯泡沫和白乳胶的混凝物, 继续搅拌2min后得到新拌砂浆,浇入模板中成型,48h后拆模,将试件置于温度为(20±2)℃、相对湿度为(60±3)% 的环境中养护到28d进行相关试验。

2.3 性能测试

强度测试: 抗压强度测试试件尺寸为70mm×70mm×70mm, 抗折强度测试试件尺寸为160mm×40mm×40mm,测试仪器为无锡某仪器有限公司生产的KZ-5000 型电动抗折试验机。

和易性测试: 参照JGJ/T 70—2009《建筑砂浆基本性能试验方法标准》测试稠度。

干密度: 试样尺寸300mm×300mm×30mm,试验方法参照JGJ 51—2002《轻骨料混凝土技术规程》。

吸水率、软化系数试验: 试件尺寸为70mm×70mm ×70mm,试验方法参照JGJ 51—2002 进行。

导热系数测试: 采用湖南某仪器仪表有限公司生产的DRXL-1 导热系数测试仪进行测试。

粘结强度测试: 参照DIN 18555—5 标准测试28d后的粘结强度。

3结果分析与讨论

3.1试验结果

试验中,采用专业破碎机分两次破碎,分别得到级配不同级配的EPS甲和乙; 将甲、乙按30%、70%混合后得到丙。再生EPS保温砂浆配比见表3,试验结果见表4。

g/L

3.2试验分析

3.2.1 再生EPS级配对强度的影响

图1 为甲、乙、丙三组试验强度的对比。

从图1 可以看出,丙的抗压强度、抗折强度、粘结强度都优于甲、乙,这是由于在EPS保温砂浆中,EPS的体积掺量在80%以上,因而EPS颗粒的粒径及级配对EPS保温砂浆的性能有着很大影响。丙(中粒径、级配2 区)制作的保温砂浆,水泥和粉煤灰分布更为均匀,结构更密实,可形成更紧实的握裹力。

3.2.2 再生EPS级配对砂浆和易性的影响

EPS保温砂浆施工和易性好坏由包裹EPS颗粒水泥浆体的量决定,而EPS颗粒之间的孔隙率和总表面积将决定水泥浆体的需求量,若水泥浆体数量不足,保温砂浆的施工和易性难以保证。单纯增加水泥浆体的数量, 不仅使保温砂浆的成本上升、密度增加,进而影响热工性能,且水泥用量大,使砂浆收缩增大而易导致开裂,所以要通过选择合适的颗粒粒径级配来降低EPS颗粒孔隙率和总表面积。

由表4 可知,用3 种不同级配的EPS颗粒配制得到的保温砂浆的稠度分别为7.5cm、7.7cm、8.0mm,均能达到相关技术指标的要求。用甲和乙配制的保温砂浆的施工和易性较差,然而,用丙配制的保温砂浆的施工和易性较好,这说明级配在2 区、中粒径的颗粒相互之间填充效果更好,可以有效降低颗粒总表面积和孔隙率。

3.2.3再生EPS级配对砂浆吸水率的影响

EPS颗粒是憎水性材料,自身不吸水,因此,EPS保温砂浆吸水率的影响因素主要是材料内部的孔隙。由表4可以看出,甲、乙、丙的吸水率分别为0.65、0.60、0.53,丙的吸水率小于甲和乙,这说明级配在2区、中粒径的丙制作的EPS保温砂浆内部孔隙较少,结构较密实。

3.2.4再生EPS级配对砂浆保温性能的影响

图2为表观密度与导热系数的关系。由图2看以看出,导热系数与EPS表观密度成正比,级配在2区、中粒径的丙制作的EPS保温砂浆表观密度最小,这是因为级配好,包裹EPS表面积小,需要的水泥砂浆就少,则表观密度较小。因此,级配在2区、中粒径丙制作的EPS保温砂浆导热系数最小,更符合工程使用要求。

4 结论

(1) 试验表明,级配在2 区、中粒径的丙为原料的再生EPS保温砂浆抗压强度、抗折强度、粘结强度、吸水率、导热系数等性能优于甲、乙两种级配,因而级配在2 区、中粒径再生EPS保温砂浆综合性能最优,更适合工程使用要求。

