以硫氧镁水泥为胶结料,利用废弃小粒径膨胀珍珠岩为轻质骨料,研究了不同改性方法处理的珍珠岩对镁基保温材料浆体需水量、经时流动度、试件含水率、吸水率、干密度以及力学性能和耐水性能的影响规律。结果表明,改性处理后的小粒径膨胀珍珠岩能够大幅度降低镁基保温材料的需水量、含水率和吸水率及其力学强度,同时大幅度提高镁基保温材料的耐水性。小粒径膨胀珍珠岩对镁基保温材料的性能影响较大,使用时应充分权衡利弊,取长避短,以达到镁基保温材料使用效果。

以脱硫石膏、膨胀珍珠岩为主要原材料制备膨胀珍珠岩/脱硫石膏复合材料，利用单因素试验法研究了材料制备方式、试件振捣次数、膨胀珍珠岩掺量等对其性能的影响，并确定出优制备方式。结果表明，采用脱硫石膏与柠檬酸先混合搅拌均匀，再加入膨胀珍珠岩搅拌，后加入水搅拌，直接成型，当膨胀珍珠岩的掺量为2.0%时，制备的复合材料绝干抗折强度、绝干抗压强度、饱水抗折强度和饱水抗压强度分别为3.83MPa、8.92MPa、1.66MPa和4.26MPa，干表观密度为1.166g/cm3，满足规范使用要求。混凝土构件内部或表面难以避免出现裂缝,裂缝的产生会导致其耐久性降低。基于膨胀珍珠岩固载微生物的裂缝自修复混凝土具有良好的裂缝自修复能力,有效降低混凝土的维护费用。然而,随膨胀珍珠岩掺量的增大,混凝土的力学性能会显著降低。首先考察了膨胀珍珠岩掺量对该混凝土劈裂抗拉强度的降低程度,然后进一步考察了硅灰和聚丙烯纤维对该混凝土劈裂抗拉强度的增强作用。试验结果表明,当膨胀珍珠岩掺量由0增加到90%时,混凝土的劈裂抗拉强度降幅达62.1%;掺入硅灰可以明显提高该混凝土的劈裂抗拉强度,当硅灰掺量由0增加到10.5%时,混凝土的劈裂抗拉强度增幅达25%;掺入聚丙烯纤维也可以显著提高该混凝土的劈裂抗拉强度,当聚丙烯纤维掺量由0 kg/m~3增加到1.8 kg/m~3时,混凝土的劈裂抗拉强度由1.94 MPa增加到2.55 MPa,增幅为31.4%。

膨胀珍珠岩是一种天然酸性玻璃质火山熔岩，非金属矿产，包括珍珠岩、松脂岩和黑曜岩，三者只是结晶水含量不同。由于在1000～1300℃高温条件下其体积迅速膨胀4～30倍，故统称为膨胀珍珠岩。一般要求膨胀倍数>7～10倍（黑曜岩>3倍，可用），二氧化硅70%左右。均为露天开采。不用选矿，只需破碎，筛分即可。可用作过滤剂、催化剂、分子筛以及橡胶、化肥、农药的载体。广泛用于建筑、冶金、石油、机械、轻工、水电、铸造、医药、食品、农林园艺等部门。膨胀珍珠岩是珍珠岩矿砂经预热，瞬时高温焙烧膨胀后制成的一种内部为蜂窝状结构的白色颗粒状的材料。其原理为:珍珠岩矿石经破碎形成一定粒度的矿砂，经预热焙烧，急速加热(1000℃以上)，矿砂中水分汽化，在软化的含有玻璃质的矿砂内部膨胀，形成多孔结构，体积膨胀10-30倍的非金属矿产品.珍珠岩根据其膨胀工艺技术及用途不同分为三种形态:开放孔(open cell)，闭孔(closed cell)，中空孔(balloon)。

随着人类社会的快速发展,能源问题日益凸显。住建部科技司称,我国建筑能耗的比例会随着城市化进程的快速发展达到35%。建筑能耗影响着国家资源的有效利用和经济的可持续发展,鉴于建筑节能是降低建筑能耗的主要措施,我国发布多项与建筑节能相关的法律条令。本文结合世界前沿课题,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。对制得二氧化硅气凝胶进行表征,比较测试结果,研究硅源种类、酸碱催化剂、凝胶时间、硅源试剂与去离子水的体积比、改性置换液的组成和比例对气凝胶性能的影响。