無(wú)機(jī)保溫材料是當(dāng)前保溫材料領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)。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(diǎn),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(guò)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(duì)象,使其與膨脹珍珠巖復(fù)合,制成氣凝膠膨脹珍珠巖。對(duì)比級(jí)配與非級(jí)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(jí)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(cè)試這種新型保溫材料的導(dǎo)熱系數(shù)和力學(xué)性能。計(jì)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(shí)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(duì)制得二氧化硅氣凝膠進(jìn)行表征,比較測(cè)試結(jié)果,研究硅源種類、酸堿催化劑、凝膠時(shí)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(duì)氣凝膠性能的影響。

?；⒅槭且环N具有質(zhì)輕、保溫、隔熱、防火和耐久性好等諸多優(yōu)點(diǎn)的新型無(wú)機(jī)輕質(zhì)骨料。以?；⒅闉檩p質(zhì)骨料,108膠和水泥為膠粘劑,摻加適量的粉煤灰、纖維及防水劑,經(jīng)模壓成型制備?；⒅閴w保溫板。通過(guò)正交試驗(yàn)進(jìn)行試驗(yàn)配比優(yōu)化,同時(shí)研究成型壓力、水泥摻量、粉煤灰取代量和纖維摻量對(duì)?；⒅楸匕逍阅艿挠绊?通過(guò)SEM掃描電鏡對(duì)玻化微珠保溫板進(jìn)行內(nèi)部微觀形貌觀察,研究界面結(jié)合情況以及斷面微觀形貌,并探討相關(guān)作用機(jī)理。試驗(yàn)終得出玻化微珠保溫板工藝參數(shù)為:成型壓力0.78 MPa、水泥摻量60%、粉煤灰取代量20%、纖維摻量1.0%。 ?；⒅榘l(fā)泡保溫板是一種導(dǎo)熱系數(shù)低、A級(jí)防火的新型無(wú)機(jī)保溫板材。試驗(yàn)對(duì)原材料對(duì)?；⒅榘l(fā)泡保溫板性能的影響規(guī)律進(jìn)行了研究,確定了其優(yōu)配合比。采用三因素三水平正交試驗(yàn)方法,測(cè)定不同?；⒅椤⒍趸铓饽z和外加劑摻量下的?；⒅榘l(fā)泡保溫板導(dǎo)熱系數(shù)和抗壓強(qiáng)度。試驗(yàn)結(jié)果表明:影響?；⒅榘l(fā)泡保溫板導(dǎo)熱系數(shù)和抗壓強(qiáng)度的因素順序?yàn)??；⒅?二氧化硅氣凝膠>外加劑。玻化微珠對(duì)導(dǎo)熱系數(shù)影響顯著,二氧化硅氣凝膠和適量外加劑可彌補(bǔ)保溫材料摻量增加引起的強(qiáng)度損失。

水泥基無(wú)機(jī)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(wèn)題。通過(guò)不同成型方式對(duì)比和成型過(guò)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(wú)機(jī)保溫板,壓制法時(shí)采用對(duì)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(qiáng)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(wú)機(jī)保溫板為核心的保溫結(jié)構(gòu)一體化板,也可以通過(guò)壓制法,采用多次布料,一次成型的方法。 無(wú)機(jī)輕集料保溫板作為一種新型的無(wú)機(jī)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(shí)的強(qiáng)度穩(wěn)定性。通過(guò)在實(shí)驗(yàn)室模擬長(zhǎng)期濕熱環(huán)境,對(duì)水泥和水玻璃2種膠結(jié)材料體系的無(wú)機(jī)保溫板素板的力學(xué)強(qiáng)度穩(wěn)定性進(jìn)行了比較,并與室外長(zhǎng)期放置的試樣進(jìn)行對(duì)比驗(yàn)證。結(jié)果表明:實(shí)驗(yàn)室100℃水煮2 h模擬試驗(yàn)?zāi)軌蚍从碂o(wú)機(jī)保溫板的長(zhǎng)期耐濕熱性能;水泥基無(wú)機(jī)輕集料保溫板在濕熱條件下的強(qiáng)度保留率要高于水玻璃基保溫板;在無(wú)機(jī)保溫板中添加有機(jī)改性劑能提高板材的耐濕熱性能。

快速化的工業(yè)與城市發(fā)展,推動(dòng)了全球經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展,同時(shí),也損害了自然生態(tài)系統(tǒng),城市與自然越離越遠(yuǎn),難以和諧發(fā)展,由此產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展、自然環(huán)境保護(hù)、生存與健康等社會(huì)民生問(wèn)題也問(wèn)題也越來(lái)越突出。城市建筑中的保溫防火工程使用大量有害物質(zhì),對(duì)空氣產(chǎn)生污染,一旦發(fā)生火災(zāi)就釋放大量毒氣,給城市生態(tài)環(huán)境造成影響,而無(wú)機(jī)防火保溫板產(chǎn)品的誕生,不但起到了環(huán)保的作用采用?；⒅楹团蛎浾渲閹r制備無(wú)機(jī)保溫板,研究其導(dǎo)熱系數(shù)、抗壓強(qiáng)度和干密度分別隨?；⒅閾搅康淖兓?guī)律。結(jié)果表明,?；⒅榈妮^佳摻量為膨脹珍珠巖質(zhì)量的30%,與未摻加玻化微珠的膨脹珍珠巖保溫板相比,其導(dǎo)熱系數(shù)降低了14.7%,抗壓強(qiáng)度提高了17.8%,干密度增加了19.9%。利用掃描電子顯微鏡對(duì)試樣進(jìn)行微觀分析,探討玻化微珠摻量對(duì)保溫板性能的影響。