(2) 本文参照GB/T 14684—2011 规定,将用于拌制普通混凝土用砂的主要技术性质要求应用于制备综合性能高的再生聚苯乙烯保温砂浆是适用的,并且可以用人工适配的方法配出2 区、中粒径再生EPS颗粒。

摘要：提出了再生聚苯乙烯(EPS)泡沫级配理论,研究了EPS颗粒级配对再生EPS保温砂浆抗压强度、抗折强度、粘结强度、吸水率、导热系数等性能的影响。试验结果表明,中粒径、2区的EPS制作的保温砂浆的综合性能最好,并提出用人工适配的方法配置出中粒径、2区的EPS,对控制再生EPS泡沫颗粒级配有重要的技术及经济意义。

EPS混凝土第6篇

关键词：保温墙板,热工性能,导热系数,EPS颗粒,EPS板

0 引言

近年来, 建筑节能理念已受到世界各国的普遍关注, 房屋建筑围护结构的保温性和密闭性较差是建筑能源利用效率低的主要原因, 导致大量能源的浪费[1]。墙体材料革新“十二五”规划指出:应加快新型墙体材料发展步伐, 向高强化、复合化发展, 重点推进节能保温、高强防火、利废环保的多功能复合一体化新型墙体材料生产应用。因此, 开发保温隔热性能好、热容量大的建筑材料是建筑节能的关键。

本文研究一种聚苯乙烯颗粒 (以下简称EPS颗粒) 与聚苯乙烯泡沫板 (以下简称EPS板) 相结合的复合保温墙板, 测试了各组成材料的导热系数, 进而对其热工性能进行了研究。研究结果表明, 不同规格墙板的传热系数均符合吉林省地方标准DB22/T 450—2007《居住建筑节能设计标准》及DB22/T 436—2006《公共建筑节能设计标准》的要求, 具有较好的节能和保温性能, 适合在北方寒冷地区应用。

1 复合保温墙板的构成

复合保温墙板的主要原料有:普通硅酸盐水泥、粉煤灰、EPS颗粒与玻化微珠、EPS板、玻璃纤维及各种添加剂等。复合保温墙板主要由5 个构造层次, 如图1 所示。由上至下依次为防水砂浆层、保温砂浆层、EPS板层、保温砂浆层以及防水砂浆层。墙板的保温砂浆由普通硅酸盐水泥、木质纤维、胶粉、抗裂纤维、粉煤灰、EPS颗粒和水等, 加以适量化学添加剂按照一定的比例配制而成, 其优点在于水泥砂浆包裹在EPS颗粒表面, 起到良好的阻燃作用。EPS板层均匀分布, 由保温砂浆肋分隔开来, 既可以起到防火分区的作用, 又可以增强墙体整体的力学性能。

本研究的墙板有5 种规格型号, 构造层次的厚度及保温砂浆肋宽度见表1。

2 复合保温墙板的导热系数

评价复合保温墙板的热工性能指标主要有传热阻R0、传热系数K、蓄热系数S及热惰性系数D, 以上参数的获得需要测试墙板各组成材料的导热系数。

材料的导热系数采用瑞典Hot Disk热常数分析仪进行测试。该仪器基于瞬变平面热源技术[2,3]测试原理, 具有很高的精度。取5 cm×5 cm×2 cm的EPS板试块、保温砂浆试块以及防水砂浆试块各6 块, 采用双面法进行测量, 每次试验需要2 个试块, 以3 次试验作为1 组样本, 测得数据取算术平均值作为该种材料的导热系数。各墙体组成材料的导热系数如表2 所示, 一般把导热系数小于0.2 W/ (m·K) 的材料称为保温材料。

3 复合保温墙板的热阻

热阻是表征围护结构本身或其中某层材料阻抗传热能力的物理量。热阻值越大, 材料的阻抗传热能力越强。以Ⅰ型墙板为例, 热阻计算方法如下[4]:

3.1 单一材料层的热阻

单一材料层的热阻按式 (1) 计算:

式中:R———材料层的热阻, m2·K/W;

δ———材料层的厚度, m;

λ———材料的导热系数, W/ (m·K) 。

Ⅰ型墙板防水砂浆层厚度为20 mm, 经测试材料的导热系数为1.538 W/ (m·K) , 利用式 (1) 得到防水砂浆层的热阻为0.013 m2·K/W。保温砂浆层厚度为20 mm, 材料的导热系数为0.147 W/ (m·K) , 利用式 (1) 计算得到保温砂浆层的热阻为0.136 m2·K/W。

