复合建筑阻燃保温材料的研究与性能表征

摘要

我国建筑能耗巨大，推行建筑节能势在必行。建筑保温技术是建筑节能的主要方式，保温材料是其中的关键。目前国内大量使用的是有机保温材料，存在易燃的缺陷，而无机保温材料导热系数高、容重大，复合保温材料可以满足保温要求同时达到A级不燃。
　　选取了轻质骨料、无机胶凝材料及外加剂并进行了保温材料的制备研究，结果表明对EPS颗粒表面处理之后改善了亲水性，抗压强度和抗拉强度分别提高了31％和57%，EPS颗粒级配良好的保温材料力学强度更高、导热系数更低，空心微珠在轻质骨料总体积中的体积比为30%时，制备的保温材料性能满足标准要求。无机胶凝材料中硫铝酸盐水泥、粉煤灰、硅灰最佳掺量分别为35%、22%、16%。添加胶粉、聚丙烯（PP）纤维后对抗拉强度提升较大，有机硅憎水剂提升了憎水性，胶粉、PP纤维、憎水剂水溶液最佳掺量分别为3.5%、0.25%、10%。锥形量热仪测试表明采用空心微珠与表面处理的阻燃型EPS颗粒复配做轻质骨料时THR为0.7MJ/m2，达到了A1级不燃的标准，此时生烟量最小。设计了正交试验，试验结果表明最佳配比分别为：轻质骨料10%，粉煤灰22%，硅灰16%，纤维0.25%。制备的保温材料干密度为224kg/m3，导热系数为0.052W/(m·K)，抗压强度为0.41MPa，抗拉强度为0.26MPa，吸水量为763g/m2，软化系数为0.92，A1级不燃。
　　对原材料作用机理进行了分析。分析结果表明：选用的胶粉主要成分为乙酸乙烯酯/乙烯共聚物（EVA），EVA主链中的非极性链段与 EPS表面吸附，侧链中的-OCCH3以及胶粉乳液粒表面的-OH向外排列，使EPS颗粒表面亲水性增加；快硬硫铝酸盐水泥的矿物成分与水迅速反应生成水化硅酸钙（C-S-H）凝胶、钙矾石（AFt）等，粉煤灰、硅灰的火山灰效应与水泥的水化反应相互促进；可分散胶粉在无机基体内形成了一层聚合物胶膜，提高了保温材料的抗裂能力；聚丙烯纤维在无机基体间随机分布形成立体网状结构，对抗拉强度提升明显；有机硅憎水剂成分硅树脂中的-H、-OH等与无机基体表面的-OH、水结合，末端带有憎水性的Si-R基团，使无机基体具有憎水性；保温材料内部孔隙孔径较小且封闭孔隙较多，使保温材料具有了优异的保温性能。
　　对保温材料进行了加速老化试验，结果表明：耐冻融试验后，保温材料并未出现渗水、粉化等现象，力学强度仍满足标准要求，有机、无机界面出现了分离且无机基体中出现裂痕，保温材料导热系数增大；干湿循环试验后，保温材料的抗压强度、抗拉强度出现微小下降，EPS颗粒内部的封闭孔结构遭到破坏，导致材料导热系数升高；恒温恒湿加速老化后保温材料质量和面积都有轻微增大，32d后力学强度仍满足标准要求。
　　采用全生命周期分析方法对保温层经济厚度进行了分析计算，得出以下结论；全生命周期总费用随着保温层厚度的增加呈现先减少后增加的趋势，计算得出的最佳经济厚度为58mm，此时全生命周期总费用最低，经济回收期为5.8年。

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1绪论

1.1研究背景

1.2国内外建筑保温技术研究进展

1.3建筑保温材料研究现状

1.4国内外建筑保温材料防火性能研究进展

1.5研究目的和意义

1.6主要研究内容

2复合建筑阻燃保温材料的制备及影响因素研究

2.1实验材料

2.2实验方法

2.3结果与讨论

2.4正交试验

2.5本章小结

3阻燃复合保温材料机理研究

3.1可再分散胶粉对EPS颗粒表面处理机理

3.2无机胶凝材料硬化机理

3.3胶粉对复合保温材料性能影响机理

3.4聚丙烯纤维对保温材料性能影响机理

3.5憎水剂对保温材料性能影响机理

3.6保温材料绝热机理

3.7本章小结

4保温材料加速老化失效研究

4.1保温材料老化研究进展

4.2实验仪器

4.3试验方法

4.4结果与讨论

4.5本章小结

5保温材料经济厚度研究及计算

5.1保温材料经济厚度研究进展

5.2全生命周期方法

5.3保温层经济厚度计算及分析

5.4本章小结

结论

参考文献

致谢

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