四硼酸钠改性水玻璃制备保温材料及其性能研究

单一水玻璃发泡制备得到的保温材料具有不燃、质轻及导热系数低的优点,但耐水性较差制约了其实际应用。本文利用四硼酸钠改性水玻璃,采用低温烧结的方式制备得到保温材料。通过对该材料化学结构和物理性能的表征及离子浸出试验,研究四硼酸钠对材料性能的影响效果。结果表明:四硼酸钠能够有效降低材料中—OH的数量,并使Si—O结构更加复杂,从而提高材料的耐水性。当四硼酸钠的添加量为1%(质量分数,下同)时,其对材料中钠离子及硅酸根离子浸出的抑制效果最显著,两者的离子浓度分别降低65.33%和45.02%。当四硼酸钠的添加量为3%时,材料的软化系数可提高84.6%,其抗压强度、导热系数和表观密度分别为0.46 MPa、0.046 W/(m·K)和123.1 kg/m³。     

磷石膏粉煤灰改性生土材料试验研究

以普通硅酸盐水泥为基础,添加磷石膏和粉煤灰对生土材料进行改性,制备自密实生土基墙体材料。通过测试生土改性材料试样的不同龄期的无侧限抗压强度、软化系数和导热系数,探讨了单掺水泥,复掺磷石膏及粉煤灰对生土改性材料抗压强度的影响;采用扫描电子显微镜(SEM)研究了改性生土材料试样的微观结构特征并分析了磷石膏、粉煤灰改性作用机理。结果表明:磷石膏和粉煤灰复合添加大幅度提高改性生土材料的无侧限抗压强度和耐水性。以0.50为基准水固比,10%硅酸盐水泥+8%磷石膏+15%粉煤灰改性生土材料的28d抗压强度可达为13.5MPa,软化系数为0.94,具有自密实特性。     

多孔矿物聚合材料在外墙保温方面应用的试验研究

以偏高岭土为主要原料,水玻璃为碱激发剂,双氧水为发泡剂,通过聚合反应制备外墙保温材料.本次试验以水玻璃与偏高岭土重量比、发泡剂用量和养护温度为三个主要因素设计正交试验确定保温材料的最优制备条件.试验中以体积密度、抗压强度和导热系数三个指标来表征材料的性能,最终确定制备材料的最佳水玻璃与偏高岭土的重量比为1.2,双氧水用量为3％,养护温度为50℃.在此条件下所得外墙保温材料的体积密度为296kg/m3,导热系数为0.091 W/(m·℃),抗压强度为0.92 MPa,性能指标可满足建筑外墙保温的要求.     

粉煤灰掺量对镁水泥无机保温材料性能影响的试验研究

通过对比试验,研究了不同掺量粉煤灰对镁水泥无机保温材料干表观密度、抗折抗压强度、耐水性的影响,得出粉煤灰的最佳掺量。试验结果表明：粉煤灰是一种较为理想的添加剂,它改善了镁水泥无机保温材料的保温性能、抗压和抗折强度,显著提高了镁水泥制品的耐水性,软化系数可提高5％～6％。     

中央空调气凝胶岩棉复合保温材料

针对传统保温材料存在的导热系数高、防火性能弱、强度不足等问题,提出采用性能优异的气凝胶材料来制备复合保温材料。对比了中央空调用各种保温材料的性能,分析了气凝胶材料的应用优势。将气凝胶材料应用到空调管道的保温领域中,以不同质量分数的气凝胶材料制备气凝胶岩棉复合保温材料,确定了复合保温材料的最佳生产工艺和配比,研究了气凝胶含量、岩棉板厚度和密度参数对复合保温材料导热系数和抗压强度的影响。结果表明：添加7%的气凝胶、以40 mm厚度和120 kg/m3密度的岩棉板制备的复合保温材料保温性能最佳;添加一定量的SiO2气凝胶,有助于提高复合保温材料的抗压强度。     

EPS-石膏-矿渣保温墙体材料研究

以经过改性废旧EPS(聚苯乙烯)颗粒为保温骨料,以石膏-矿渣胶凝材料为无机粘结材料,制备出具有一定的强度、造价低廉、利废节能且具有良好保温性能的EPS-石膏-矿渣墙体保温材料,并研究了聚苯乙烯颗粒含量与该复合材料各项性能的关系.结果表明,对EPS颗粒进行改性处理,其作用效果明显,能显著改善EPS-石膏-矿渣墙体保温材料的各项性能,提高材料的强度和软化系数;随着EPS颗粒含量的增加,材料的强度迅速降低,密度下降,导热系数随之减小,而软化系数略有提高.     

