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(lèi)、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。

通過(guò)不同養(yǎng)護(hù)條件的對(duì)比試驗(yàn),研究了蒸汽養(yǎng)護(hù)對(duì)無(wú)機(jī)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(shí)間、升溫速率、恒溫時(shí)間及降溫速率對(duì)保溫板抗壓強(qiáng)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(wú)機(jī)輕集料保溫板的抗壓強(qiáng)度,大幅縮短養(yǎng)護(hù)時(shí)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(shí)間就能獲得比標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)高20%的抗壓強(qiáng)度。蒸汽養(yǎng)護(hù)時(shí),靜置時(shí)間和恒溫時(shí)間是影響保溫板強(qiáng)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(shí),保溫板蒸汽養(yǎng)護(hù)的時(shí)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(lèi)繁多,但都存在一定的缺陷和不足,開(kāi)發(fā)新型保溫材料迫在眉睫纖維增強(qiáng)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(qiáng)質(zhì)輕、隔熱保溫,它既能夠在工廠預(yù)制,實(shí)現(xiàn)批量化生產(chǎn),提高勞動(dòng)生產(chǎn)率;又能夠在施工現(xiàn)場(chǎng)裁剪、拼裝,提高施工效率。本文從優(yōu)化纖維增強(qiáng)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(gè)因素對(duì)保溫板主要性能的影響。研究表明,一定級(jí)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(jí)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(jí)普通硅酸鹽水泥,隨著水泥摻量的增加,保溫板抗拉強(qiáng)度、抗壓強(qiáng)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(qiáng)度、抗壓強(qiáng)度、導(dǎo)熱系數(shù)均減小；可再分散乳膠粉摻量的增加能夠顯著提高保溫板的抗拉強(qiáng)度、抗壓強(qiáng)度。

近年來(lái)建筑火災(zāi)的頻繁發(fā)生,與建筑墻體保溫層的有機(jī)材料不無(wú)關(guān)系。因此,高效無(wú)機(jī)保溫隔熱材料迎來(lái)了前所未有的發(fā)展機(jī)遇。通過(guò)對(duì)材質(zhì)、技術(shù)及資源狀況等方面的綜合分析,本論文開(kāi)展了以膨脹珍珠巖為絕熱材料保溫隔熱板材的研發(fā)及其產(chǎn)業(yè)化以及創(chuàng)新型無(wú)機(jī)保溫隔熱材料的探索。本文的研究主要圍繞膨脹珍珠巖基水玻璃粘結(jié)劑體系無(wú)機(jī)保溫隔熱板材的優(yōu)化、膨脹珍珠巖基水泥粘結(jié)劑體系無(wú)機(jī)保溫隔熱板材的研發(fā)及其產(chǎn)業(yè)化和創(chuàng)新型無(wú)機(jī)保溫材料—低溫泡沫玻璃的初步探索三個(gè)方面展開(kāi)。通過(guò)對(duì)水玻璃粘結(jié)劑的改性、膨脹珍珠巖骨料的不同種類(lèi)、級(jí)配、憎水性的改性等方面的研究,與現(xiàn)有的水玻璃膨脹珍珠巖體系無(wú)機(jī)保溫隔熱板材相比,優(yōu)化后板材的性能得到了很大程度上的改善：力學(xué)強(qiáng)度提高了30%,導(dǎo)熱系數(shù)降低了20%,軟化系數(shù)由40%提高到了70%以上；水泥膨脹珍珠巖體系無(wú)機(jī)保溫隔熱板材的研發(fā),主要從板材成型工藝、原料配方及養(yǎng)護(hù)制度對(duì)板材性能的影響等方面著手,研制出了一種容重約為180kg/m3,抗壓強(qiáng)度高于0.8MPa,導(dǎo)熱系數(shù)低于0.06W/(m-K),養(yǎng)護(hù)時(shí)間少于10h的高性能無(wú)機(jī)板材,并完成了其相應(yīng)的產(chǎn)業(yè)化中試；通過(guò)膠體化學(xué)工藝得到Na2O-B2..

?；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)玻化微珠保溫板性能的影響;通過(guò)SEM掃描電鏡對(duì)?；⒅楸匕暹M(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)?玻化微珠>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。