内置保温层组合墙体混凝土的力学性能试验研究.pdf
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1、2 0 1 3 年 第 4 期 (总 第 2 8 2 期 ) N u mb e r 4i n2 0 1 3 ( T o t a l No 2 8 2 ) 混 凝 土 Co nc r e t e 理论研究 THEORETI CAL RESE ARCH d o i : 1 0 3 9 6 9 8 i s s n 1 0 0 2 - 3 5 5 0 2 0 1 3 0 4 0 0 7 内置保温层组合墙体混凝土的力学性能试验研究 李凤兰 ,冯雪珍 。杨粟 ( 华北水利水电学院 土木与交通学院,河南 郑州 4 5 0 0 1 1 ) 摘要: 内置保温层组合墙体是集结构承载和保温节能为一体的新型组合结构体
2、系, 结合其在浇筑工作面上进行混凝土湿筛 分同时浇筑承重墙和保温层外混凝土保护层的施工工艺 , 制备 了基准混凝土、 湿筛分细石混凝土和二次混合混凝土的试件 , 采用 水洗法测定了各种混凝土拌合物 中粗骨料体积率及颗粒级配、 水泥砂浆体积率及砂率 , 研究了这些参数变化与各种混凝土的拌 合物工作性能及立方体抗压强度 、 轴心抗压强度和弹性模量之间的内在联系 , 为内置保温层组合墙体 的混凝土湿筛浇筑工艺提 供 了科学依据。 关键词: 内置保温层组合墙体 ;混凝土 ;湿筛分浇筑工艺 ;拌合物工作性能 ;基本力学性能 中图分类号: T U 5 2 8 O 1 文献标志码: A 文章编号 : 1 0
3、 0 2 3 5 5 0 ( 2 0 1 3 ) 0 4 0 0 2 3 0 2 E x p e r i m e n t a l s t u d y on t h e me c h a n i c a l p r o p e r t i e s o f c o n c r e t e f o r c ompo s i t e wa l l w i t h i n t e r n a l t h e r ma l i n s u l a t i o n l a y e r LIFe n g- l a n, F ENG Xu e - e n, YANG Su ( S c h o o l o f C
4、 i v i l E n g i n e e r i n g a n dC o mmu n i c a t i o n, No a hCh i n a Un i v e r s i t yo f Wa t e r Re s o u r c e s a n d El e c t r i c P o we r , Z h e n g z h o u4 5 0 0 1 1 , Ch i n a ) Ab s t r a c t : T h e c o mp o s i t e wa l l wi t h i n t e r n a l t h e r ma l i n s u l a t i o n
5、 l a y e r i s a n e w c o mp o s i t e s t r u c t u r e wi th t h e f u n c t i o n s o f the 1 o a d b e a r i n g a n d the the r ma l ins u l a t i on f o r e n e r g y c o n s e r v a t i o n I n v i e w of the c a s t - i n - s i t u we t - s i e v i n g t e c h n o l ogy o fc o n c r e t e s
6、 i mu l t an e o u s l y c o n s t r u c t - i n g the r e i n f o r c e d c o n c r e te wa l l and t h e c o n c r e te c o v e r o u t s i d e th e t h e rm a l in s u l a t i o n l a y e r , th e s p e c i me n s we r e ma d e o f the o r i gi n a l c o n - c r e t e, the fin e a g g r e g a t e
7、 c o nc r e te pa s s i ng the s i e v e a nd the s e c o n d - mi x e d c o n c r e te The v o l u me p e r c e n t a g e an d g r a d i ng o f c oars e a g gre g a t e , the v o l um e p e r c e n tag e o f c e me n t mo r t a r an d the s an d r a t i o o f t h e s e k i n d s o f c o n c r e t e
8、 we r e me a s ure d by the wa s h i n g me tho d, wh i c h we r e ana l y z e d t o e x p l o r e the i n h e r e n c e o f t h e v a r i a t i o n o f wo r k a b i l i ty o f f r e s h c o n c r e te and c u b i c c o mp r e s s i v e s t r e n g t h, a x i a l c o mp r e s s i v e s t r e ng t h
9、and e l ast i c mo d ul u s o f h a r d e n e d c o n c r e t e Th e r e s u k p r o v i d e d the s c i e nti fic f o un da t i o n for the c ast - i n s i t u we t s i e v i n g t e c hn o l o gy of c o n c r e te for the c o mp o s i t e wall wi 也 i n t e rn a l t h e r ma l i n s u l a t i o n l