3.2 非均质材料层的热阻

中间层EPS板层由EPS板和保温砂浆组成, 对于由2 种以上材料组成的材料层, 应按式 (2) 计算该层的平均导热系数:

式中:F1、F2……Fn———按平行于热流方向划分的各个传热面积, m2;

λ1、λ2……λn———各个传热面积上材料的导热系数, W/ (m·K) 。

计算用图见图2。

Ⅰ型墙板中间层由EPS板和保温砂浆肋组成, 其平均导热系数按式 (2) 计算, 为0.04288 W/ (m·K) 。EPS板层厚度为100 mm, 按式 (1) 求得该层的平均热阻为2.332 m2·K/W。

3.3 围护结构的热阻

该复合保温墙板属于多层围护结构, 其热阻应按式 (3) 计算:

式中:R1、R2……Rn——各层材料的热阻, m2·K/W。

水泥砂浆层热阻为0.013 m2·K/W, 保温砂浆层热阻为0.136 m2·K/W, 中间层热阻为2.332 m2·K/W, 利用式 (3) 得到该复合保温墙板的总热阻为2.631 m2·K/W。

3.4 围护结构的传热阻

围护结构的传热阻按式 (4) 计算:

式中:R0——围护结构的传热阻, m2·K/W;

Ri———内表面换热阻, m2·K/W;

Re——外表面换热阻, m2·K/W;

R———围护结构热阻, m2·K/W。

参照GB 50176—93《民用建筑热工设计规范》附表2.2, 内表面换热阻Ri取0.11 m2·K/W;参照GB 50176—93 附表2.3, 外表面换热阻Re取0.04 m2·K/W;3.3 中求得的复合保温墙板的总热阻R为2.631 m2·K/W, 利用式 (4) 得到围护结构的传热阻R0=2.781 m2·K/W。

4 复合保温墙板的传热系数

复合保温墙板的传热系数按式 (5) 计算:

3.4 节所求得的 Ⅰ 型复合保温墙板的传热阻R =2.781m2·K/W, 利用式 (5) 计算得到Ⅰ型复合保温墙板的传热系数K为0.3596 W/ (m2·K) 。

GB 50176—93 规定, 长春地区外墙体形系数≤0.3 的建筑围护结构传热系数限值为0.56 W/ (m2·K) , 外墙体形系数>0.3的建筑围护结构传热系数限值为0.45 W/ (m2·K) 。由此可知, 研发的墙板满足规范要求。

GB/T 50189—2005《公共建筑节能设计标准》规定, 严寒地区B区围护结构传热系数限值。外墙体形系数≤0.3 的建筑围护结构传热系数限值为0.50 W/ (m2·K) , 0.4≥外墙体形系数>0.3 的建筑围护结构传热系数限值为0.45 W/ (m2·K) 。同样, 该墙板符合规范要求。

5 复合保温墙板的蓄热系数及热惰性

在稳定传热中, 传热量的多少和表面温度、内部温度的高低与材料的导热系数和结构的传热阻密切相关;而在不稳定传热过程中, 则与材料和材料层的蓄热系数及材料层的热惰性有关[4]。

5.1 复合保温墙板的蓄热系数

材料的蓄热系数是指当某一足够厚度单一材料层一侧受到谐波热作用时, 表面温度将按同一周期波动, 通过表面的热流波幅与表面温度波幅的比值。其值越大, 材料的热稳定性越好。表3 为轻质保温墙板的蓄热系数计算参数。防水砂浆层和保温砂浆层属于单一材料层, 其蓄热系数S值可按式 (6) 计算[5]:

式中:c———材料的比热容, J/ (kg·K) ;

ρ———材料的密度, kg/m3;

λ———材料的导热系数, W/ (m·K) ;

T———谐波周期, 一般取24 h。

中间EPS板层蓄热系数按式 (7) 计算:

式中:F1、F2……Fn———按平行于热流方向划分的各个传热面积, m2;

