膨脹珍珠巖是一種天然酸性玻璃質(zhì)火山熔巖，非金屬礦產(chǎn)，包括珍珠巖、松脂巖和黑曜巖，三者只是結(jié)晶水含量不同。由于在1000～1300℃高溫條件下其體積迅速膨脹4～30倍，故統(tǒng)稱(chēng)為膨脹珍珠巖。一般要求膨脹倍數(shù)>7～10倍（黑曜巖>3倍，可用），二氧化硅70%左右。均為露天開(kāi)采。不用選礦，只需破碎，篩分即可?？捎米鬟^(guò)濾劑、催化劑、分子篩以及橡膠、化肥、農(nóng)藥的載體。廣泛用于建筑、冶金、石油、機(jī)械、輕工、水電、鑄造、醫(yī)藥、食品、農(nóng)林園藝等部門(mén)。膨脹珍珠巖是珍珠巖礦砂經(jīng)預(yù)熱，瞬時(shí)高溫焙燒膨脹后制成的一種內(nèi)部為蜂窩狀結(jié)構(gòu)的白色顆粒狀的材料。其原理為:珍珠巖礦石經(jīng)破碎形成一定粒度的礦砂，經(jīng)預(yù)熱焙燒，急速加熱(1000℃以上)，礦砂中水分汽化，在軟化的含有玻璃質(zhì)的礦砂內(nèi)部膨脹，形成多孔結(jié)構(gòu)，體積膨脹10-30倍的非金屬礦產(chǎn)品.珍珠巖根據(jù)其膨脹工藝技術(shù)及用途不同分為三種形態(tài):開(kāi)放孔(open cell)，閉孔(closed cell)，中空孔(balloon)。

膨脹珍珠巖保溫板具有保溫隔熱、輕質(zhì)不燃的優(yōu)良性能,在建筑外墻保溫中具有較好的應(yīng)用前景。目前各種膨脹珍珠巖保溫板之間的主要區(qū)別在于膠結(jié)劑的不同,由于所采用的傳統(tǒng)膠結(jié)劑在其性能上具有一定的局限性,會(huì)導(dǎo)致制備出的膨脹珍珠巖保溫板強(qiáng)度偏低,導(dǎo)熱系數(shù)偏高,一定程度上限制著膨脹珍珠巖保溫板在大范圍推廣應(yīng)用。微生物礦化沉積技術(shù)作為一種新型的生物質(zhì)膠結(jié)劑制備方法,礦化沉積碳酸鈣可以有效地膠結(jié)膨脹珍珠巖顆粒,從而提高膨脹珍珠巖保溫板的強(qiáng)度。因此,本課題組提出將微生物礦化方法與輕質(zhì)、多孔、價(jià)格低廉的膨脹珍珠巖結(jié)合,采用微生物礦化來(lái)增強(qiáng)膨脹珍珠巖保溫板的性能。本文對(duì)微生物KJ01的礦化沉積效率及將微生物礦化增強(qiáng)膨脹珍珠保溫板的性能進(jìn)行了試驗(yàn)研究,并通過(guò)電鏡掃描和物相分析的方法對(duì)其進(jìn)行微觀機(jī)理分析,主要工作如下:（1）首先對(duì)微生物KJ01脲酶的活性及礦化沉積的效率進(jìn)行了研究,考察了培養(yǎng)基pH值、培養(yǎng)基的接種量、尿素激發(fā)劑的摻量、培養(yǎng)溫度及培養(yǎng)時(shí)間對(duì)微生物KJ01脲酶活性的影響;然后對(duì)影響微生物KJ01礦化沉積效率的因素進(jìn)行了試驗(yàn)分析,研究了環(huán)境溫度、礦化沉積的時(shí)間、菌液濃度、尿素濃度、鈣離子的濃度及無(wú)機(jī)鈣源對(duì)

常用的低密度減輕材料漂珠產(chǎn)量較少、貨源緊缺,單一的漂珠作為減輕劑導(dǎo)致生產(chǎn)成本高,因此優(yōu)選了一種成本低、來(lái)源廣的減輕材料-改性膨脹珍珠巖。提出在漂珠低密度水泥漿中復(fù)配部分改性膨脹珍珠巖的方案。室內(nèi)實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)結(jié)果表明,該體系密度在1.45 g/cm~3～1.60 g/cm~3可調(diào),水泥漿具有良好的沉降穩(wěn)定性、流變性,且失水量少、早期強(qiáng)度高等特點(diǎn)。對(duì)比同一密度下,采用部分改性膨脹珍珠巖復(fù)合漂珠的低密度水泥漿與單一的漂珠低密度水泥漿相比,在性能差別不大的情況下能有效的降低成本。該體系在現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用6井次,固井電測(cè)解釋表明,水泥漿返高能達(dá)到設(shè)計(jì)要求,而且固井質(zhì)量?jī)?yōu)質(zhì),能夠滿足油氣層段開(kāi)采需求。

基于我國(guó)建筑物節(jié)能的迫切需求以及現(xiàn)有保溫材料效能較低的問(wèn)題,使用相變儲(chǔ)能技術(shù)對(duì)傳統(tǒng)建筑保溫材料膨脹珍珠巖進(jìn)行功能轉(zhuǎn)化制備新型建筑保溫材料。論文在膨脹珍珠巖的物化性能,具有適宜相變溫度和高相變焓值的癸酸-棕櫚酸二元低共熔物相變儲(chǔ)能材料制備與性能表征,膨脹珍珠巖基復(fù)合相變儲(chǔ)能材料的制備與性能表征,納米氧化鋁導(dǎo)熱增強(qiáng)膨脹珍珠巖基復(fù)合相變儲(chǔ)能材料的制備與性能表征,以及石墨原位導(dǎo)熱增強(qiáng)膨脹珍珠巖基復(fù)合相變儲(chǔ)能材料的制備與性能表征等方面開(kāi)展了研究工作。膨脹珍珠巖是一種內(nèi)部具有豐富蜂窩狀孔道結(jié)構(gòu)且環(huán)境友好的多孔礦物材料;膨脹珍珠巖顆粒群體的粒徑越小吸水率越高;膨脹珍珠巖具有很好的抗鹽酸侵蝕能力,鹽酸處理之后沒(méi)有發(fā)生孔道結(jié)構(gòu)塌陷或是損毀的現(xiàn)象;1000°C以下的煅燒溫度處理后,膨脹珍珠巖仍然可以保持有正常的孔道結(jié)構(gòu)和微觀形貌。癸酸-棕櫚酸二元低共熔物相變儲(chǔ)能材料在熔化階段的相變溫度為23.7°C,相變焓值為174.4 J/g,在凝固階段分別為19.2°C和173.2 J/g,相變溫度剛好處于人類(lèi)生活的適宜溫度范圍內(nèi);癸酸-棕櫚酸二元低共熔物。相變儲(chǔ)能材料在2030°C溫度段具有較好