磷石膏基发泡建筑石膏的热传导与强度特性研究

为了进一步提高磷石膏的综合利用率，本文采用单因素试验，研究了α-烯基磺酸钠(AOS)、动物蛋白、十二烷基硫酸钠(K12)质量比为1∶1∶1的复合发泡剂稀释化对磷石膏基发泡建筑石膏孔隙率及孔隙结构的影响，并研究了孔隙率与强度、导热系数之间存在的关系。研究结果表明，当表观密度在600～800 kg/m³时，磷石膏基发泡建筑石膏的热工性能要优于其他四组泡沫保温材料，当表观密度大于900 kg/m³时，抗压强度要远远高于其他石膏基泡沫材料，导热系数与孔隙率之间的关系符合Maxwell-Euchen1模型，而抗压强度与孔隙率之间的关系更符合Hasselmann方程。本研究可为磷石膏基发泡建筑石膏生产提供数据支撑。     

泡沫掺量对发泡碱激发矿渣聚合物性能和孔隙特征的影响

以水玻璃激发矿渣为胶凝材料,采用压缩空气发泡方式制备了泡沫矿渣聚合物材料,通过Image-Pro plus(IPP)表征了不同泡沫掺量下泡沫矿渣聚合物的孔隙结构特征,并研究了泡沫掺量对泡沫矿渣矿物聚合物干密度、抗压强度和导热系数的影响.结果表明:当泡沫掺量为4.45%~10.70%(质量分数)时,随泡沫掺量增加,泡沫矿渣聚合物的孔隙率增加、平均孔径及孔圆度值增大,泡沫矿渣聚合物相应的干密度、抗压强度和导热系数均呈负指数关系降低且相关性强;当泡沫掺量为4.45%~12.00%(质量分数)时,所制备碱激发矿渣聚合物泡沫材料的干密度389~1325 kg/m3、抗压强度1.12~17.81 MPa、导热系数0.0813~0.2211 W/(m·K),其综合性能优于通用水泥泡沫混凝土制品.     

膨胀珍珠岩/硬泡聚氨酯复合材料改性及物理性能的研究

为了将膨胀珍珠岩和硬泡聚氨酯两种不同的保温材料复合,首先需要对其进行改性,利用硅烷偶联剂KH550对膨胀珍珠岩颗粒进行表面处理,得到活性聚氨酯填充骨料.根据国内外相关规范,测定了成型保温板件的密度、抗压强度、导热系数等物理力学性能.随着膨胀珍珠岩添加量的增加,复合保温材料的密度及抗压强度都有很大的提高.当掺入不同类别的膨胀珍珠岩时,发现粒径较大的膨胀珍珠岩对复合材料抗压性能的提高优于粒径较小的,而在导热系数方面两者却相反.通过上述实验得出了膨胀珍珠岩掺入量以及加入不同种类膨胀珍珠岩对复合材料各性能的影响,通过实验结果确定最终优选方案.将上述两种材料复合,以合理的配比达到共同发挥两种材料各自的优势的目的,此种新型保温材料具有广泛的应用前景.     

泡沫掺量对超轻质硫氧镁基泡沫混凝土性能的影响

硫氧镁水泥具有轻质、导热系数低、耐火等优点，将其制备成泡沫混凝土并应用于建筑外墙保温系统具有巨大的市场潜力。本文通过加入高稳定改性泡沫来调控超轻质硫氧镁基泡沫混凝土的密度，并结合扫描电子显微镜(SEM)、光学显微镜(OM)等测试研究了气孔结构的变化，探究了密度和孔结构变化对超轻质硫氧镁基泡沫混凝土抗压强度和导热系数的影响。结果表明：随着高稳定改性泡沫掺量的增加，超轻质硫氧镁基泡沫混凝土的气孔数量增多且平均孔径明显减小，密度逐渐减小，抗压强度逐渐降低；当泡沫掺量为250%(质量分数)时，超轻质硫氧镁基泡沫混凝土的密度降低至88.33 kg/m³,导热系数降低至0.038 2 W/(m·K)。     

