水泥基泡沫材料的制備與性能優(yōu)化.pdf

1、隨著我國墻體材料改革與建筑節(jié)能政策的強(qiáng)制實(shí)施，推動了建筑保溫材料的快速發(fā)展。傳統(tǒng)有機(jī)保溫隔熱材料雖然隔熱性能好、質(zhì)輕和價(jià)格便宜，但是易燃，且燃燒生成有毒氣體等缺陷，使得建筑節(jié)能和防火之間的矛盾不斷加劇。作為理想的替代品，無機(jī)發(fā)泡絕熱材料因其安全性高的突出優(yōu)點(diǎn)而倍受青睞。但目前用于外墻的無機(jī)發(fā)泡絕熱材料仍存在著容重大，易吸水，而且導(dǎo)熱系數(shù)偏大等問題。因此，制備出一種低導(dǎo)熱系數(shù)、憎水、輕質(zhì)高強(qiáng)等綜合性能優(yōu)異且制備工藝簡單的無機(jī)泡沫絕熱材料是

2、解決這一矛盾的有效途徑。
　　本研究采用實(shí)驗(yàn)測試與理論分析相結(jié)合的研究方法，運(yùn)用單因素與多因素控制變量法分別確定了發(fā)泡劑種類及摻量、水灰比、穩(wěn)泡劑等外加劑，然后針對不同發(fā)泡工藝進(jìn)行了探索，最終在適合的發(fā)泡工藝下制備了水泥基泡沫絕熱材料，并對制品的強(qiáng)度、表觀密度、孔隙率、吸水率、導(dǎo)熱系數(shù)等宏觀物理力學(xué)性能參數(shù)進(jìn)行了測定，同時借助SEM與Image-Proplus（IPP）圖像處理分析軟件表征了材料內(nèi)部孔隙結(jié)構(gòu)特征。成功制備出了干表觀

3、密度214kg/m3、吸水率約8％、抗壓強(qiáng)度0.23MPa、導(dǎo)熱系數(shù)約0.049W/（m·K）等綜合性能良好的水泥基泡沫絕熱材料。完成的主要研究工作如下：
　?。?）通過對發(fā)泡劑起泡能力和泡沫穩(wěn)定性進(jìn)行測試與比較，篩選出適合的發(fā)泡劑；并在分析比較物理發(fā)泡和化學(xué)發(fā)泡工藝制備水泥基泡沫材料優(yōu)缺點(diǎn)的基礎(chǔ)上，采用了物理化學(xué)復(fù)合發(fā)泡工藝制備輕質(zhì)水泥基泡沫材料的新方法，最后對不同發(fā)泡工藝下的孔結(jié)構(gòu)特征與材料性能進(jìn)行了對比分析。結(jié)果表明：采用物

4、理發(fā)泡工藝制備的泡沫材料綜合性能最優(yōu)。
　　（2）加入羥丙基甲基纖維素醚（HPMC）作為穩(wěn)泡劑以及選擇合理水灰比等措施對該材料孔結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)控，使材料內(nèi)部孔結(jié)構(gòu)得到改善，并具有良好的保溫性能與力學(xué)性能。
　?。?）在已有配合比的基礎(chǔ)上通過加入不同摻量的納米TiO2和石墨粉，利用其具有對紅外熱反射的功能特性，達(dá)到降低材料導(dǎo)熱系數(shù)的目的。研究表明：在納米TiO2與石墨粉摻量分別為0.5%，1.0%時，保溫材料導(dǎo)熱系數(shù)值分別為0.0

5、481W/（m·K）， 0.0433W/（m·K），具有優(yōu)異的熱工性能。
　?。?）依據(jù)聚合物苯丙乳液與乳膠粉遇水具有成膜的特性，可形成微孔內(nèi)壁覆膜的封閉孔隙構(gòu)造，對泡沫保溫材料進(jìn)行憎水改性研究。結(jié)果表明：在兩者固含量相同時，乳膠粉對材料性能的改善效果要優(yōu)于苯丙乳液，在大幅降低材料吸水性能的同時還提高了材料的力學(xué)性能。
　?。?）利用短切聚丙烯纖維可增強(qiáng)與水泥基體的機(jī)械嚙合力對材料力學(xué)性能進(jìn)行優(yōu)化，并通過落球沖擊試