10、 a ye r K e y wo r ds : c o mp o s i t e wa l l wi t h i n t e rna l the rm a l i n s u l a t i o n l a y e r ; c o n c r e t e ; c a s t in- s i t u we t s i e v i n g t e c hn o l o gy ; wo r k a b i l i ty o f fl e s h c o n c r e t e; ba s i c me c h an i c a l pr o p e r t y 0 引 言 内置保温层组合墙体是集结构
11、承载和保温节能 为一 体的新型组合结构体系 , 由钢筋混凝土承重墙 、 夹层保温 板和外部钢丝网混凝土保护层组成, 为了确保夹层保温板 的位置 , 需要在现场浇筑混凝土过程 中, 保持钢筋混凝土 承重墙和外部钢丝 网混凝土保护层 的混凝土浇筑面基本 持平。 为此 , 研究开发 了浇筑工作面上混凝土湿筛分工艺 , 对承重墙和外部保护层的混凝土采取可控 、 调节和一次性 地浇筑 1 - 2 。 其工艺要点: 将混凝土泵送至浇筑工作面, 部分 混凝土流经振动筛 , 通过振动筛的细石混凝土( 石子粒径 小于 1 5 mm) 用于浇筑外部保护层, 筛余的裹浆粗石( 粒径 大于 1 5 m m) 与其余部
12、分混凝土二次混合用于浇筑承重墙。 该施工工艺已在多项工程中应用并取得了良好的经济效 益, 保障了内置保温层组合墙体的施工质量。 笔者所在的科 收稿 日期 : 2 0 1 2 1 0 1 3 基金项 目:郑州市科技领军人才培育计划 ( 0 9 6 S Y J H 2 3 1 0 5 ) 技团队结合工程施工开展了湿筛分细石混凝土的基本力 学性能和收缩 、 抗 渗和碳化等性能试验研究2 - -6 , 但 尚未对 混凝土经湿筛分及二次混合后的的组成成分进行定量测 试, 对混合了筛余的裹浆粗石的混凝土l生能也未研究, 因此 也就不能较全面的评价混凝土湿筛分工艺对组合墙体受 力性能的影响。 因此 , 本研
13、究模拟 内置保 温层组合墙体混凝土 的现场 湿筛分浇筑工艺, 在试验室内制备了基准混凝土、 外部保 护层细石混凝土和承重墙二次混合混凝土的试件 , 开展 了 相应 的试验研究工作 。 1试 验 概 况 1 1 原材料 试验原材料采用 P 0 4 2 5 级水泥, 细度模数 2 9 8的 天然河砂( 堆积密度为 1 4 7 1 k g m ) , 粒径 5 2 0 1 T l l n的连续 2 3 级配石灰岩质碎石 ( 堆积密度为 1 5 2 7 k g m 3 ) , I 级粉煤灰 , J H Y 3 0 0 0 萘 系高效减水剂 ( 实测减水率为 1 5 5 ) 和拌 和 用 自来水。 1
14、2试 验设 计 设计基准混凝土 s O 的强度等级为 C 3 5 , 水胶 比为 0 3 9 , 配合 比如表 1 所示。 根据实际工程情况 , 本试验 拟定 承重 墙厚度 分别为 1 5 0 、 2 0 0 、 2 5 0 m m。 假设湿 筛前后混凝 土的 总体积不发生变化 , 保护层的细石混凝 土与承重墙 的二次 混合混凝土等高度 同时浇筑完毕 , 则细石混凝土与二次混 合混凝土的体积比等于保护层厚度与承重墙厚度之比, 依 次为 1 : 3 、 1 : 4 、 1 : 5 ; 细石混凝土 占基准混凝土的体积 比例即 为 1 4 、 1 5 、 1 6 , 从基准混凝土中筛除此比例的细石混
15、凝土 之后即为浇筑承重墙的二次混合混凝土, 依次制作试件s 2 、 S 3 、 S 4 。 细石混凝土 的试件为 S 1 。 表 1 基准混凝- I- m 合比 k g m3 1 3试 验 方 法 由于混凝土湿筛分工艺只针对粗集料粒径进行选择 , 因而各种混凝土的水灰 比不受影响。 采用水洗法对各种混 凝土拌合物进行组成成分的分析 , 确定其粗集料体积率及 颗粒级配 、 水泥砂浆体积率和砂率等。 各种混凝土的拌合物 性能及力学性能试验按现行相关标准方法进行7 - 8 。 立方体 抗压强度试验采用边长为 1 5 0 mm的立方体试件 , 轴心抗 压强度 和弹性模量试 验采用 1 5 0 m _m
16、x l 5 0 m mx 3 0 0 mm 的 棱柱体试件 。 2试 验 结 果 2 1 混凝土组分与拌合 物工作性 能 由图 1 可见 , 随筛分 比例 的增大 , 二次混合混凝土 中 粗骨料的大粒径骨料含量增加 , 小粒径骨料含量降低 , 致使 S 2的粒径大 于 1 9 0 m m 的骨料含量 已临近规 范规定值 。 细石混凝土的颗粒级配符合 5 1 6 to n i 规定 的比例范围。 粒 径 mm 图 1 各混凝土粗集料颗粒级配曲线 各种混凝 土组分和拌合物工作性 能试 验结果如表 2 所示。 从试验结果来看, 在水灰比不变的情况下, 随筛分比 例的减小, 混凝土拌合物中粗骨料的体积
17、百分率减小 , 水 泥砂浆的体积和砂率增大, 包裹粗骨料颗粒表面的浆层增 厚、 润滑能力提高, 从而提高了混凝土拌合物的流动性, 坍 落度增大。 二次混合混凝土的黏聚性、 保水性都很好, 具有 良好的工作性 能, 且浇筑试件时易于振捣成型 。 24 表 2 混凝土组分及拌合物工作性能试验结果 雹 芝 粗 集 体 积 率 浆 体 积 率黏 聚 性保 水 性坍 落 度 号 fno m m 细石混凝 土的粗骨料体积与浆体体积之 比接 近 1 : 2 , 浆体含量较大 , 致使拌合物流动性过大 , 出现离析 , 在振捣 成型时出现轻微泌水现象 , 但试件成型未出现异常 。 2 2 混凝土的基本力 学性
18、能 混凝土立方体抗压强度( ) 、 轴心抗压强度( ) 和弹性 模 量( E o ) 试 验结果如表 3所列。 可 以看 出, 各种混凝 土的 立方体 和轴 心抗压强度 随粗骨料体积含量 的变化 基本一 致。 细石混凝 土的强度偏低 , 说明粗集料含量 的降低 , 尤其 是大粒径骨料含量 的减少 , 对混凝土的强度影响较大。 在粗 骨料体积率最大增加 3 2 的范围内 , 混凝 土的立方体和 轴心抗压强度均有所增大 , 出现了以 s 3为最高 的情况 。 对 比图 1 可见 , S 3的粗骨料级配优于 S 2和 S 4而介于后两 者之间, 说明 S 3 混凝土的粗骨料级配得到了进一步优化 ,
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