Developing and testing of full-scale lightweight sandwich wall panels with high thermal insulation properties

الموضوعات

علوم تطبيقية وتكنولوجية

الملخص

Moving towards high thermal insulation wall solutions can significantly enhance energy conservation on both environmental and economic levels. This research focuses on the development and investigation of full-scale sandwich wall panels with superior thermal insulation properties. The implementation of such wall panels is expected to improve electrical energy preservation, reduce construction costs, and shorten building time compared to conventional masonry walls. A total of twelve full-scale specimens were fabricated with dimensions of 2.2 m (height) × 0.5 m (width) × 200 mm (thickness). The study examined three primary parameters: type of concrete (normal concrete versus lightweight concrete), shear tie spacing (20 cm and 40 cm), and internal reinforcement (panels reinforced with glass fiber reinforced polymer (GFRP) bars versus non-reinforced panels). Laboratory tests were conducted to evaluate the panels under axial compression, out-of-plane bending, and in-plane bending. Additionally, fifty-four concrete cubes, eighteen cylinders, and eighteen prisms were cast to assess key concrete mix properties including workability, compressive strength, tensile strength, flexural strength, and thermal conductivity. Results showed that all lightweight concrete panels demonstrated satisfactory ultimate capacities. Although these capacities were lower than those of normal concrete panels, they remained acceptable, particularly for use as non-load-bearing walls. The maximum reductions observed were approximately 54.1% in axial compression capacity, 32.3% in out-of-plane bending capacity, and 52.9% in in-plane bending capacity. Thermal conductivity values ranged from 0.519 to 0.585 W/m·K for normal concrete sandwich panels, while lightweight concrete panels exhibited lower values, ranging between 0.435 and 0.450 W/m·K, indicating better insulation performance. Moreover, reducing shear tie spacing from 40 cm to 20 cm increased the axial compression capacity of normal concrete sandwich panels by 27.2%. Conversely, the same reduction in spacing decreased the failure load by 18.4% in lightweight concrete panels, likely due to improper distribution of expanded polystyrene (EPS) within the panel caused by excessive vibration during casting. Finally, the use of longitudinal GFRP reinforcement substantially improved bending capacities: out-of-plane bending capacity increased by 91.2% and 124.6%, and in-plane bending capacity increased by 24.5% and 224.6%, respectively, compared to unreinforced panels.

روابط وملفات

التعريف والنوع

رقم الوثيقة

f2b06b15-c01d-4395-8173-0658775a69b2

رقم العقد

0

نوع الوسائط

Crawler

نوع المحتوى

الرسائل العلمية

صيغة المصدر

رسائل ماجيستير

نوع الملف

pdf text

أسماء الملفات

f2b06b15-c01d-4395-8173-0658775a69b2_1.pdf

بيانات النشر

ترجمة العنوان

تطوير واختيار ألواح حوائط خفيفة الوزن ذات حشوة عازلة وذات خصائص عزل حراري عالية

ألقاب المؤلفين

[{"name_ar":" Mashael Salim Said Al-Bahriyah ","title_ar":"اعداد","title_en":"Preparation"},{"name_ar":" Sherif El-Gamal","title_ar":"اشراف","title_en":"Supervision"},{"name_ar":"Ali Al-Nuaim","title_ar":"اشراف","title_en":"Supervision"}]

اللغة

English

المصدر والدورية

اسم المصدر

Developing and testing of full-scale lightweight sandwich wall panels with high thermal insulation properties

المحتوى والصفحات

عدد الصفحات

0

ترجمة الملخص

قد يؤدي الانتقال إلى حلول الجدران المعزولة ذات الخصائص الحرارية العالية إلى تحقيق حفظ أكبر للطاقة على المستويين البيئي والاقتصادي. يركز هذا البحث على دراسة تطوير ألواح جدران عازلة تتمتع بعزل حراري عالي، حيث يُتوقع أن يسهم استخدام هذه الألواح في تقليل استهلاك الطاقة الكهربائية، بالإضافة إلى خفض تكلفة ووقت البناء مقارنةً بالجدران التقليدية. تم تصنيع اثنتي عشرة عينة من الألواح بأبعاد كاملة بلغت 2.2 م (ارتفاع) × 5.0 م (عرض) × 200 مم (سماكة). تناولت الدراسة ثلاثة متغيرات رئيسية، هي: نوع الخرسانة (الخرسانة العادية والخرسانة خفيفة الوزن)، مسافة روابط القص (20 سم و40 سم)، واستخدام التعزيز الداخلي (ألواح مقواة بقضبان ألياف زجاجية وألواح غير مقواة). خضعت الألواح لاختبارات مختبرية شملت الضغط المحوري، والانحناء الخارجي المستوي، والانحناء الداخلي المستوي. كما تم صب 54 مكعبًا، و18 أسطوانة، و18 موشورًا لفحص خصائص الخلطات الخرسانية من حيث قابلية التشغيل، وقوة الانضغاط، وقوة الشد، وقوة الانحناء، والتوصيل الحراري. أظهرت الألواح المصنوعة من الخرسانة خفيفة الوزن قدرات نهائية جيدة، رغم أن سعاتها كانت أقل من نظيرتها المصنوعة من الخرسانة العادية، إلا أن هذه السعات مقبولة خاصةً عند استخدامها كجدران غير حاملة. فقد بلغ الانخفاض الأقصى في السعة عند الضغط المحوري حوالي 1.54%، بينما سجلت قدرة الانحناء الخارجي المستوي انخفاضًا بنسبة 3.32%، وقدرة الانحناء الداخلي المستوي انخفاضًا بنحو 9.52%. أما بالنسبة للتوصيل الحراري، فقد تراوحت قيمه للألواح المصنوعة من الخرسانة العادية بين 519.0 و585.0 واط/متر·كلفن، في حين كانت بين 435.0 و450.0 واط/متر·كلفن للألواح المصنوعة من الخرسانة خفيفة الوزن، مما يدل على تحسن العزل الحراري في الأخيرة. كما وجد أن تقليل مسافة روابط القص من 40 سم إلى 20 سم عزز قدرة الألواح الخرسانية العادية بنسبة 2.27% تحت حمل الضغط المحوري. في المقابل، أدى تقليل تباعد روابط القص إلى انخفاض قدرة التحمل بنسبة 4.18% في الألواح الخرسانية خفيفة الوزن، ويُعزى ذلك إلى التوزيع غير المتجانس للبوليسترين الموسع داخل اللوح نتيجة للاهتزاز المفرط أثناء الصب. أخيرًا، ساهم استخدام التعزيز بقضبان الألياف الزجاجية الطولية في زيادة قدرة الانحناء الخارجي المستوي للألواح بنسبة 2.91% إلى 6.124%، وزيادة قدرة الانحناء الداخلي المستوي بنسبة 5.24% إلى 6.224% مقارنة بالألواح غير المقواة.

كلمات الباحثين

Concrete- Testing- Sandwich walls- Concrete-Testing

إشراف وإعداد

الإشراف

Sherif El-Gamal, Ali Al-Nuaim

الإعداد

Mashael Salim Said Al-Bahriyah

الاقتباسات الببليوغرافية