無機保溫材料是當(dāng)前保溫材料領(lǐng)域研究的熱點。黑曜巖是一種酸性火山玻璃巖,其二氧化硅含量在70%左右,含水量較少(<2%)。黑曜巖具有容重小、耐火度高、化學(xué)穩(wěn)定性強、導(dǎo)熱系數(shù)低、吸濕性小等優(yōu)點,廣泛用于保溫、隔音材料。本研究以黑曜巖粉末為主要原料,水玻璃和雙氧水分別作為堿激發(fā)劑和發(fā)泡劑。通過將黑曜巖粉末、水玻璃、表面活性劑(十六烷基三甲基溴化銨CTAB)等混合均勻后加入適量雙氧水靜置發(fā)泡,在發(fā)泡 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(hù)建筑的年制熱制冷能耗值為57.45 kWh/m2,與普通圍護(hù)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。對制得二氧化硅氣凝膠進(jìn)行表征,比較測試結(jié)果,研究硅源種類、酸堿催化劑、凝膠時間、硅源試劑與去離子水的體積比、改性置換液的組成和比例對氣凝膠性能的影響。

近年來外墻外保溫材料造成的火災(zāi)事故多發(fā),造成了重大的人員傷亡及經(jīng)濟(jì)損失。合理地選擇外墻外保溫材料及體系構(gòu)造能大大減少以上情況的發(fā)生,并可取得良好的社會效應(yīng)。通過對建筑市場上應(yīng)用的A級防火等級外墻外保溫材料的適用范圍、優(yōu)缺點進(jìn)行分析,選取3種有代表性的外墻外保溫材料,從材料性能分析、體系基本構(gòu)造、實體樣板制作、現(xiàn)場試驗及成本分析等幾方面進(jìn)行專項研究。通過不同養(yǎng)護(hù)條件的對比試驗,研究了蒸汽養(yǎng)護(hù)對無機輕集料保溫板性能的影響;研究了在蒸汽養(yǎng)護(hù)中,靜置時間、升溫速率、恒溫時間及降溫速率對保溫板抗壓強度的影響;探索了規(guī)模化蒸汽養(yǎng)護(hù)工藝。結(jié)果表明,蒸汽養(yǎng)護(hù)能提高無機輕集料保溫板的抗壓強度,大幅縮短養(yǎng)護(hù)時間。與標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)相比,蒸汽養(yǎng)護(hù)只需標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)1/16的時間就能獲得比標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)高20%的抗壓強度。蒸汽養(yǎng)護(hù)時,靜置時間和恒溫時間是影響保溫板強度的關(guān)鍵因素,要控制在合適的范圍內(nèi)。在95℃、95%濕度條件下規(guī)?；a(chǎn)時,保溫板蒸汽養(yǎng)護(hù)的時間為7 h。

水泥基無機輕集料保溫板的成型方法和工藝因素是其產(chǎn)業(yè)化的關(guān)鍵問題。通過不同成型方式對比和成型過程關(guān)鍵影響因素的研究結(jié)果表明:壓制法成型比澆注法成型更適合制備水泥基無機保溫板,壓制法時采用對向施加壓力比單向施加壓力能取得更好的成型效果;要選用合適強度的膨脹珍珠巖骨料,壓縮比為2.2,水料比在1.0~1.1區(qū)間內(nèi);以無機保溫板為核心的保溫結(jié)構(gòu)一體化板,也可以通過壓制法,采用多次布料,一次成型的方法。 無機輕集料保溫板作為一種新型的無機墻體保溫材料,除了性能需滿足用戶要求外,還需要關(guān)注其在地域氣候環(huán)境下使用時的強度穩(wěn)定性。通過在實驗室模擬長期濕熱環(huán)境,對水泥和水玻璃2種膠結(jié)材料體系的無機保溫板素板的力學(xué)強度穩(wěn)定性進(jìn)行了比較,并與室外長期放置的試樣進(jìn)行對比驗證。結(jié)果表明:實驗室100℃水煮2 h模擬試驗?zāi)軌蚍从碂o機保溫板的長期耐濕熱性能;水泥基無機輕集料保溫板在濕熱條件下的強度保留率要高于水玻璃基保溫板;在無機保溫板中添加有機改性劑能提高板材的耐濕熱性能。

通過不同養(yǎng)護(hù)條件的對比試驗,研究了蒸汽養(yǎng)護(hù)對無機輕集料保溫板性能的影響;研究了在蒸汽養(yǎng)護(hù)中,靜置時間、升溫速率、恒溫時間及降溫速率對保溫板抗壓強度的影響;探索了規(guī)?；羝B(yǎng)護(hù)工藝。結(jié)果表明,蒸汽養(yǎng)護(hù)能提高無機輕集料保溫板的抗壓強度,大幅縮短養(yǎng)護(hù)時間。與標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)相比,蒸汽養(yǎng)護(hù)只需標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)1/16的時間就能獲得比標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)高20%的抗壓強度。蒸汽養(yǎng)護(hù)時,靜置時間和恒溫時間是影響保溫板強度的關(guān)鍵因素,要控制在合適的范圍內(nèi)。在95℃、95%濕度條件下規(guī)?；a(chǎn)時,保溫板蒸汽養(yǎng)護(hù)的時間為7 h在建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)中,墻體在采暖能耗中所占的比例,約占總能耗的32.1%-36.2%。目前,墻體保溫材料種類繁多,但都存在一定的缺陷和不足,開發(fā)新型保溫材料迫在眉睫纖維增強復(fù)合材料保溫板是以聚苯顆粒、水泥、粉煤灰、可再分散乳膠粉、中空纖維、羥丙基甲基纖維素及憎水粉為原材料制備而成的。該保溫板高強質(zhì)輕、隔熱保溫,它既能夠在工廠預(yù)制,實現(xiàn)批量化生產(chǎn),提高勞動生產(chǎn)率;又能夠在施工現(xiàn)場裁剪、拼裝,提高施工效率。本文從優(yōu)化纖維增強復(fù)合材料保溫板配比的角度出發(fā),研究分析了原材料各個因素對保溫板主要性能的影響。研究表明,一定級配的聚苯顆粒制備的保溫板導(dǎo)熱系數(shù)低于單一粒徑,隨著聚苯顆粒的增加,保溫板導(dǎo)熱系數(shù)先減小后增大；42.5級普通硅酸鹽水泥制備的保溫板力學(xué)性能明顯優(yōu)于32.5級普通硅酸鹽水泥,隨著水泥摻量的增加,保溫板抗拉強度、抗壓強度逐漸增大；粉煤灰代替部分水泥,可以有效降低保溫板的導(dǎo)熱系數(shù),隨著粉煤灰摻量的增加,保溫板的抗拉強度、抗壓強度、導(dǎo)熱系數(shù)均減?。豢稍俜稚⑷槟z粉摻量的增加能夠顯著提高保溫板的抗拉強度、抗壓強度。