微波加热水玻璃制备多孔轻质隔热材料

传统的泡沫玻璃是在废玻璃中加入发泡剂以760℃以上发泡制的,此方法不仅耗能大、污染重,而且泡沫玻璃耐热温度过低（T≤450℃）。在不添加任何发泡剂下,微波直接加热水玻璃（Na₂O₃.2SiO₂）发泡制备低密度泡沫保温材料;成型的泡沫材料以强酸H⁺置换Na⁺,泡沫材料的耐温由450℃提高到1000℃;新工艺降低能源消耗,提高了耐热温度。水玻璃添加少量硅酸铝纤维,不仅能改善泡沫保温材料的隔热性能,同时提高材料的力学性能。水玻璃模数为3.2,硅酸铝纤维含量为1.35%时,保温材料的导热系数为0.064Wm^-1K^-1;保温材料的抗压强度最高可达0.64MPa。     

硼酸铝-六钛酸钾晶须复合隔热材料制备与性能

以硼酸、氢氧化铝、六钛酸钾晶须(PTW)等为主要原料,采用固相烧结法制备了硼酸铝-六钛酸钾晶须复合隔热材料,研究了预合成硼酸铝晶须(ABW)对材料显微结构、力学性能及隔热性能等方面的影响。结果表明:随着制备温度的提高,ABW与PTW由点接触转变为晶须间通过K_1.5(Al_1.5Ti_6.5)O₁₆相结合,提高了复合隔热材料的致密度和耐压强度;细小的ABW在PTW之间形成了尺寸更小的孔隙,通过减少对流和辐射传热,显著提高了晶须复合隔热材料的隔热性能。控制PTW、预合成ABW、炭黑质量比为9∶1∶3,在1 100 ℃可制得体积密度为1.11 g/cm³、耐压强度为3.5 MPa、导热系数为0.11~0.16 W/(m·K)(200~800 ℃)的硼酸铝-六钛酸钾晶须复合隔热材料。     

Utilization of gold tailings for the construction of foamed ceramics used in external insulation buildings

The utilization of gold tailings and bentonite as raw materials for prepared foamed ceramic was studied. The effects of boric acid and titanium dioxide content on the properties and microstructures of foamed ceramic were studied from the aspects of bulk density, compressive strength, bending strength, phase composition, and micromorphology. These results show that the synergistic effect of boric acid and titanium dioxide leads to the crystallization of quartz, which enhanced the compressive strength and bending strength and decreased the thermal conductivity of foamed ceramics, while the bulk density increases gradually with the addition of titanium dioxide. Taking into account all of these properties, the optimal results are as follows: bending strength of 1.111 MPa, compressive strength of 1.165 MPa, bulk density of 0.258 g/cm³, the porosity of 81.89%, the thermal conductivity of 0.088 (W/(m⋅K)). This study indicated that gold tailings are a promising candidate for the preparation of foamed ceramics used as external insulation building materials.     

烧成工艺对花岗岩基轻质隔热材料性能的影响

以花岗岩废料、黏土、长石为主要原料制备了花岗岩基轻质隔热材料。研究了不同烧成工艺制度(烧成温度、保温时间、升温速率)对该隔热材料性能的影响,确定最优烧成制度,制备出表观密度小、抗压强度高、常温导热系数小的高性能隔热材料。结果表明,以5 ℃/min从常温升至1 000 ℃,再以3 ℃/min升至1 200 ℃并保温30 min,在此烧成工艺制度下制备的隔热材料试样的表观密度为0.6 g/cm³,常温抗压强度18.11 MPa,常温导热系数为0.2 W/(m·K),综合性能最好。     

粉煤灰在水泥发泡轻质保温材料中的应用研究

以水泥、粉煤灰为主要原料,掺加适量激发剂、促凝剂和胶粉,利用自主研制的高效发泡剂,采用先独立发泡、再将泡沫与料浆混合的工艺方法制备粉煤灰/水泥发泡轻质保温材料.研究了不同粉煤灰掺量对保温材料干密度、抗压强度和导热系数的影响,并对各种外加剂的作用机理进行了探讨.结果表明,利用粉煤灰取代部分水泥可降低粉煤灰/水泥发泡轻质保...     

