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)能政策的強制實施，推動了建筑保溫材料的快速發(fā)展。傳統(tǒng)有機保溫隔熱材料雖然隔熱性能好、質(zhì)輕和價格便宜，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，無機發(fā)泡絕熱材料因其安全性高的突出優(yōu)點而倍受青睞。但目前用于外墻的無機發(fā)泡絕熱材料仍存在著容重大，易吸水，而且導熱系數(shù)偏大等問題。因此，制備出一種低導熱系數(shù)、憎水、輕質(zhì)高強等綜合性能優(yōu)異且制備工藝簡單的無機泡沫絕熱材料是

2、解決這一矛盾的有效途徑。
　　本研究采用實驗測試與理論分析相結合的研究方法，運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，并對制品的強度、表觀密度、孔隙率、吸水率、導熱系數(shù)等宏觀物理力學性能參數(shù)進行了測定，同時借助SEM與Image-Proplus（IPP）圖像處理分析軟件表征了材料內(nèi)部孔隙結構特征。成功制備出了干表觀

3、密度214kg/m3、吸水率約8％、抗壓強度0.23MPa、導熱系數(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)泡和化學發(fā)泡工藝制備水泥基泡沫材料優(yōu)缺點的基礎上，采用了物理化學復合發(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)泡工藝下的孔結構特征與材料性能進行了對比分析。結果表明：采用物

4、理發(fā)泡工藝制備的泡沫材料綜合性能最優(yōu)。
　?。?）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構進行調(diào)控，使材料內(nèi)部孔結構得到改善，并具有良好的保溫性能與力學性能。
　　（3）在已有配合比的基礎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，達到降低材料導熱系數(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造，對泡沫保溫材料進行憎水改性研究。結果表明：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性能。
　　（5）利用短切聚丙烯纖維可增強與水泥基體的機械嚙合力對材料力學性能進行優(yōu)化，并通過落球沖擊試