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粉煤灰多孔保温材料制备及性能研究

冯俊杰  
【摘要】:随着全球经济的快速发展,能源消耗急剧增加,能源短缺问题也日渐突出。为了降低能源消耗,特别是建筑能源消耗,建筑保温材料的研究和应用越来越得到人们的重视。目前来讲,我国使用较多的保温材料是有机保温材料,其质轻、保温隔热效果好、施工简单方便等优点使其得到广泛的推广,但是它不耐老化、稳定性差而且易燃,很容易造成火灾事故。无机保温材料则可以弥补上述缺陷,可以在一定程度上取代有机保温材料成为新的研究热点。 本文首先以工业废弃物粉煤灰为主要原料,添加少量的玻璃粉和粘土,应用发泡注浆法在较低的烧结温度(900℃左右)下制备出粉煤灰多孔保温材料,降低了无机保温材料制备过程中的烧结成本。研究了原料配比、固含量、发泡剂和稳泡剂添加量以及烧结温度等对样品最终性能的影响。研究发现,样品的孔隙率随着固含量以及烧结温度的升高而减小,随着发泡剂添加量的增加而增大,但是导热系数、容重和抗压强度的变化趋势则相反。通过实验得到该工艺的最佳条件,粉煤灰与玻璃粉以及粘土的原料配比为80:15:5,发泡剂添加量为0.3wt%,稳泡剂添加量为0.5wt%,固含量为35wt%,烧结温度为900℃,最佳工艺条件下样品导热系数可低至0.0511W/mK,孔隙率在90%以上,抗压强度为0.63MPa,可以满足保温材料的性能指标。 从降低烧结成本的角度考虑,根据地质聚合物在常温或者较低养护温度下即可制备合成的特性,本文以粉煤灰为原料,钠水玻璃为碱性激发剂,添加适量的双氧水作造孔剂,在较低的养护温度下,制备出地质聚合物基粉煤灰多孔保温材料。粉煤灰固定在80g时,研究不同水玻璃添加量(60,80和100g),不同双氧水添加量(4,6和8g)以及不同养护温度(55和85℃)对样品性能的影响。实验结果表明,粉煤灰与碱性激发剂比例、双氧水添加量以及养护温度对样品性能的影响较大。粉煤灰与钠水玻璃配比为1:1,养护温度为55℃时样品性能较好,最佳工艺条件下制得的地质聚合物基粉煤灰多孔保温材料样品孔隙率为79.9%,抗压强度为0.82MPa,导热系数为0.0744W/mK。极低的制备成本使得其在保温材料应用领域展现出很大的研究和应用前景。 为了进一步提升多孔地质聚合物的性能,本文尝试用多孔、轻质的漂珠取代部分粉煤灰,实验结果表明样品性能改变不大。


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