無機(jī)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(qiáng)、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。

集保溫、輕質(zhì)、耐火、防水、高強(qiáng)、低收縮等優(yōu)良性能于一身的新型墻體材料，本文采用新型鎂質(zhì)膠凝材料硫檸鎂水泥作為膠結(jié)材料，添加輕質(zhì)骨料、防水材料、抗裂纖維、發(fā)泡劑，通過正交試驗設(shè)計研制出一種新型墻體保溫材料，其防火、導(dǎo)熱、密度、強(qiáng)度、吸水率、收縮性等綜合性能優(yōu)良。通過XRD和超景深三維顯微鏡VHX-2000等現(xiàn)代測試手段，分析了此保溫材料的物相和微觀結(jié)構(gòu)，主要的研究成果有以下幾個方面。檢驗了作為膠凝材料的硫檸鎂基水泥的性能，配合比氧硫比為1.7、水硫比1.0、檸檬酸含量1.3%時，硫檸鎂水泥的28d抗壓、抗折強(qiáng)度分別為52.90MPa和9.29MPa。通過單因素試驗確定了多孔保溫板基本是由硫檸鎂水泥為膠結(jié)材料，添加輕質(zhì)骨料、憎水劑和纖維，經(jīng)發(fā)泡劑加氣發(fā)泡而成的復(fù)合體系。影響保溫墻體材料的主要性能為材料的密度、吸水率、抗壓強(qiáng)度以及導(dǎo)熱系數(shù)。利用正交試驗安設(shè)計，通過對這四個主要性能的測定和分析，討論了骨膠比、發(fā)泡劑摻量、纖維摻量以及憎水劑摻入量對于各項性能的影響，終得出配合比為：骨膠比為0.2、發(fā)泡劑摻量0.09、憎水劑摻量1.2%及纖維摻量0.4%。

玻化微珠保溫板保溫性能差、干密度大、強(qiáng)度低等缺點,從原材料的選用、配比優(yōu)化等方面出發(fā),建立保溫板的性能檢測方法,采用正交試驗對保溫板配比進(jìn)行研究,通過極差、方差等分析方法,得到初步配比,再采用配比優(yōu)化試驗并考慮保溫板綜合性能,得到試驗優(yōu)配比,終研制出性能更優(yōu)的?；⒅楸匕?。主要研究內(nèi)容如下:1.通過比較分析現(xiàn)有玻化微珠保溫板組成材料的優(yōu)缺點,選定試驗原材料;同時對比分析現(xiàn)行相關(guān)試驗標(biāo)準(zhǔn),確定?；⒅楸匕甯黜椥阅軠y試標(biāo)準(zhǔn)。以普通?；⒅楸厣皾{基本配比為基礎(chǔ),考慮干密度、抗壓強(qiáng)度、稠度三項指標(biāo),根據(jù)試驗確定本文較適宜的玻化微珠堆積密度和試驗用水量。2.通過分析現(xiàn)有玻化微珠相關(guān)規(guī)范,制定本文試驗配比考核指標(biāo)。采用四因素三水平正交試驗,以保溫板干密度、導(dǎo)熱系數(shù)、抗壓強(qiáng)度為評價指標(biāo),通過極差、方差等分析方法研究玻化微珠摻量、水泥摻量、纖維水鎂石絨摻量以及復(fù)合外加劑種類四種因素對三項指標(biāo)的影響,得出影響保溫板性能指標(biāo)的主次因素及顯著性并初步確定?；⒅楸匕逶囼炁浔取Ｔ诖嘶A(chǔ)上對試驗配比進(jìn)一步優(yōu)化,并考慮保溫板抗折強(qiáng)度、線性收縮率、抗凍性等各項性能,在滿足試驗配比考核指標(biāo)和優(yōu).

市場常用EPS,XPS,聚氨酯硬泡等有機(jī)保溫材料,存在著巨大安全隱患,研發(fā)輕質(zhì)高強(qiáng)、防火防水的保溫材料尤為重要.故以玻化微珠、二氧化硅氣凝膠顆粒、硅藻土等為輕集料,加入無機(jī)膠液,拌勻后裝入模具,熱壓制成板.實驗表明,設(shè)計表觀密度為200kg/m3,而實際表觀密度216kg/m3~229kg/m3,分析少量水分被封入?；⒅閮?nèi)部;導(dǎo)熱系數(shù)在0.061W/(m·k)~0.090W/(m·k)之間,大空隙及水分導(dǎo)致其偏高;抗壓強(qiáng)度在0.27MPa~0.49MPa;吸水率約為12%,板材的大量空隙及玻化微珠封閉不好導(dǎo)致吸水率偏高.