膨胀珍珠岩复合保温材料的研制及性能分析

摘要：如何开发出性能优异的保温材料，实现节能降耗、节约资源、减小环境污染，是当前我国保温材料研究的热点。本文以单因素分析，以膨胀珍珠岩，白水泥，PVA为主要原料制备了复合保温材料。经测试，此复合保温材料的性能均达到要求。

关键词：保温材料；导热系数；膨胀珍珠岩

一、前言

能源问题是本世纪的热门话题，随着工业文明的快速发展，人类可利用的资源已日益减少，而人类赖以生存的资源是不可再生的，随着人们对资源的滥用，终有一日，资源就会枯竭。随着资源的不断减少，全世界响起了可持续发展的号角。可持续发展号召人们：(1)开发新能源，

(2)提高资源的利用率。对于现在的科学技术。要开发出新能源还尚需时日。因此减少能源的损失，提高资源的利用率就成为当今研究的重点。我国的建筑节能工作已开展了二十多年，尤其近些年随着建筑业的快速发展，国家更加大了在建筑领域可持续发展的力度。国家采取了诸多措施，推动建筑节能工作的发展，但与欧美发达国家相比，在生产技术和产品种类上与发达国家相比仍有很大的差距。

1、课题研究意义

保温隔热材料与制品是影响建筑节能的一个重要因素。从建筑保温材料的材质和品种上看，国内外面临环境污染日益加剧的问题。所以，如何开发出性能优异的保温材料，实现节能降耗、节约资源、减小环境污染，是当前我国保温材料研究的热点。

本文从建筑保温节能的观点出发，研制一种具有保温性能好、相关技术性能优良、施工方便、成本低、便于推广等优点的复合保温材料。

2、课题研究内容

针对目前我国在土建工程中大量使用的传统保温砂浆所存在的技术问题，本课题从环境保护与资源综合利用出发，研究开发综合性能更好的复合体保温材料。其具体研究内容包括以下几个方面：

(1)优选原材料，对所研制复合保温材料的性能机理进行深入的分析。

(2)通过实验运用数理统计的理论和方法复合保温材料的各项性能趋势。

本课题中需要解决关键问题是：

(1)我们是采用孔隙率大的轻质材料膨胀珍珠岩，基本上起不到“骨架”作用，保温材料的强度主要来自于无机胶凝材料。为此，怎样选择胶凝成分是本课题研究的重点。

(2)无机胶凝材料与保温骨料存在亲和性问题。由于部分骨料表面的憎水性，使得两种材料相互排斥，因此要求添加其他粘连剂，确保骨料与胶凝材料的粘结强度，充分发挥其弹性增强效果，为保温材料提供足够的抗压及抗折强度。从而确保材料在使用中具备足够的抵抗外力破坏的能力。

二、实验工艺

1、膨胀珍珠岩的憎水改性

将有机硅憎水剂以一定的比例添加到水中。搅拌混合成均匀液体，使憎水剂的浓度在0.2％左右，将憎水剂均匀喷洒在珍珠岩颗粒表面。将其放入50℃的烘箱内48小时，待其干燥即可。

2、原料的混合

将膨胀珍珠岩颗粒、白水泥、PVA、胶粉以及其他原料按一定的比例混合在搅拌器中，再加入一定量的水。搅拌器开始工作，使各原料均匀混合在一起。

3、试块的成型及养护

将制成的保温砂浆防置于各种模具中，用永磁低速同步电动机将砂浆震荡，使之压实，再在养护箱中以50℃养护48小时后脱模。最后将试块置于自然条件下养护14天即可。

三、实验分析

本实验采用单因素分析：以白水泥、珍珠岩、PVA和胶粘剂作为定值，以有机硅的含量为变量，确定复合保温材料的性能与有机硅含量的关系。

1、有机硅含量与复合保温材料的吸水性的关系

有机硅含量与保温材料吸水率之间关系如图l所示：

有机硅能与水作用，自聚形成一层硅树脂膜，使材料具有良好的防水性。随着有机硅的增加，使材料中硅树脂膜结构越来越多，这些膜结构交错联接成立体结构，并且含有大量朝外的疏水基。使复合保温材料的吸水率降低。

2、有机硅含量与材料导热系数的关系

有机硅含量与保温材料导热系数之间关系见图2，有机硅能与水作用，自聚形成一层硅树脂膜，由于膜与膨胀珍珠岩和水泥的亲和性较强，促进水泥渗入膨胀珍珠岩内。在有机硅含量在5.00％～10.00％由于膨胀珍珠岩颗粒内空隙较大，大量的开口孔隙就会相互连通，复合保温材料内就会出现明显的气体对流，甚至是热量直接透过复合保温材料传递。随着有机硅溶剂的增加，水泥向膨胀珍珠岩颗粒内渗入量的增加，膨胀珍珠岩颗粒内的空隙不断减少和减小，使复合保温材料的对流现象减弱，材料的导热系数显著减小，但随着有机硅溶剂掺量的继续增加，复合保温材料的空隙越来越少，此时材料空隙内空气已不能向外流动，无对流现象，传热的方式以导热为主，空气的减少，致使复合保温材料的导热系数增大。

四、结论

(1)通过对原料的筛选，确认了复合保温材料以膨胀珍珠岩为保温骨料主体，白水泥为胶凝组分，再添加适量添加剂，可以制备导热系数小且价格低廉的复合保温材料。

(2)复合保温材料中的有机硅的含量增大时，材料的吸水率不断减小。

(3)复合保温材料中的有机硅的含量增大时，材料的导热系数呈现先减小后增大的趋势，当材料中的有机硅的含量在10.00％时。材料的导热系数最小。

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