水泥基有机—无机复合外墙保温材料的研究

摘要

本论文针对目前外墙保温材料所存在的问题，研究制备了一种水泥基有机-无机复合外墙保温材料。主要研究了水泥基EPS/玻化微珠复合保温材料的组成设计、制备工艺和性能，并对其组成和性能进行优化，以求得到力学性能高、保温性能好、环保节能且达到A2级防火等级要求，取得了以下结论:
　　(1)利用聚合物乳液改性的EPS颗粒亲水接触角为44.5°，与水泥的亲和性最好;利用有机硅类憎水剂原液改性的玻化微珠吸水率降低38.44％;热固性酚醛树脂改性的玻化微珠吸水率降低66.23％，改性效果优于有机硅类憎水剂改性的玻化微珠。将玻化微珠掺入到水泥基EPS复合材料中可以有效提高保温材料的力学强度并降低导热系数。利用“最少水泥包裹”原理研究最优保温骨料的配比，即玻化微珠与总保温骨料的比值（玻化微珠的比率）为0.65时的配比最好。
　　(2)水泥与保温骨料（EPS颗粒和玻化微珠骨料的总和）的比值在10以下时，干密度低于300kg/m3，且保温材料的各项性能满足要求;增大水灰比可以降低保温材料的强度，且较合适的水灰比范围为0.45～0.55;外加剂的引入可以有效的改善保温材料的性能，且纤维素醚掺量范围为0.40％～0.60％，减水剂和引气剂的掺量分别约为0.55％和0.20％。当水泥与保温骨料比值为9、水灰比为0.50、减水剂掺量为0.50％、纤维素醚掺量为0.40％、引气剂掺量为0.30％时，此基本组成材料下的保温材料的性能最优。其抗折强度为0.55MPa，抗压强度为0.74MPa，干密度为361kg/m3，导热系数为0.050W/(m·K)，软化系数0.93，含水率4.3％，吸水率4.76％，压折比1.35。
　　(3)掺入乳化沥青的保温材料耐水性提高，线性收缩率降低。可再分散乳胶粉虽可以增大保温材料的粘度，但使保温材料干密度显著增高。将引气剂、纤维素醚、乳化沥青和胶粉进行复配，以改善保温材料的性能。为了保证引气剂在水泥砂浆中能够有效的引入微小气泡，确定制备工艺条件为:浆体温度为20℃，搅拌叶片公转速度为125r/min，自转速度为285r/min，搅拌时间为5min。最佳改性剂配比为:引气剂掺量0.20％，纤维素醚掺量0.20％，乳化沥青掺量8％，胶粉掺量3％。
　　(4)在水泥基EPS/玻化微珠复合保温材料中掺入0.30％的聚丙烯纤维，保温材料的7天压折比降低约8％，7天抗压强度提高约42％，7天抗折强度提高约56％。为了降低保温材料成本，用硅酸盐水泥取代20％的硫铝酸盐水泥，且制备的保温材料的性能与未取代时相当。另外，掺入粉煤灰和矿渣可以改善保温材料的性能并降低成本，确定最佳组成为:复合水泥掺量80％、粉煤灰掺量为15％，矿渣微粉掺量为5％。

目录

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摘要

第一章 绪论

1．1 能源现状及建筑节能

1．2 国内外研究现状

1．2．1 水泥基保温材料的分类

1．2．2 水泥基复合外墙保温材料的组成材料

1．2．3 水泥基复合外墙保温材料的性能及应用

1．3 主要研究内容

第二章 原材料与测试方法

2．1 原材料

2．1．1 水泥

2．1．2 保温骨料

2．1．3 其他原料

2．2 制备工艺

2．3 测试方法

2．3．1 骨料体积吸水率的测定

2．3．2 粘度的测定

2．3．3 接触角的测定

2．3．4 稠度的测定

2．3．5 干密度的测定

2．3．6 力学性能的测定

2．3．7 导热系数的测定

2．3．8 含水率的测定

2．3．9 体积吸水率的测定

2．3．10 软化系数的测定

2．3．11 线性收缩率的测定

2．3．12 压折比的测定

2．3．13 微观结构的分析

第三章 材料组成对水泥基EPS／玻化微珠保温材料性能的影响

3．1 灰泡A比对保温材料性能的影响

3．2 灰泡B比对保温材料性能的影响

3．2．1 玻化微珠对保温材料性能的影响

3．2．2 改性EPS颗粒的研究

3．2．3 改性玻化微珠的研究

3．2．4 保温骨料的复配研究

3．2．5 灰泡B比对保温材料性能的影响

3．3 水灰比对保温材料性能的影响

3．4 外加剂对保温材料性能的影响

3．4．1 减水剂对保温材料性能的影响

3．4．2 纤维素醚对保温材料性能的影响

3．4．3 引气剂对保温材料性能的影响

3．5 材料基本组成的优化

3．5．1 正交实验设计

3．5．2 实验结果及分析

3．5 本章小结

第四章 改性剂对水泥基EPS／玻化微珠保温材料性能的影响

4．1 改性剂对保温材料性能的影响

4．1 改性剂对保温材料稠度和力学性能的影响

4．1．2 改性剂对保温材料耐水性的影响

4．1．3 改性剂对保温材料线性收缩率的影响

4．2 改性剂的复配研究

4．2．1 制备工艺

4．2．2 正交实验设计

4．2．3 实验结果及分析

4．3 本章小结

第五章 纤维和复合胶凝材料对保温材料性能的影响

5．1 纤维对保温材料性能的影响

5．2 复合胶凝材料对保温材料性能的影响

5．2．1 复合水泥对保温材料性能的影响

5．2．2 辅助胶凝材料对保温材料性能的影响

5．3 水泥基EPS／玻化微珠复合保温材料工程模拟

5．4 本章小结

第六章 结论与展望

参考文献

致谢

附录