膨脹珍珠巖是一種p H值偏低的玻璃態(tài)非金屬礦產(chǎn),由于導(dǎo)熱系數(shù)低,在綠色節(jié)能隔熱材料中起到尤為重要作用。可將膨脹珍珠巖通過不同的應(yīng)用目的來采取不同的改性方法及有機(jī)物或無機(jī)物改性劑,從而拓寬膨脹珍珠巖的應(yīng)用領(lǐng)域。本文介紹了膨脹珍珠巖的主要產(chǎn)地、組成成分及特性。綜述了無機(jī)物和有機(jī)物對膨脹珍珠巖改性處理的主要方法,指出未來在保溫材料中膨脹珍珠巖應(yīng)用方向。 以正癸酸(CA)為相變材料,膨脹珍珠巖(EP)為基體材料,通過真空吸附法制備了可應(yīng)用于外墻隔熱控溫領(lǐng)域的CA/EP定型復(fù)合相變材料。將CA/EP摻入水泥砂漿中制備了相變水泥板并測試其熱特性,結(jié)果表明,CA/EP能提升水泥板的熱能存儲能力,20wt%相變水泥板的熔化、凝固相變潛熱分別為14.25J·g-1、14.1J·g-1;CA/EP的加入能提高水泥板的比熱容,且相變水泥板中復(fù)合相變材料含量越高,其等效比熱容越大;定型復(fù)合相變材料CA/EP的加入能提高水泥板的比熱容,且相變水泥板中復(fù)合相變材料含量越高,其等效比熱容越大;CA/EP的加入會顯著減小水泥板的導(dǎo)熱系數(shù)和蓄熱系數(shù),增大熱惰性系數(shù)。與普通水泥板相比,10wt%、15wt%、20wt%相變水泥板的導(dǎo)熱系數(shù)分別下降了39.4%、47.83%和52.49%(20℃),37.94%、46.84%和50.63%(50℃),蓄熱系數(shù)分別下降了34.07%、40.62%和44.87%(20℃),30.25%、35.59%和37.65%(50℃),熱惰性系數(shù)分別增大8.75%、13.78%和15.96%(20℃),8.75%

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)場應(yīng)用6井次,固井電測解釋表明,水泥漿返高能達(dá)到設(shè)計(jì)要求,而且固井質(zhì)量優(yōu)質(zhì),能夠滿足油氣層段開采需求。

為解決傳統(tǒng)保溫材料和氣凝膠在建筑節(jié)能領(lǐng)域應(yīng)用所存在的問題,本論文從骨料創(chuàng)新入手,提出以廉價(jià)膨脹珍珠巖（Expanded perlite,EP）為載體,SiO2氣凝膠為填充體,制備合成一種新型復(fù)合保溫材料——?dú)饽z膨脹珍珠巖（Aerogel-expanded perlite,AEP）,使氣凝膠獲得載體EP保護(hù)的同時(shí)有效降低EP的導(dǎo)熱系數(shù),也使氣凝膠能夠應(yīng)用于水泥基材料,并進(jìn)一步降低氣凝膠的使用成本。本論文對AEP的制備工藝及性能、AEP在水泥基材料中的應(yīng)用及對水泥基材料性能的影響機(jī)理,以及AEP保溫砂漿的制備及其在建筑節(jié)能應(yīng)用中的經(jīng)濟(jì)性等問題進(jìn)行了系統(tǒng)研究,主要工作及主要結(jié)論如下:1.采用微觀表征和導(dǎo)熱系數(shù)試驗(yàn),研究了常壓干燥技術(shù)制備SiO2氣凝膠各工藝階段變量對氣凝膠微觀特征和導(dǎo)熱系數(shù)的影響規(guī)律,獲得了適用于AEP制備要求的SiO2氣凝膠制備方法,制備的疏水SiO2氣凝膠表觀密度≤130kg/m3,導(dǎo)熱系數(shù)低至0.022W/（m·K）。2.對SiO2溶膠黏.

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,采用微生物礦化來增強(qiáng)膨脹珍珠巖保溫板的性能。本文對微生物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,并通過電鏡掃描和物相分析的方法對其進(jìn)行微觀機(jī)理分析,主要工作如下:（1）首先對微生物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)間對微生物KJ01脲酶活性的影響;然后對影響微生物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、鈣離子的濃度及無機(jī)鈣源對