玻璃微珠增强水泥基复合材料等效导热性能研究

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2、lationsandexperimentalstudiesofhollowglassbeadsreinforcedcementmatrixcompositesequivalentADissertationSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：HouFengSupervisor：Prof.WangHuiEnterprisementor:ZhaoJiyiSchoolofCivilEngineering&ArchitectureHenanUniversityofTechnology,Zhen

3、gzhou,China原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究所取得的成果。除文中已经注明所引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的科研成果。对本文的研究作出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本声明的法律责任由本人承担。学位论文作者：日期：年月日学位论文使用授权声明本人在导师指导下完成的论文及相关的职务作品，知识产权归属河南工业大学。根据河南工业大学有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留或向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和

4、借阅；本人授权河南工业大学可以将本学位论文的全部或部分编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或者其他复制手段保存论文和汇编本学位论文。本人离校后发表、使用学位论文或与该学位论文直接相关的学术论文或成果时，第一署名单位仍然为河南工业大学。保密论文在解密后应遵守此规定。学位论文作者：日期：年月日指导教师签名：日期：年月日摘要随着社会的发展，能源危机正在逐步增加，近年来中国的节能减排等相关政策也进行了大力宣传，研发出抗震性能好、造价成本低、建筑能耗低、节约土地的建筑体系，是当今建筑领域重要的研究课题。在这样的背景下，对中空玻璃

5、微珠水泥基复合材料进行热学实验和理论分析研究具有重要的意义[1]。空心玻璃微珠（HollowGlassMicrosphere，HGM）是一种空心球轻质芯材，具有无毒性、表面光滑、填充后分散非常均匀以及流动性好等优点，抗压强度相对而言也比较高，保温隔热性和耐火性能优越，用于建筑节能和建筑防火方面是非常的合适的。并且这种材料物理化学性能比较稳定，隔声性能好。已在航空、航天、土木、机械、物理、化学等领域得到了重要应用[2]。随着科研水平的提高和科研设备的更新换代，空心玻璃微珠的制备技术也不断的提高，因此空心玻璃微珠的应用领域和范围

6、也在不断的扩展，从早期传统的简单填充材料时代，现在则慢慢发展为功能性的材料。空心玻璃微珠的内部结构比较特殊，它是一种内部空心的结构，这种结构就形成了比较大的比表面积，因此空心玻璃微珠可以为填充基体时提供比较大的接触面和反应空间。玻璃微珠质轻，用其填充水泥后，能制作成容重非常小的混凝土材料，本文重点研究了微珠（HGM）增强水泥形成微珠水泥基复合材料后，研究微珠的掺入量、微珠壁厚、水泥导热系数的变化，对玻璃微珠水泥基复合材料的导热性能的影响。本文通过创建HGM/水泥复合材料的代表体元的模型，对HGM填充水泥形成的复合材料的导热性

7、能用ABAQUS进行了二维的有限元数值仿真分析，从复合材料微观层面上分析其热学行为；同时，利用JW—3型导热系数测定仪来测定不同微珠掺量下的复合材料导热系数，从宏观层面上分析了空心玻璃微珠掺入量对复合材料保温隔热性能的影响。本文将从仿真和实验相结合的角度建立高性能空心玻璃微珠水泥基复合材料细观结构演化模型，研究微珠增强水泥后宏观的热性能与微珠空心结构的依赖关系。本文研究的主要内容有：1、宏观热学实验：当微珠掺入量分别为0%、5%、10%、15%、20%、25%、30%时，将这些试件分别在JW—3型导热系数测定仪上进行热学实验

8、，将宏观热学实验得出的数据与有限元仿真分析的数据进行对比。i2、仿真数值模拟：将ABAQUS仿真技术与细观的热学理论相结合，水泥中掺入微珠后，形成的复合材料的微观结构特点，以空心玻璃微珠位于水泥基的中心为模型，建立具有代表性的计算体元。通过有限元分析，求解计算体元的温度场、热流矢量等。从而