膨脹珍珠巖和陶粒兩種材料作為出色的保溫原材料,有著質輕、隔熱、耐久、價廉的特點,尤其是兩種材料的成分均為無機物,與傳統的聚苯乙烯泡沫塑料板等保溫材料相比又有著不凡的防火性能,所以在能源問題日益嚴峻的背景下,越來越受到青睞,成為保溫工程中的重要原材料。其中,用膨脹珍珠巖和陶粒制成的輕集料混凝土保溫板材為常見的應用方式。本論文將對以膨脹珍珠巖顆粒和陶粒顆粒作為主要原材料,并以陶砂代替普通砂來制作的節能保溫混凝土板材作以研究,探尋性能優良的試驗配合比及其制作工藝,同時得出其各項技術參數,滿足作為建筑圍擋結構的使用要求。主要的研究內容如下：(1)探討節能保溫混凝土的導熱理論和強度理論。確定以導熱系數為主要控制目標來評定混凝土保溫功效的研究手段,與普通混凝土對比,闡述節能保溫混凝土的強度形成機制。(2)針對膨脹珍珠巖顆粒因吸水率偏高而難以大范圍推廣的問題,特別采用憎水膨脹珍珠巖顆粒作為試驗材料,大幅降低了膨脹珍珠巖混凝土的吸水率,為膨脹珍珠巖混凝土的進一步應用奠定了基礎。(3)詳細闡述節能保溫混凝土的制作工藝,分析制作過程中需要注意問題,使其作為建筑保溫構件的各種功能得以化發揮。

以氣凝膠膨脹珍珠巖為骨料,P·O 42.5級水泥和熟石膏的混合物為膠結材料,添加可再分散性乳膠粉、羥丙基甲基纖維素制備保溫板。使用單因素法分析了硅酸鹽水泥和熟石膏的配料及抗壓強度的關系;采用正交試驗法研究了配料用量和保溫板抗壓強度、導熱系數的關系。制得保溫板的導熱系數低至0.045 W/(m·K),抗壓強度達到0.54 MPa。試驗采用X射線衍射分析了膠結材料的反應,使用紅外光譜技術研究了氣凝膠膨脹珍珠巖的疏水特性。 以導熱系數極低的物質氣凝膠為研究對象,使其與膨脹珍珠巖復合,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,推導出氣凝膠膨脹珍珠巖膠凝材料的傳熱規律。根據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熱系數和力學性能。計算太原地區氣象參數下氣凝膠膨脹珍珠巖保溫材料圍護建筑的年制熱制冷能耗值為57.45 kWh/m2,與普通圍護建筑109.90kWh/m2相比,實現能耗的大幅降低。本文研究的具體內容如下:(1)使用不同硅源、酸堿催化劑和改性置換劑研制低導熱氣凝膠。

以脫硫石膏為膠凝材料,以膨脹珍珠巖為輕質骨料,摻加適量的粉煤灰及其他外加劑,經澆注成型制備膨脹珍珠巖保溫板。膨脹珍珠巖表面疏松多孔,其應用受到了限制。采用VAE乳液包覆膨脹珍珠巖表面的孔,可降低其吸水率;或采用硬脂酸炒制膨脹珍珠巖,覆蓋在其表面和孔洞,使其由親水轉變為憎水,也可降低其吸水率。通過試驗,摻加改性后膨脹珍珠巖的保溫材料的防水性能提高,吸水率下降。摻加VAE乳液改性的膨脹珍珠巖的保溫材料的力學性能和導熱性能有所改善。利用SEM測試手段對VAE改性的膨脹珍珠巖進行微觀結構分析,同時探討其防水機理。

無機保溫板具有無毒、阻燃、環保、抗壓強度大等特點,在建筑節能領域逐漸替代有機保溫板。本論文結合珍珠巖保溫板和巖棉保溫板的優勢將其進行多種復合,研究不同復合方式的工藝對復合保溫板的體積密度、導熱系數、抗壓強度以及孔隙率的影響,以制備滿足市場需要的無機復合保溫板。論文主要結論如下:以珍珠巖為骨料,通過調節巖棉、水玻璃和雙氧水的添加量制備了珍珠巖-巖棉復合保溫板,體積密度為196 kg/m3,導熱系數為0.0654 W?m-1?K-1,抗壓強度為0.58 MPa。以巖棉為骨料,通過調節珍珠巖、水玻璃和雙氧水的添加量制備了巖棉-珍珠巖復合保溫板,體積密度為224 kg/m3,導熱系數為0.0487 W?m-1?K-1,抗壓強度為0.70 MPa。采用珍珠巖-巖棉復合保溫板與巖棉-珍珠巖復合保溫板進行復合,結果表明:珍珠巖-巖棉保溫板厚度為7 mm、巖棉-珍珠巖保溫板厚度為18 mm時,制備的復合保溫板體積密度為0.204 kg/m3,