S1、S2……Sn———各个传热面积上材料的蓄热系数, W/ (m2·K) 。

将表 (3) 数据代入式 (6) 求得防水砂浆的蓄热系数为22.958W/ (m2·K) , 保温砂浆的蓄热系数为4.865 W/ (m2·K) , EPS板的蓄热系数为0.594 W/ (m2·K) 。则防水砂浆层蓄热系数为22.958 W/ (m2·K) , 保温砂浆层蓄热系数为4.865 W/ (m2·K) 。

利用式 (7) 计算得到中间EPS板层的蓄热系数为1.021W/ (m2·K) 。

5.2 复合保温墙板的热惰性指标D值的计算

热惰性指标D值是表征围护结构对温度波衰减快慢程度的无量纲指标。D值越大, 温度波在其中衰减越快, 围护结构的热稳定性越好。

多层围护结构的D值按式 (8) 计算:

式中:R1、R2……Rn———各层材料的热阻, m2·K/W;

S1、S2……Sn———各个传热面积上材料的蓄热系数, W/ (m2·K) 。空气间层的蓄热系数取S=0。

利用式 (8) 计算得到Ⅰ型复合保温墙板的热惰性指标D值为4.3。

6 其它规格墙板的热工性能

上述3~5 项是以Ⅰ型复合保温墙板 (防水砂浆20 mm, 保温砂浆层20 mm, EPS板100 mm, 保温砂浆肋宽20 mm) 为例计算的热工性能指标。表4 是5 种规格型号墙板相应的热工性能参数。

将表4 中的Ⅰ型与Ⅱ型、Ⅲ型墙板进行比较可知, 增加防水层厚度与增加保温砂浆层厚度均可提高墙板的热工性能, 且增加保温砂浆层的厚度使墙板热工性能提高效果较大。由Ⅰ型与Ⅳ型墙板比较可知, 增加EPS板的厚度也可使墙板的热工性能有效提高。Ⅰ型与Ⅴ型墙板比较可知, 增加保温砂浆肋宽度会使墙板的热绝缘系数增加、传热系数减小, 且效果比较明显, 但热惰性指数只是略有升高。在实际工程中, 墙板的选择还需要考虑墙板相应的面密度及力学性能等因素, 以保证得到最经济合理的墙板材料和构造。

7 结论

(1) 影响EPS颗粒-EPS板复合保温墙板热工性能的因素有:防水砂浆层厚度、保温砂浆层厚度、EPS板厚度以及保温砂浆肋宽。其中增加EPS板厚度和保温砂浆层厚度, 增加保温砂浆肋宽是提高墙板热工性能的最有效途径。

(2) 试验所测5 种规格型号复合保温墙板的传热系数均符合GB 50176—93 及GB/T 50189—2005 的规定要求, 可以广泛地应用于房屋建筑中, 复合保温墙板具有较好的应用价值和推广前景。

(3) 依据吉林省地方标准DB22/T 450—2007 和DB22/436—2006 相关要求, Ⅲ、Ⅳ型墙板的传热系数K均小于0.3W/ (m2·K) , 可应用于所有的居住建筑中;Ⅰ、Ⅱ、Ⅴ型墙板的传热系数K均小于0.45 W/ (m2·K) , 可应用在4 层以上居住建筑中。文中5 种规格型号墙板传热系数K均小于0.45 W (m2·K) , 可应用于各类公共建筑当中。

参考文献

[1]陈光剑, 陈珉, 张龙, 等.轻质保温隔墙板的制备及性能研究[J].厦门大学学报:自然科学版, 2012, 51 (3) :366-371.

[2]王强, 戴景民, 何小瓦.基于Hot Disk方法测量热传导系数的影响因素[J].天津大学学报, 2009, 42 (11) :970-974.

[3]于帆, 张欣欣, 何小瓦.材料热物理性能非稳态测量方法综述[J].宇航计测技术, 2006, 26 (4) :23-30.

[4]蒋金梁, 干钢.混凝土夹芯复合墙板热工性能研究[J].新型建筑材料, 2011 (5) :27-30.

