多孔保温水泥材料的制备与性能研究

论文总字数：16735字

目 录

1 绪论 7

1.1能源节能现状 7

1.2保温材料的种类 8

1.3国内外研究现状 9

2实验过程 10

2.1原材料 10

2.1.1水泥 10

2.1.2粉煤灰 10

2.1.2 硫酸铝 10

2.1.3 氯化钠 11

2.1.4 发泡剂 11

2.1.2其他原料 12

2.2 制备步骤 12

2.2.1第一种制备方法 12

2.2.2第二种制备方法 13

2.3测试方法 14

2.3.1主要实验设备 14

2.3.2 热导率的测定 15

2.3.3 硬度的测定 16

2.3.4 体积吸水率的测定 16

2.3.5 孔隙率的测定 17

3实验测试结果及分析 17

3.1水灰比对水泥基保温材料性能的影响 17

3.1.1水灰比与热导率的关系 18

3.1.2水灰比与硬度的关系 18

3.1.3水泥比例与孔隙率间的关系 19

3.1.4实验数据结果讨论 20

3.2 NaCl对多孔保温材料性能的影响 21

3.2.1 NaCl对多孔保温材料硬度的影响 21

3.2.2 NaCl对多孔保温材料孔隙率的影响 22

3.2.3 NaCl对多孔保温材料热导率的影响 22

3.1.4实验数据结果讨论 23

3.3 Al₂(SO₄)₃对多孔保温材料性能的影响 23

3.3.1 Al₂(SO₄)₃对多孔保温材料硬度的影响 24

3.3.2 Al₂(SO₄)₃对多孔保温材料孔隙率的影响 25

3.3.3 Al₂(SO₄)₃对多孔保温材料热导率的影响 25

3.1.4实验数据结果讨论 26

4结论 29

参考文献 30

致谢 31

1 绪论

1.1能源节能现状

中国是世界第一人口大国，社会人口越多，对能源的需求越大。在“十二五”中，能源发展提出了把节能作为关键的研究方向。我国的资源随着社会的发展人们对生活质量要求越来越高而越发匮乏。

近年来我国城镇居住用房面积增加迅速，而我国的大部分地区在温带，冬季采暖需要源源不断的热量主要途径是耗电能的空调或是暖气供暖，而火电厂大量燃煤发电以满足我们的对温度的基本需求，室内温度又会源源不断同外界做热交换消耗室内热能，在电力传输过程中又会消耗一部分能量，可以说我们日常生活中处处在浪费能量。

由于我国主要发电方式是火力发电，中国疾控中心和中国气象局联合发表声明，煤燃烧过程中所产生的悬浮颗粒、二氧化硫和二氧化碳是造成局域性雾霾，酸雨的最重要因素，区域性酸雨能够腐蚀桥梁，缩短定期保养时间、腐蚀建筑外墙增加维护成本、腐蚀历史遗迹，造成不可估计得损失。其中的悬浮颗粒，雾霾中的PM2.5导致患呼吸系统，心脑系统等疾病的患者年年增多，而大量的二氧化碳的排放加剧了全球变暖。寻求较低的物料和能耗、可循环的功能齐全的环境友好材料符合我们的需求。

据统计，我国80%左右的建筑没有达到国家节能标准，远高于发达国家的建筑耗能。因此我国在研究具有良好的保温性能的建筑材料是有很大的进步空间和发展必要的。

室内的温度、湿度达到适宜的状态是通过建筑的采暖和空气调节，室内在日常使用中的内部热力系统会受到室外湿度、温度、风向、风速、大气辐射等大气环境的影响。这些因素通过热力学交换和空气交换等方式改变室温。而其中，热力学交换是指室外的大气环境与室内温度通过建筑物的内外墙壁、窗户、屋顶、地面、门等外围结构传递能量。为达到节能效果，可以在建筑的这些围护结构中使用保温材料，达到减少热交换降低能耗的作用。室内因为用户需求和装潢更换对材料的选择范围大，更换速度频发，相对于无机保温材料来说有机材料的各方面性能更实用于室内保温，应为有机材料的耐磨和抗老化性能不如无机材料，因此，多孔水泥基保温材料在室内运用经济价值有限，但在建筑外墙上的作用有很大的价值。

建筑外墙使用的保温材料需要有比较小的导热系数能,最大限度的阻止室内与外界大气环境的热交换，同时需要自身有一定的机械强度、耐磨性。同时，在作为能为有经济价值的能使用的材料，使用的建筑外墙保温材料还需要有较好的抗老化、防火性、施工的简易程度等因素的考虑。

1.2保温材料的种类

目前，运用的保温材料主要有三种类型；有机、无机、复合。

①复合保温材料

复合材料作为种类丰富的新型材料，其使用的原材料广泛，且具有保温隔热性能好、良好的耐久性及耐久性强等较好的物理性能，例如用硅酸盐等无机矿物作为原料、化学助剂及复合粘结剂加工成的封闭微孔结构与网状结构为一体的密闭材料。它的保温性能优于矿棉、岩棉等单一纤维结构的石棉制品。也优于珍珠岩、硅石等单一微孔结构的材料。

