碎石型页岩陶粒混凝土的密度_强度与导热系数的相关性研究.docx

碎石型页岩陶粒混凝土的密度、强度与导热系数的相关性研究刘阳杰1，吴玮2，陈锥1，邹凌凯1（1.福建省建筑科学研究院、福建省建工建材科技开发有限公司，福建福州350025；2.福建省交通建设质量安全监督局）摘要本文通过汇集以往实验数据，对碎石型页岩陶粒混凝土的力学性能与保温性能的相关性进行分析，得到的结果表明：碎石型页岩陶粒混凝土的干表观密度、抗压强度与导热系数具有一定的线性相关，并且在制备LC10～LC30的轻骨料混凝土时，使用碎石型页岩陶粒作骨料可获得更好的综合性能。关键词页岩陶粒；混凝土；密度；强度；导热系数；保温性能0引言与传统的无机保温材料相比，页岩陶粒混凝土不仅具有自保温性能，还具有较高的力学强度，适用于结构保温工程，符合国家所提倡的重点发展节能、节土、利废、轻质高强与多功能的新型墙体和屋面材料的要求[1]。但是如何制备出保温性能和力学性能双优的页岩陶粒混凝土具有一定的技术难度，因为在追求高强度的同时，必然会降低其保温效果。根据试验研究发现，轻质水泥基材料的干表观密度与这两种性能均具有一定的相关性，因此可以从研究页岩陶砂水泥砂浆和页岩陶粒混凝土的干表观密度入手，来探讨它们的保温性能和力学性能之间的关系。本文所研究的页岩陶砂水泥砂浆与页岩陶粒混凝土都是以普通页岩陶粒经过破碎后得到的页岩陶砂或碎石型页岩陶粒作为粗细骨料，以硅酸盐水泥为胶凝材料制备而成的。因此这两种产品所用材料在本质上是一致的，差别只是骨料粒径的不同而已，所以可以将页岩陶砂水泥砂浆和碎石型页岩陶粒混凝土当做同一种物质来进行综合研究。因此将页岩陶砂水泥砂浆视为低密度等级的碎石型页岩陶粒混凝土，可以更加全面地探讨碎石型页岩陶粒混凝土的密度、强度与导热系数之间的相关性。1页岩陶粒混凝土的导热系数与干表观密度的相关性干表观密度是指混凝土的绝干密度，是材料中的自由水被充分蒸发后剩下的单位体积密度。对于混凝土，当干表观密度变小时其内部的孔隙率也会增加，在这些孔隙的内部中含有静止的空气会明显降低材料的导热系数，然而当混凝土中孔隙过大时会使孔隙中的空气对流作用增强，对流换热增加，反而会造成混凝土的导热能力增强，导热系数变高。因此如果只单纯靠降低水泥制品的密度来提高其保温性能是不可取的。而轻骨料水泥基材料中存在的大量孔隙是封闭微孔，这使其导热系数与干表观密度存在较大的相关性。Ramazan[2]等人研究给出的陶粒混凝土的导热系数与表观密度的线性表达式为：y=0.018x-3.7王伟鉴[3]也对几组不同配合比的无机轻骨料的保温水泥砂浆进行干表观密度和导热系数测定，得出保温砂浆的干表观密度与导热系数的关联式：y=(0.0002526)x-(0.01305)，R=0.92在这些学者的实验研究中都表明了轻骨料水泥制品的干表观密度与导热系数具有很好的线性相关性。本实验通过测试不同密度等级碎石型页岩陶粒混凝土的导热系数，数据如表1。表1干表观密度与导热系数的关系数据表3yyyyyyyy/ykg/myyyyy/(w/m)yyyy1234567891064073098010601100115012001400162017100.13940.18540.19030.21040.21120.22080.27360.29830.37270.3782yyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyy从表1可以看出，随着混凝土干表观密度的增加，其导热系数也会变大，为了验证两者之间是否具有相关性，使用ORIGIN软件对这些数据进行拟合分析如图1。■试验研究2014年差。为了验证这一个观点，本文统计了以往所制备的破碎页岩陶粒混凝土的试验数据，将其划分为600～800等级与800～1750等级，其中前者主要是页岩陶砂水泥砂浆为主，后者主要是碎石型页岩陶粒混凝土，强度等级在LC30以下。对它们依次进行线性分析，得到结果曲线如图2和图3。图1600～1700等级干表观密度与导热系数的关系由拟合结果，可以得到当干表观密度为600～1800时,碎石型页岩陶粒混凝土的线性表达式为：y=(-0.01305)+(0.0002526)x，R=0.92式中：y——导热系数；x——干表观密度；R——相关系数。（1）图2600～800等级密度与强度拟合曲线相关系数达到了0.92可以看出碎石型页岩陶粒混凝土的导热系数与干表观密度相关性很强，两者的变化基本在一条直线上。因此通过公式1可以直接从所制备的碎石型页岩陶粒混凝土的干表观密度换算出导热系数，这与导热系数测试的繁琐相比，用这种方法来估算导热系数可以为制备保温型碎石型页岩陶粒混凝土提供极大的便利。2页岩陶粒混凝土的抗压强度与干表观密度关系