EPS系统助力特性研究第7篇

EPS的控制目标是助力特性,是指转向提供助力的大小随着方向盘输入转矩、车速的变化而变化,它的好坏直接影响整个EPS系统的性能,可以通过对助力特性的调整来改善驾驶员转向路感与转向轻便的矛盾。

1、EPS系统助力特性的基本问题

现如今比较常见的助力特性曲线有三种类型[1]:直线型、折线型、曲线型,如图1所示。图中所示的三种曲线都可以分成三个区域:无助力区域、助力变化区域、助力不变区域。

按照助力时车速范围的不同将助力特性曲线分为两种:全车速范围助力型、中低速范围助力型。全车速范围助力型顾名思义是在整个车速范围内都可提供助力。而中低速范围助力型只有在车速低于某个设定值时,助力电机才提供助力,当高于设定的这个车速值时,助力电机不提供助力,转换为机械转向,这种形式的助力特性曲线在车速设定值时会有转向力的突变。

通过对比这三种曲线,我们可以发现它们各自的优缺点。直线型助力特性曲线具有以下优点[2]:因为目标电流与方向盘转矩成线性关系,参数调整相对容易,控制算法也比较简单,但是缺点也很明显,除了不同车速下,车速感应系数不同,在助力区域,不同的方向盘输入力矩,助力方式一样,这样会造成转向路感太单一,不能针对实际道路条件,来协调驾驶员转向轻便性与路感的关系。然而曲线型助力特性曲线也很明显:克服了直线型的缺点,可以根据不同的方向盘输入转矩,适时调整,作用不用的助力方式,此种曲线形式是理想的助力特性曲线。但是缺点是:由于这种不同的助力方式,使得控制系统的计算时间延长,势必会造成电动助力转向机构的灵敏性。折线型助力特性曲线介于两者之间。

2、EPS系统对助力特性的基本要求

在EPS系统中,助力大小是由助力电动机的电流决定,而助力电流又是根据助力特性曲线的确定而确定的。从前面可知,助力特性曲线是由电控单元采集到的车速信号、方向盘转矩信号决定,这些可以由软件设置,在设计助力特性曲线之前对助力特性有如下几点要求:

(1)当方向盘输入转矩小于某一设定值时,助力电机不起作用,助力矩应为零。

(2)当方向盘输入转矩在很小的范围内,助力电机输出电流应很小,为保证驾驶员较好的路感。

(3)当方向盘输入转矩在较大的范围内,助力电机输出电流应较大,提供较大助力,为保证驾驶员转向轻便性。

(4)原地转向时,应尽可能的发挥助力作用,因为原地转向时受到的阻力矩最大。

(5)当方向盘输入力矩较小,随着车速的升高,助力电机输出电流应跟小,甚至在高速时,应该停止助力,以保持驾驶员较好的路感

(6)助力区域与不助力区域之间的过度应该平缓,防止出现方向盘打手现象。

3、助力特性曲线的确定方法

通过查阅国内外参考文献,主要由三种方法对助力特性曲线进行确定。第一种方法是通过大量试验确定助力特性曲线。试验时,先设定一个车速,在这一车速下进行转向试验,通过改变车速感应系数的大小,使方向盘转矩达到在这一车速下的理想方向盘转矩,并记录下此时助力电机的助力电流值,这样我们就可以得到在这一车速下的车速感应系数值。改变车速,重复这一实验过程,我们就得到了一组在不同车速下对应的车速感应系数。运用此种方法的优点是更贴近实际转向情况,缺点也很明显,需要进行大量的试验采集数据。第二种方法是通过各种控制方法来确定,通过调整控制参数来满足助力要求。常用到的控制方法有:模糊控制理论、模糊PID控制理论、神经网络控制理论等。运用此种方法的优点是只需调整控制参数来满足转向要求,缺点是也需要试验验证,是否符合实际转向情况[3]。

本文采用第一种方法确定电动助力转向系统的助力特性曲线,通过实验数据进行拟合。

4、电动助力转向系统助力特性曲线设计

确定直线型助力特性曲线的三个特征值是确定直线型助力特性曲线的关键。这三个特征值分别是:开始助力时的点坐标Td0,最大助力时Tdmax以及车速感应系数Kv。

4.1 Td0、Tmax的确定

4.1.1 无助力区段和助力变化区段力矩分界点Td0的确定

转向轻便性与驾驶员的路感是相互矛盾的,转向助力越大,转向时越轻便,可以减少消耗驾驶员的体能。但是转向助力过大,会使驾驶员产生发飘的感觉,也就是常说的缺乏路感。为此,为驾驶员提供的转向助力应该大小合适,合理的助力特性曲线能够同时兼顾转向轻便和转向路感。当方向盘力矩在小于某一个设定值是,如果助力电机继续助力,会造成驾驶员失去操纵方向盘的感觉。因此设置一个区间使得助力电机在这个区间是不工作的,这样也减少了能源消耗。本文参考相关文献,取Td0=1Nm

