轻质高强保温一体化复合墙体材料性能研究

摘要

我国工业领域墙体材料是各种建筑材料中承担的功能最多、节能减排和资源综合利用潜力最大的产业。随着建筑节能工作的逐步推进和人们对建筑功能要求的提高，墙体材料的基本功能已经不单单是以围护隔断为主，保温隔热、隔音防噪、抗震、阻燃防火等已经成为墙体材料所必须具备的基本功能。目前90％以上的建筑采用的是聚苯板薄抹灰外墙保温系统，然而该系统存在着严重的耐久性问题和防火安全隐患。
　　本研究主要从基体和骨料两方面出发，旨在设计出满足不同功能要求的功能型轻质墙体材料，以达到轻质、高强、保温、防火、降噪等多功能的复合。
　　首先研究了泡沫水泥基体的基本特性。研究了粉煤灰、辅助胶凝材料、水胶比、孔隙率、泡沫掺量对基体强度、导热系数、吸声系数等性能的影响；优化出最佳配比，即水胶比宜控制在0.28，60%粉煤灰等量取代水泥时，辅助胶凝材料B掺量宜为15%，辅助胶凝材料D掺量宜为3%。水胶比、干表观密度、孔隙率与强度、导热系数具有明显的指数函数关系，其中孔隙率是影响干表观密度、导热系数的主要因素。并采用先进分析技术手段x-CT法、压汞法综合分析孔结构，结合密度法所得总孔隙率，分析了三种测试方法的局限性，提出宜采用三种方法综合分析泡沫水泥基体的孔隙率。通过对单掺泡沫剂、单掺引气剂以及复掺的研究，分析了孔隙率、密度与强度、吸声系数的关系。保持气孔细小、均匀性是提高强度、吸声系数等性能的重要技术措施。
　　在骨料的制备方面，基于轻质、高强等性能要求，提出了一种新型免烧核壳型骨料的制备工艺，选择合适的核芯材料，并对核芯进行表面处理，采用不同的外壳材料，经搅拌、洒粉、喷雾成球、蒸养养护、保湿养护等工艺，制备出集高强、轻质于一体的功能型轻质骨料。通过对激发剂的种类与掺量、粘结剂的种类与掺量、胶凝材料的掺量、外壳厚度、养护方式、养护时间与温度、成球的工艺条件等影响因素的研究，选出合适的激发剂与粘结剂，并得出最佳掺量，即C：FA：B：D=1：0.85：0.15：0.03，其中粘结剂A的稀释比例10%~15%为宜，养护制度选择自然养护3～4h后蒸养养护，蒸养温度与时间可根据实际情况自由选择，同时可根据不同功能要求选择相应的掺量与外壳厚度。
　　初步研究了复合墙体材料与保温结构材料的制备技术，通过研究孔隙率、骨料粒径、级配设计对强度、吸声系数等性能的影响，发现若是作为梁柱等结构构件，泡沫掺量宜控制在15%以内，当掺量超过15%，抗压强度下降明显；若作为吸声材料泡沫掺量宜>30%，则平均吸声系数>0.2；若作为承重型墙体材料，泡沫掺量需增加至45%，则密度为1000级，抗压强度>15MPa；通过理论分析计算，此种复合墙体材料传热系数仅有0.866W/m2·K，满足国家规定限值1.3W/m2·K，完全可作为自保温体系墙体材料。

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第一章 绪论

1.1 课题研究背景与意义

1.2 新型墙体材料的研究现状及应用概况

1.3 轻骨料的研究现状及应用概况

1.4 轻骨料泡沫混凝土研究现状及应用概况

1.6 本文主要研究内容

1.7 特色与创新

第二章 原材料性能与试验方法

2.1 原材料性能2.1.1 水泥

2.2 试验方法与设备

第三章 泡沫基体制备技术与性能研究

3.1 泡沫基体制备技术

3.2 粉煤灰掺量对泡沫基体性能的影响

3.3 辅助胶凝材料对泡沫基体性能的影响

3.4 水胶比对泡沫基体性能的影响

3.5 孔隙率对泡沫基体性能的影响

3.6 陶粒对泡沫基体性能影响

3.7 孔结构分析

3.8 本章小结

第四章 多功能轻骨料制备与性能研究

4.1 轻骨料制备思路

4.2 轻骨料的制备工艺

4.3 轻骨料性能研究

4.4 轻质骨料性能测试与微观分析

4.5 性能测试结果与经济性分析

4.6 本章小结

第五章 复合轻质墙体材料制备与性能研究

5.1 制备工艺

5.2 配合比设计

5.3 轻骨料泡沫混凝土的性能研究

5.4 本章小结

第六章 热工计算

6.1 外围护结构传热概述

6.2 热工性能

6.3 热工计算

6.4 本章小结

第七章 结论与展望

7.1 结论

7.2 展望

参考文献

攻读学位期间所取得的相关科研成果

致谢