膨脹珍珠巖和陶粒兩種材料作為出色的保溫原材料,有著質(zhì)輕、隔熱、耐久、價廉的特點,尤其是兩種材料的成分均為無機物,與傳統(tǒng)的聚苯乙烯泡沫塑料板等保溫材料相比又有著不凡的防火性能,所以在能源問題日益嚴峻的背景下,越來越受到青睞,成為保溫工程中的重要原材料。其中,用膨脹珍珠巖和陶粒制成的輕集料混凝土保溫板材為常見的應(yīng)用方式。本論文將對以膨脹珍珠巖顆粒和陶粒顆粒作為主要原材料,并以陶砂代替普通砂來制作的節(jié)能保溫混凝土板材作以研究,探尋性能優(yōu)良的試驗配合比及其制作工藝,同時得出其各項技術(shù)參數(shù),滿足作為建筑圍擋結(jié)構(gòu)的使用要求。主要的研究內(nèi)容如下：(1)探討節(jié)能保溫混凝土的導(dǎo)熱理論和強度理論。確定以導(dǎo)熱系數(shù)為主要控制目標來評定混凝土保溫功效的研究手段,與普通混凝土對比,闡述節(jié)能保溫混凝土的強度形成機制。(2)針對膨脹珍珠巖顆粒因吸水率偏高而難以大范圍推廣的問題,特別采用憎水膨脹珍珠巖顆粒作為試驗材料,大幅降低了膨脹珍珠巖混凝土的吸水率,為膨脹珍珠巖混凝土的進一步應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。(3)詳細闡述節(jié)能保溫混凝土的制作工藝,分析制作過程中需要注意問題,使其作為建筑保溫構(gòu)件的各種功能得以化發(fā)揮。

以氣凝膠膨脹珍珠巖為骨料,P·O 42.5級水泥和熟石膏的混合物為膠結(jié)材料,添加可再分散性乳膠粉、羥丙基甲基纖維素制備保溫板。使用單因素法分析了硅酸鹽水泥和熟石膏的配料及抗壓強度的關(guān)系;采用正交試驗法研究了配料用量和保溫板抗壓強度、導(dǎo)熱系數(shù)的關(guān)系。制得保溫板的導(dǎo)熱系數(shù)低至0.045 W/(m·K),抗壓強度達到0.54 MPa。試驗采用X射線衍射分析了膠結(jié)材料的反應(yīng),使用紅外光譜技術(shù)研究了氣凝膠膨脹珍珠巖的疏水特性。 以導(dǎo)熱系數(shù)極低的物質(zhì)氣凝膠為研究對象,使其與膨脹珍珠巖復(fù)合,制成氣凝膠膨脹珍珠巖。對比級配與非級配氣凝膠膨脹珍珠巖膠凝材料的傳熱性能,建立數(shù)值模型模擬氣凝膠膨脹珍珠巖的粒徑級配在傳熱中的作用,推導(dǎo)出氣凝膠膨脹珍珠巖膠凝材料的傳熱規(guī)律。根據(jù)氣凝膠膨脹珍珠巖的特性研制建筑保溫材料,測試這種新型保溫材料的導(dǎo)熱系數(shù)和力學(xué)性能。計算太原地區(qū)氣象參數(shù)下氣凝膠膨脹珍珠巖保溫材料圍護建筑的年制熱制冷能耗值為57.45 kWh/m2,與普通圍護建筑109.90kWh/m2相比,實現(xiàn)能耗的大幅降低。本文研究的具體內(nèi)容如下:(1)使用不同硅源、酸堿催化劑和改性置換劑研制低導(dǎo)熱氣凝膠。

以脫硫石膏為膠凝材料,以膨脹珍珠巖為輕質(zhì)骨料,摻加適量的粉煤灰及其他外加劑,經(jīng)澆注成型制備膨脹珍珠巖保溫板。膨脹珍珠巖表面疏松多孔,其應(yīng)用受到了限制。采用VAE乳液包覆膨脹珍珠巖表面的孔,可降低其吸水率;或采用硬脂酸炒制膨脹珍珠巖,覆蓋在其表面和孔洞,使其由親水轉(zhuǎn)變?yōu)樵魉?也可降低其吸水率。通過試驗,摻加改性后膨脹珍珠巖的保溫材料的防水性能提高,吸水率下降。摻加VAE乳液改性的膨脹珍珠巖的保溫材料的力學(xué)性能和導(dǎo)熱性能有所改善。利用SEM測試手段對VAE改性的膨脹珍珠巖進行微觀結(jié)構(gòu)分析,同時探討其防水機理。

無機保溫板具有無毒、阻燃、環(huán)保、抗壓強度大等特點,在建筑節(jié)能領(lǐng)域逐漸替代有機保溫板。本論文結(jié)合珍珠巖保溫板和巖棉保溫板的優(yōu)勢將其進行多種復(fù)合,研究不同復(fù)合方式的工藝對復(fù)合保溫板的體積密度、導(dǎo)熱系數(shù)、抗壓強度以及孔隙率的影響,以制備滿足市場需要的無機復(fù)合保溫板。論文主要結(jié)論如下:以珍珠巖為骨料,通過調(diào)節(jié)巖棉、水玻璃和雙氧水的添加量制備了珍珠巖-巖棉復(fù)合保溫板,體積密度為196 kg/m3,導(dǎo)熱系數(shù)為0.0654 W?m-1?K-1,抗壓強度為0.58 MPa。以巖棉為骨料,通過調(diào)節(jié)珍珠巖、水玻璃和雙氧水的添加量制備了巖棉-珍珠巖復(fù)合保溫板,體積密度為224 kg/m3,導(dǎo)熱系數(shù)為0.0487 W?m-1?K-1,抗壓強度為0.70 MPa。采用珍珠巖-巖棉復(fù)合保溫板與巖棉-珍珠巖復(fù)合保溫板進行復(fù)合,結(jié)果表明:珍珠巖-巖棉保溫板厚度為7 mm、巖棉-珍珠巖保溫板厚度為18 mm時,制備的復(fù)合保溫板體積密度為0.204 kg/m3,