4.2.2最大助力时Tdmax的确定

助力区和不助力区都不能过大,一方面是因为人的体力是有限的,另一方面它要与EPS系统的参数相匹配,保证助力电机输出的最大电流小于确定的目标电流。在QC/T480-1999操纵稳定性指标限制与评价方法中明确指出,平均驾驶员操纵方向盘的操纵力矩在15—20N之间,而最大操纵方向盘的切向力在30—80N之间。综上考虑并参考相关资料,本论文选取的最大操纵切向力为30N,当有转向助力时,我们可以根据下式来计算最大输入方向盘转矩:

其中,Tdmax是方向盘的最大转矩;D是方向盘的直径;Fmax为最大操纵切向力,取D=0.5m,Fmax=30N,根据上式计算得到Td max=7.5N.m。

4.2 零车速时及不同车速时车速感应系数的确定

4.2.1 零车速时车速感应系数Kv的确定

当车辆在原地转向时,受到的转向阻力距很大,主要包括:车轮绕主销的助力、轮胎的变形阻力和转向系统内部的摩擦阻力等。针对不同的车辆类型和轮胎类型,受到的这些阻力矩不可能完全相同,然而对这些力进行精确的计算是不易的。因此本文应用足够精确的半经验公式来计算汽车在不同路面上的原地转向阻力矩,公式如下所示:

其中,MR是原地转向时受到的最大转向阻力矩,f为轮胎与路面之间的动摩擦因数,通常取0.7;G1是轴负荷(N);p是轮胎压强(MPa)。设定汽车原地转向时涉及到的变量参数为:G1=9000N;p=0.2MPa,那么原地转向的最大转向阻力矩为:

那么此时需要的转向力矩Thmax为:

其中,iw为转向器的角传动比,取iw=20;η为转向器的正效率,取η=70%;那么Τhnax=32N.m (4.5)

原地转向时的助力大小Ta0为:

此时,电动助力转向系统的零车速感应系数为:

4.2.2 变车速时车速感应系数的确定

对于各车速下车速感应系数Kv的值的确定,目前没有一个很成熟的函数关系式,不过可以通过实车实验的方法获得,在转向阻力矩已知的情况下,在设定的某一车速下进行试验,通过改变车速感应系数的大小,使方向盘转矩达到在这一车速下的理想方向盘转矩,并记录下此时助力电机的助力电流值,这样我们就可以得到在这一车速下的车速感应系数值。改变车速,重复这一实验过程,我们就得到了一组在不同车速下对应的车速感应系数。

如下表1所示为实车实验数据,即一组各车速下车速感应系数:

利用Matlab多项式拟合的ployfit函数[4],在表1中,x轴表示车速(km/h),y轴表示车速感应系数。利用这组数据我们进行三次多项式拟合。

三次函数拟合表达式为:

三次多项式拟合图像见图2所示:

由此得到车速感应系数的多项式拟合表达式;

从上图2就可以看出,随着车速的升高,车速感应系数值逐渐减小,这一特点符合EPS系统对驾驶员路感和转向轻便性的要求;根据所得式4.13的车速感应系数函数表达式,就可以得到本文所设计的直线型助力特性曲线见下图3所示:

5、结束语

本文对助力特性曲线的三个特征值进行了研究确定,对变车速下的车速感应系数通过实验数据进行了拟合,并且设计出一条直线型助力特性曲线,曲线表明设计的助力特性曲线输出的助力电流是与EPS系统在转向过程中对助力的要求是吻合的。

摘要：EPS系统控制的核心部分是助力特性,它的优劣直接影响着助力电机的性能。因此有必要对助力特性曲线进行研究,并给出确定助力特性曲线的方法。

关键词：EPS,助力电机,助力特性

参考文献

[1]王望予.汽车设计4版[M].北京:机械工业出版社,2004.