膨胀珍珠岩和陶粒两种材料作为出色的保温原材料,有着质轻、隔热、耐久、价廉的特点,尤其是两种材料的成分均为无机物,与传统的聚苯乙烯泡沫塑料板等保温材料相比又有着不凡的防火性能,所以在能源问题日益严峻的背景下,越来越受到青睐,成为保温工程中的重要原材料。其中,用膨胀珍珠岩和陶粒制成的轻集料混凝土保温板材为常见的应用方式。本论文将对以膨胀珍珠岩颗粒和陶粒颗粒作为主要原材料,并以陶砂代替普通砂来制作的节能保温混凝土板材作以研究,探寻性能优良的试验配合比及其制作工艺,同时得出其各项技术参数,满足作为建筑围挡结构的使用要求。主要的研究内容如下：(1)探讨节能保温混凝土的导热理论和强度理论。确定以导热系数为主要控制目标来评定混凝土保温功效的研究手段,与普通混凝土对比,阐述节能保温混凝土的强度形成机制。(2)针对膨胀珍珠岩颗粒因吸水率偏高而难以大范围推广的问题,特别采用憎水膨胀珍珠岩颗粒作为试验材料,大幅降低了膨胀珍珠岩混凝土的吸水率,为膨胀珍珠岩混凝土的进一步应用奠定了基础。(3)详细阐述节能保温混凝土的制作工艺,分析制作过程中需要注意问题,使其作为建筑保温构件的各种功能得以化发挥。

以气凝胶膨胀珍珠岩为骨料,P·O 42.5级水泥和熟石膏的混合物为胶结材料,添加可再分散性乳胶粉、羟丙基甲基纤维素制备保温板。使用单因素法分析了硅酸盐水泥和熟石膏的配料及抗压强度的关系;采用正交试验法研究了配料用量和保温板抗压强度、导热系数的关系。制得保温板的导热系数低至0.045 W/(m·K),抗压强度达到0.54 MPa。试验采用X射线衍射分析了胶结材料的反应,使用红外光谱技术研究了气凝胶膨胀珍珠岩的疏水特性。 以导热系数极低的物质气凝胶为研究对象,使其与膨胀珍珠岩复合,制成气凝胶膨胀珍珠岩。对比级配与非级配气凝胶膨胀珍珠岩胶凝材料的传热性能,建立数值模型模拟气凝胶膨胀珍珠岩的粒径级配在传热中的作用,推导出气凝胶膨胀珍珠岩胶凝材料的传热规律。根据气凝胶膨胀珍珠岩的特性研制建筑保温材料,测试这种新型保温材料的导热系数和力学性能。计算太原地区气象参数下气凝胶膨胀珍珠岩保温材料围护建筑的年制热制冷能耗值为57.45 kWh/m2,与普通围护建筑109.90kWh/m2相比,实现能耗的大幅降低。本文研究的具体内容如下:(1)使用不同硅源、酸碱催化剂和改性置换剂研制低导热气凝胶。

以脱硫石膏为胶凝材料,以膨胀珍珠岩为轻质骨料,掺加适量的粉煤灰及其他外加剂,经浇注成型制备膨胀珍珠岩保温板。膨胀珍珠岩表面疏松多孔,其应用受到了限制。采用VAE乳液包覆膨胀珍珠岩表面的孔,可降低其吸水率;或采用硬脂酸炒制膨胀珍珠岩,覆盖在其表面和孔洞,使其由亲水转变为憎水,也可降低其吸水率。通过试验,掺加改性后膨胀珍珠岩的保温材料的防水性能提高,吸水率下降。掺加VAE乳液改性的膨胀珍珠岩的保温材料的力学性能和导热性能有所改善。利用SEM测试手段对VAE改性的膨胀珍珠岩进行微观结构分析,同时探讨其防水机理。

无机保温板具有无毒、阻燃、环保、抗压强度大等特点,在建筑节能领域逐渐替代有机保温板。本论文结合珍珠岩保温板和岩棉保温板的优势将其进行多种复合,研究不同复合方式的工艺对复合保温板的体积密度、导热系数、抗压强度以及孔隙率的影响,以制备满足市场需要的无机复合保温板。论文主要结论如下:以珍珠岩为骨料,通过调节岩棉、水玻璃和双氧水的添加量制备了珍珠岩-岩棉复合保温板,体积密度为196 kg/m3,导热系数为0.0654 W?m-1?K-1,抗压强度为0.58 MPa。以岩棉为骨料,通过调节珍珠岩、水玻璃和双氧水的添加量制备了岩棉-珍珠岩复合保温板,体积密度为224 kg/m3,导热系数为0.0487 W?m-1?K-1,抗压强度为0.70 MPa。采用珍珠岩-岩棉复合保温板与岩棉-珍珠岩复合保温板进行复合,结果表明:珍珠岩-岩棉保温板厚度为7 mm、岩棉-珍珠岩保温板厚度为18 mm时,制备的复合保温板体积密度为0.204 kg/m3,