采用再生粗骨料配制再生混凝土,研究了再生混凝土的力学特征,探讨了再生粗骨料掺量对再生混凝土抗压强度的影响,同时对不同粉煤灰的取代量和钢纤维体积率掺量的混凝土进行了抗压强度试验,得出各组分掺量的最佳配合比,利用该配比进行砌块的试验研究。结果发现,在相同配合比的情况下,再生混凝土砌块的抗压强度比普通混凝土砌块略低,但优化孔型砌块的抗压强度比普通砌块要好,有利于在墙体中应用。

运用数值计算的方法模拟了24种不同孔洞结构的240mm×115mm×90mm(长×宽×高)粉煤灰小型空心砌块的耦合传热过程,得出单个空心砌块的当量导热系数值。模拟中考虑沿着砌块长度方向及宽度方向传热对当量导热系数的影响。结果表明:沿着传热垂直方向增加孔数减弱了砌块的保温隔热效果,沿着传热平行方向增加孔数增强了砌块的保温隔热性能。另外,还对三种砌法的砌筑单元结果进行了比较,选出了最优方案,此种砌法不仅减少了寻找最优孔型的工作量和时间,而且新型砌法的结果比以往方法找出的最优方案要为理想。

为提高混凝土空心砌块的隔热性能,采用有限单元法研究了聚苯板在其孔洞中的填充方式对热阻的影响。结果表明,砌块插孔呈矩形为佳。插孔长度不变,热阻随其厚度的增加而增加。插孔率一定,热阻随插孔排数的增加而增加;随其列数的增加而降低。插孔交错排列,热阻增加。当插孔仅有部分填充时,聚苯板最好靠近砌块的高温面。

在建立混凝土空心砌块非稳态导热-自然对流-辐射多模式耦合传热模型基础上,研究了基于稳态热优化的混凝土空心砌块在徐州地区采暖期的非稳态周期传热特性;分析了空心砌块温度场、热流率随时间的变化规律。定义了非稳态周期传热条件下混凝土空心砌块保温性能评价参数—失热量,并与常用的保温性能评价参数—等效导热系数对比。结果显示,非稳态周期传热时空心砌块优化的效果并没有等效导热系数表征的优越;因此,在空心砌块的设计中应该重视非稳态传热的重要性。

为研究干砌法和湿砌法两种不同砌筑方法对不同型号横孔连锁混凝土空心砌块砌体抗压性能的影响,通过四组(24个)砌体试件的抗压试验,对其破坏特征、抗压强度进行对比分析。研究结果表明,干砌砌体在受压过程中先有裂缝产生、发展的过程,然后才丧失承载能力,而湿砌砌体多在未捕捉到裂缝的情况下直接被压溃,且后者的抗压强度明显高于前者;不同砌筑方法对较小尺寸砌块砌体抗压性能的影响更为显著。

以水淬高钛矿渣膨珠为轻骨料,普通硅酸盐水泥为胶凝材料,脱硫石膏为激发剂,采用压制成型工艺制备了轻集料砂浆,研究了高钛矿渣膨珠、水泥、脱硫石膏掺量和对轻集料砂浆力学性能和干密度的影响,利用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)手段对轻质砂浆矿物结构和微观形貌进行了表征。此外,以优选的轻质砂浆为基体,工厂试制了轻质砂浆小型空心砌块。结果表明:轻质砂浆力学性能和干密度随水泥用量增加而升高;随脱硫石膏用量增加,轻集料砂浆抗压强度先增加后降低,干密度变化不大。固定胶凝材料用量18%、脱硫石膏替代水泥20%条件下,所制备轻集料砂浆抗压强度16.0MPa,干密度1789kg/m3,以该轻骨料砂浆为基体材料进行轻集料砂浆小型空心砌块试制,可制备出抗压强度9.6MPa,干密度1223kg/m3,MU7.5的空心砌块。

通过一系列试验,得到在同一混凝土配合比下,掺入不同粒径、不同比例的稻草纤维粉末后混凝土拌合物的物理性能、抗压强度、抗折强度的变化规律。研究表明,在保证混凝土和易性前提下,随着稻草纤维粉末掺量的增加,所需水量增加,初、终凝时间延长,稻草纤维粉末混凝土空心砌块抗压、抗折强度降低,但在一定的掺量范围内仍能达到较高强度。

稻草纤维混凝土空心砌块具有质轻、保温隔热效果好、绿色环保等优点。通过试验得到同一配合比情况下的稻草纤维粉末混凝土空心砌块随稻草纤维粉末粒径大小、含量变化的热阻变化规律。研究表明,同一粒径下,热阻随稻草纤维含量的增加而增加,效果明显;同一含量下,热阻随稻草纤维粒径的减小而增加,影响较小。其中,稻草纤维粒径为0.150~0.180mm、含量为10%时砌块的热阻值最大,比未掺加稻草纤维粉末砌块的热阻高36%。

一块空心砌块的重量在18 kg左右,现有设备均无法满足对一板150 kg重量进行快速往返夹装,无法实现流水线生产。鉴于此,设计了一种气动式夹装机械手调控顶板器,经人工操作电控行走装置,把产品放置于载物台上,再利用叉车进行搬运。为了避免因夹翻而造成严重破损,设计采用一块控制顶板器,在上方顶住下面空心砌块的冲击力,达到不夹翻的理想效果。