TRC叠合低密度泡沫混凝土复合墙板的制备及性能研究

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织物增强混凝土(Textile Reinforced Concrete,简称TRC)是一种由纤维编织网和精细混凝土结合而成的新型复合材料,具有耐腐蚀、韧性好、质量轻、高强等优点,特别适合制成薄壁轻质的面板构件,在建筑围护结构中具有广泛的应用前景。泡沫混凝土具有轻质、保温隔热、不燃等优良特性,能够很好满足建筑节能和防火的要求。本文将TRC薄板作为面板结构层,低密度泡沫混凝土作为夹芯保温层,制备非承重轻质复合墙板,并对复合墙板的弯曲受力性能展开试验研究,主要研究内容及成果如下:1.以提升TRC薄板弯曲性能为目的进行精细混凝土配合比优化试验。将外掺短切纤维种类、体积掺量及长径比作为主要变量,设计10组配合比,研究各因素对精细混凝土流动度、28d抗压强度及TRC薄板弯曲性能的影响。结果表明:随着纤维体积掺量(0.5%、1.0%、1.5%)增加,精细混凝土流动性显著下降,抗压强度下降幅度在4.4%~16.6%之间;但TRC薄板极限承载力和弯曲韧性均有提高,其中掺入体积掺量为1.0%的6mm耐碱玻璃纤维对TRC薄板极限承载力提高幅度最大,达到70.1%;同等掺量下12mm耐碱玻璃纤维对TRC薄板弯曲韧性改善效果最优,初裂能耗和峰值能耗分别提高了276%、273%。2.围绕提高低密度泡沫混凝土热工性能及力学性能进行配合比优化试验。通过单因素试验研究泡沫混凝土水胶比、泡沫掺量、耐碱玻璃纤维掺量、细砂掺量对其物理性能和力学性能的影响规律,确定各组分掺量范围;然后进行四因素三水平的正交试验,基于极差分析结果,利用物理发泡法制备出高强A06级(干密度为550~650kg/m~3)泡沫混凝土,并进一步以陶砂部分取代细砂进行梯度试验,制备出强度和热工性能良好的A05级(干密度为450~550kg/m~3)泡沫混凝土,陶砂取代量为60%时,泡沫混凝土抗压强度3.6MPa,导热系数0.109W/m·k。3.以泡沫混凝土密度等级,界面处理方式为主要变量,通过双面剪切试验研究复合墙板中TRC材料和泡沫混凝土之间的粘结性能。结果表明:采用预埋FRP抗剪连接件进行界面处理的试件粘结效果最好,试件破坏形式由典型的脆性破坏转为延性破坏,当采用0.4%的植筋率时,试件的极限剪切强度相对于自然粘结最大可提升6倍。4.将15mm厚的TRC薄板作为面板结构层,120mm厚的泡沫混凝土作为夹芯保温层,各层之间利用FRP连接件连接制备复合墙板。以TRC结构层配网率、泡沫混凝土密度等级为主要变量,研究复合墙板在均布荷载下的抗弯性能。试验研究表明,复合墙板破坏形式为整体脆性断裂,随着结构层配网率的增大,复合墙板的开裂荷载和极限荷载得到增大,并且能改善面板结构层的开裂形态,让裂缝开展更加细密;基于试验结果所推导的复合墙板挠度计算公式理论计算值与试验值吻合较好。5.通过复合墙板热工性能及风荷载作用下的承载力理论分析得出,该类型墙板可在全国基本风压W0小于0.95k N/m~2地区的100m以下建筑物使用,并能较好满足夏热冬暖地区热工性能要求。
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