改性生土的导热特性研究

论文摘要

生土建筑由于其绿色环保的生态功能,在城市化进程加速、建筑废料日益增多、建筑污染日益严峻的当代,成为各国学者关注的焦点。黄土作为一种生土建筑材料在我国应用历史悠久。目前随着生土建筑的复兴,人们为了提高土的工程力学特性,通常在土中添加一定量的水泥和纤维等其他改性材料。在生土建筑中,黄土及其改性固化土的导热、传热和蓄热特性会显著影响建筑物的保温散热效果。本研究以黄土、水泥固化土以及聚丙烯纤维加筋水泥固化土为研究对象,通过土的导热系数测定试验、X衍射试验和压汞试验等方法,研究了含水率、干密度、水泥掺量、养护龄期等对黄土和改性生土的导热系数的影响,并分析了其作用规律及机理,最后利用有限元软件ANSYS建立了不同改性土作为保温蓄热墙体的日光温室在极端温度荷载下的内部温度场分布的模型。研究结果如下:（1）含水率和干密度对土的导热系数影响显著。黄土、水泥固化土和聚丙烯纤维加筋水泥固化土的导热系数都随着土体含水率的增大而增大,随着干密度的增大而增大。（2）水泥掺量对于固化土的导热系数影响并不明显,掺加纤维会降低水泥固化土的导热系数。在相同的含水率和干密度条件下,水泥固化土的导热系数大于纤维加筋水泥固化土。（3）龄期对固化土的导热系数没有显著影响。养护龄期为7天、14天和28天时水泥土的导热系数均低于初凝前的水泥土的导热系数。各养护龄期条件下的不同水泥掺量水泥土的导热系数与含水率的关系呈现出线性关系。不同压实系数条件下,水泥土的导热系数-含水率关系的拟合直线近似平行。（4）建立了黄土导热系数的数学模型。该模型考虑了黄土中不同矿物组分的导热系数对黄土导热系数的贡献,并考虑了孔隙水分分布对黄土导热系数的影响。将预测值与实验数据进行比较,预测值与实测值有着较高的吻合度。（5）利用有限元分析软件ANSYS对黄土、水泥固化土以及聚丙烯纤维加筋水泥固化土的传热模型进行了求解。以日光温室作为工程背景,以西北地区冬季的实际温度变化作为荷载,分析了黄土、水泥固化土以及聚丙烯纤维加筋水泥固化土作为墙体时温室的温度变化,进一步模拟了温室的温度场分布,并对三种建筑材料的保温性能进行了综合评价。

论文目录

• 摘要
• abstract
• 主要符号对照表
• 第一章 绪论
•   1.1 研究的目的及意义
•   1.2 国内外研究现状
•     1.2.1 土体的导热系数测试研究现状
•     1.2.2 导热系数的影响因素研究现状
•     1.2.3 导热系数的模型研究现状
•     1.2.4 改性生土的导热系数研究现状
•   1.3 存在的问题
•   1.4 研究内容
• 第二章 试验材料和研究方法
•   2.1 试验材料
•     2.1.1 试验用土的基本物理性质
•     2.1.2 其他试验材料
•   2.2 研究方法
•     2.2.1 试样的制备和养护
•     2.2.2 XRD试验
•     2.2.3 压汞试验
•     2.2.4 导热系数测定试验
• 第三章 黄土的导热系数试验研究及其预估模型
•   3.1 试验方案
•   3.2 试验结果与分析
•     3.2.1 含水率对导热系数的影响
•     3.2.2 干密度对导热系数的影响
•     3.2.3 饱和度对导热系数的影响
•   3.3 土体导热系数模型
•     3.3.1 现有模型
•     3.3.2 黄土的导热系数模型
•   3.4 本章小结
• 第四章 水泥土和水泥纤维土的导热系数研究
•   4.1 试验方案
•   4.2 水泥初凝前的导热系数试验
•     4.2.1 试验结果
•     4.2.2 影响原因分析
•   4.3 不同养护龄期的导热系数测试
•     4.3.1 养护7天后的导热系数测试试验
•     4.3.2 养护14天后的导热系数测试试验
•     4.3.3 养护28天后的导热系数测试试验
•   4.4 龄期对导热系数的影响分析
•     4.4.1 试验结果
•     4.4.2 结果分析
•   4.5 本章小结
• 第五章 数值模型分析
•   5.1 几何模型的建立
•   5.2 温度荷载
•   5.3 求解结果与分析
•   5.4 本章小结
• 第六章 结论和展望
•   6.1 结论
•   6.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 个人简历

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 宋新烨

导师: 樊恒辉

关键词: 生土建筑,黄土,水泥固化土,纤维加筋水泥固化土,导热系数

来源: 西北农林科技大学

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅱ辑

专业: 地质学,建筑科学与工程

单位: 西北农林科技大学

基金: 国家自然科学基金“基于土-水-电解质耦合作用的分散性土防渗体裂缝演变规律研究(编号:51379177)”,国家重点研发计划“黄土丘陵沟壑区沟道及坡面治理工程生态安全保障技术与示范”(编号:2017YFC0504703)

分类号: TU43

总页数: 92

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