無機(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(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(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氣凝膠性能的影響。

近年來建筑火災(zāi)的頻繁發(fā)生,與建筑墻體保溫層的有機(jī)材料不無關(guān)系。因此,高效無機(jī)保溫隔熱材料迎來了前所未有的發(fā)展機(jī)遇。通過對材質(zhì)、技術(shù)及資源狀況等方面的綜合分析,本論文開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)新型無機(jī)保溫材料—低溫泡沫玻璃的初步探索三個(gè)方面展開。通過對水玻璃粘結(jié)劑的改性、膨脹珍珠巖骨料的不同種類、級配、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的高性能無機(jī)板材,并完成了其相應(yīng)的產(chǎn)業(yè)化中試；通過膠體化學(xué)工藝得到Na2O-B2..

近年來外墻外保溫材料造成的火災(zāi)事故多發(fā),造成了重大的人員傷亡及經(jīng)濟(jì)損失。合理地選擇外墻外保溫材料及體系構(gòu)造能大大減少以上情況的發(fā)生,并可取得良好的社會(huì)效應(yīng)。通過對建筑市場上應(yīng)用的A級防火等級外墻外保溫材料的適用范圍、優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行分析,選取3種有代表性的外墻外保溫材料,從材料性能分析、體系基本構(gòu)造、實(shí)體樣板制作、現(xiàn)場試驗(yàn)及成本分析等幾方面進(jìn)行專項(xiàng)研究。通過不同養(yǎng)護(hù)條件的對比試驗(yàn),研究了蒸汽養(yǎng)護(hù)對無機(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)間及降溫速率對保溫板抗壓強(qiáng)度的影響;探索了規(guī)?；羝B(yǎng)護(hù)工藝。結(jié)果表明,蒸汽養(yǎng)護(hù)能提高無機(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。

?；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)的新型無機(jī)輕質(zhì)骨料。以玻化微珠為輕質(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)模壓成型制備玻化微珠墻體保溫板。通過正交試驗(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玻化微珠保溫板性能的影響;通過SEM掃描電鏡對?；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?；⒅楸匕骞に噮?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級防火的新型無機(jī)保溫板材。試驗(yàn)對原材料對?；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,測定不同?；⒅?、二氧化硅氣凝膠和外加劑摻量下的?；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。