②有机保温材料

因为其较好的物理性能在建筑中具有广泛的使用，有机保温材料通过聚苯乙烯为主要原材料，通过添加固定配方的催化剂、发泡剂经过热加工在模具中成型、挤塑成型或者喷漆成型等制备方法，有机保温材料种类多、性能好、可加工性强、但因为其化学性质此类材料形变系数大、易老化、耐久性不好、作为建筑材料来说极易燃，安全性低，因为这些原因也制约了这类材料作为隔热保温材料的发展，有机保温材料大概有以下几类；

表1.1有机保温材料的种类及优点

近年来，由于建筑用的有机保温材料引起的火灾事故频发，也对新型的保温材料提出更高的要求，在经济效益和节能效果中寻求平衡。

③无机保温材料

在目前为止，无机材料是运用最多、效果最佳的、也是最理想的保温材料。尤其是在防火方面无机材料的性能最为优异、阻燃性能好。

多孔水泥基保温材料主要由碳酸钙质的材料和硅质材料，通过固定成分的配比，用物理加气发泡的方法制备；

在建筑的机械性能方面，发泡混泥土是发泡水泥基材料的一种，因为其密度低，在使用时合理设计可以在达到建筑所需承载载荷的同时降低建筑自重，减少经济成本。

在抗震方面，，发泡水泥基材料，列如混泥土也要很好的抗震效果，此前有大量研究表明，结构合理的发泡材料比普通建筑材料更好的抗震性能。

在保温性能方面除此之外，由于发泡材料之间有大量的封闭圆形孔隙，在热量传递过程中热交换被减缓，可以有效降低能耗，达到节能目的。

在环境友好方面，其掺杂了大量工业废料，在减轻环境压力的同时降低制备成本。

1.3国内外研究现状

早在上个世纪末，发达国家就开始研究保温材料在建筑中的应用。如今相关的制造工业也相对我国更为优越，理论知识系统也更完善。

为了减缓温室效应，降低建筑能耗成为首选，因为它的使用领域最广，需求量大，国内的建筑耗能与一些发达国家的建筑耗能有一定差距。在德国，为了提高建筑材料的保温性能，建筑外墙的实心砖已经被空心或多孔砖取代，其主要原理是在室内温度与室外温度通过外墙进行热交换时，因为孔隙和中空的阻隔减缓了两者的热交换已达到保温目的。对于建筑留出的孔隙也用表格1.2中的有机保温材料进行填充

保温材料在国外建筑中的使用情况。

表1.3 德国建筑中保温材料的运用

现在市面上有机保温材料在保温性能、抗老化、耐磨性等方面有良好的物理性，在外墙保温方面也有较为广泛的使用。表1.2中的材料是我国在保温性能需求材料方面使用较多的材料。

表1.2市场大量运用的有机保温材料

但是因为其主要原料中有较为易燃的有机材料，它在防火性能上不如无机保温材料好，部分耐火性能好的有机材料又因其相对致密导致保温效果差。所以研究无机的保温材料更有价值，其中对于多孔水泥基保温材料，目前运用最多就是在外墙的保温方面，因为其作为建筑的主要原料，在研究改良其性能方面操作更方便，相对更廉价经济。

2实验过程

2.1原材料

2.1.1水泥

水泥是用于建筑工程上胶结性物理的总称，以下是主要的一些水泥分类；

硅酸盐水泥；主要成分是硅酸钙，并添加一定量石膏的水泥熟料，常用于家庭装修。

矿渣硅酸盐水泥；掺料为矿渣废料及石膏磨成的硅酸盐水泥熟料。

火山灰质硅酸盐水泥；掺料为火山灰矿粉并加入一定比例的石膏混合磨成的硅酸盐熟料。

④普通硅酸盐水泥；硅酸盐与石膏按比例混合磨成的硅酸盐熟料。

此次实验研究的是已水泥为基体的多孔保温材料，采用的复合硅酸盐水泥是由全椒海螺有限责任公司生产的，其主要性能特征是；早期强度底、抗酸性弱、耐热性好。是享受国家税受优惠的绿色建材产品。

2.1.2粉煤灰

目前我国主要靠燃煤发电，现阶段的粉煤灰的排放量已达3000万吨，直接排放的粉煤灰产生大量扬尘污染大气，给我国带来巨大的的环境问题，粉煤灰在化学性质上可以与氢氧化物反应从而具有一定的水硬胶凝性，近年来对它的研究也从从过去单纯从治理角度转换成高级化，综合化的资源利用，粉煤灰既可以减少水泥的使用降低成本，又可以用于混泥土性能的改善，在保温材料中也实现变废为宝。

2.1粉煤灰的生产方式与成分组成组成

2.1.2 硫酸铝

剩余内容已隐藏，请支付后下载全文，论文总字数：16735字

相关图片展示：