一种新型阻燃外墙外保温材料制备研究

针对传统有机外墙保温材料易燃的缺陷,结合无机保温材料在导热和容重方面的优势,提出制备一种新型的阻燃外墙外保温材料。为验证该材料的最佳试验配比,采用正交试验方法,以轻质骨料、化学外加剂和粉煤灰、玻化微珠等作为原材料,以JG/T 158-2013作为标准,通过导热系数、抗压强度、干密度测试等方法对制备的保温材料性能进行测试。通过测试结果表明:当标准材料中轻质骨料10.5%、粉煤灰22%、硅灰16%、纤维0.25%的时候,制备的保温材料导热系数、抗压强度、容重分别为0.053 W/(m·K)、0.052 MPa、216 kg/m3,符合试验标准。通过干湿循环试验,对材料微观结构进行观察,发现试验前后材料为出现裂痕,由此说明在干湿交替下仍可保持较高强度。由此,通过上述的试验表明,制备的外墙外保温材料可行。     

缓凝剂对氯氧镁水泥水化历程的影响

为了拓展氯氧镁水泥(MOC)的使用范围,研究了缓凝剂(柠檬酸、硼酸、葡萄糖酸钠)对氯氧镁水泥凝结时间、抗压强度、电阻率、水化热和耐水性的影响,同时采用X射线衍射仪分析了氯氧镁水泥改性后的水化产物。结果表明,掺入缓凝剂会延长氯氧镁水泥的凝结时间,当缓凝剂掺量达到0.75%(质量分数,下同)时,各组试样的28 d抗压强度较空白组分别下降了19.3%、16.7%和20.2%。缓凝剂的掺入降低了水泥浆体电阻率速率曲线和内部温度曲线的峰值,推迟了水化放热速率曲线第二峰值出现时间,即降低了氯氧镁水泥的水化速率,改善了氯氧镁水泥放热集中的现象。缓凝剂能提高氯氧镁水泥的耐水性,当硼酸掺量为0.75%时,软化系数可达到0.79。     

Characteristics of heat insulating clay bricks made from zeolite,waste steel slag and expanded perlite

In order to lessen the energy loss of buildings during the operation phase, and also considering the importance of sustainable construction, producing bricks having more desirable thermal characteristics has become essential. In this study, insulation bricks composed of expanded perlite (EP), natural zeolite, ground granulated blast furnace slag (GGBFS) and clay were fabricated. The effect of replacing clay with GGBFS, zeolite and EP in amounts up to 15%, 15%, and 50% respectively on the bricks' properties was investigated. Mix proportion parameters of bricks were analyzed using the Taguchi method. Various properties of bricks including density, weight loss, shrinkage, apparent porosity, water absorption, resistance to freezing and thawing, compressive strength, thermal conductivity, and microstructural analysis of fired bricks were examined and compared against standard requirements for bricks. Overall, the results showed that while satisfying the standard requirements, bricks containing the aforementioned additives had lower thermal conductivity compared to normal bricks, and therefore, they could be utilized as heat insulation materials.     

Flame retardant biogenic building insulation materials from hemp fiber

Biogenic thermal insulation materials are in high demand because of its carbon-sequestration nature. However, high flammability, moisture condensation, and relatively high thermal conductivity of biogenic material are major concerns for sustainable building applications. In this study, we report the fire-retardant cellulose xerogel insulation nanocomposites derived from hemp fiber recycling and silica xerogel, in which the boric acid treatment improves its fire retardancy. The as-prepared materials show a low thermal conductivity of 31.3 mW/m K, high flexural modulus of 665 MPa, hydrophobicity with the water contact angle of 115°, and fire retardancy with 30% weight loss over a period of burning time 10 min. Overall, this work provides an effective method for the synthesis of fire-retardant biogenic thermal insulation materials and shows a promising way for next-generation bio-based insulation materials.