膨脹珍珠巖復合保溫材料的研制及性能分析

摘要：如何開發出性能優異的保溫材料，實現節能降耗、節約資源、減小環境污染，是當前我國保溫材料研究的熱點。本文以單因素分析，以膨脹珍珠巖，白水泥，PVA為主要原料制備了復合保溫材料。經測試，此復合保溫材料的性能均達到要求。

關鍵詞：保溫材料；導熱系數；膨脹珍珠巖

一、前言

能源問題是本世紀的熱門話題，隨著工業文明的快速發展，人類可利用的資源已日益減少，而人類賴以生存的資源是不可再生的，隨著人們對資源的濫用，終有一日，資源就會枯竭。隨著資源的不斷減少，全世界響起了可持續發展的號角。可持續發展號召人們：(1)開發新能源，

(2)提高資源的利用率。對于現在的科學技術。要開發出新能源還尚需時日。因此減少能源的損失，提高資源的利用率就成為當今研究的重點。我國的建筑節能工作已開展了二十多年，尤其近些年隨著建筑業的快速發展，國家更加大了在建筑領域可持續發展的力度。國家采取了諸多措施，推動建筑節能工作的發展，但與歐美發達國家相比，在生產技術和產品種類上與發達國家相比仍有很大的差距。

1、課題研究意義

保溫隔熱材料與制品是影響建筑節能的一個重要因素。從建筑保溫材料的材質和品種上看，國內外面臨環境污染日益加劇的問題。所以，如何開發出性能優異的保溫材料，實現節能降耗、節約資源、減小環境污染，是當前我國保溫材料研究的熱點。

本文從建筑保溫節能的觀點出發，研制一種具有保溫性能好、相關技術性能優良、施工方便、成本低、便于推廣等優點的復合保溫材料。

2、課題研究內容

針對目前我國在土建工程中大量使用的傳統保溫砂漿所存在的技術問題，本課題從環境保護與資源綜合利用出發，研究開發綜合性能更好的復合體保溫材料。其具體研究內容包括以下幾個方面：

(1)優選原材料，對所研制復合保溫材料的性能機理進行深入的分析。

(2)通過實驗運用數理統計的理論和方法復合保溫材料的各項性能趨勢。

本課題中需要解決關鍵問題是：

(1)我們是采用孔隙率大的輕質材料膨脹珍珠巖，基本上起不到“骨架”作用，保溫材料的強度主要來自于無機膠凝材料。為此，怎樣選擇膠凝成分是本課題研究的重點。

(2)無機膠凝材料與保溫骨料存在親和性問題。由于部分骨料表面的憎水性，使得兩種材料相互排斥，因此要求添加其他粘連劑，確保骨料與膠凝材料的粘結強度，充分發揮其彈性增強效果，為保溫材料提供足夠的抗壓及抗折強度。從而確保材料在使用中具備足夠的抵抗外力破壞的能力。

二、實驗工藝

1、膨脹珍珠巖的憎水改性

將有機硅憎水劑以一定的比例添加到水中。攪拌混合成均勻液體，使憎水劑的濃度在0.2％左右，將憎水劑均勻噴灑在珍珠巖顆粒表面。將其放入50℃的烘箱內48小時，待其干燥即可。

2、原料的混合

將膨脹珍珠巖顆粒、白水泥、PVA、膠粉以及其他原料按一定的比例混合在攪拌器中，再加入一定量的水。攪拌器開始工作，使各原料均勻混合在一起。

3、試塊的成型及養護

將制成的保溫砂漿防置于各種模具中，用永磁低速同步電動機將砂漿震蕩，使之壓實，再在養護箱中以50℃養護48小時后脫模。最后將試塊置于自然條件下養護14天即可。

三、實驗分析

本實驗采用單因素分析：以白水泥、珍珠巖、PVA和膠粘劑作為定值，以有機硅的含量為變量，確定復合保溫材料的性能與有機硅含量的關系。

1、有機硅含量與復合保溫材料的吸水性的關系

有機硅含量與保溫材料吸水率之間關系如圖l所示：

有機硅能與水作用，自聚形成一層硅樹脂膜，使材料具有良好的防水性。隨著有機硅的增加，使材料中硅樹脂膜結構越來越多，這些膜結構交錯聯接成立體結構，并且含有大量朝外的疏水基。使復合保溫材料的吸水率降低。

2、有機硅含量與材料導熱系數的關系

有機硅含量與保溫材料導熱系數之間關系見圖2，有機硅能與水作用，自聚形成一層硅樹脂膜，由于膜與膨脹珍珠巖和水泥的親和性較強，促進水泥滲入膨脹珍珠巖內。在有機硅含量在5.00％～10.00％由于膨脹珍珠巖顆粒內空隙較大，大量的開口孔隙就會相互連通，復合保溫材料內就會出現明顯的氣體對流，甚至是熱量直接透過復合保溫材料傳遞。隨著有機硅溶劑的增加，水泥向膨脹珍珠巖顆粒內滲入量的增加，膨脹珍珠巖顆粒內的空隙不斷減少和減小，使復合保溫材料的對流現象減弱，材料的導熱系數顯著減小，但隨著有機硅溶劑摻量的繼續增加，復合保溫材料的空隙越來越少，此時材料空隙內空氣已不能向外流動，無對流現象，傳熱的方式以導熱為主，空氣的減少，致使復合保溫材料的導熱系數增大。

四、結論

(1)通過對原料的篩選，確認了復合保溫材料以膨脹珍珠巖為保溫骨料主體，白水泥為膠凝組分，再添加適量添加劑，可以制備導熱系數小且價格低廉的復合保溫材料。

(2)復合保溫材料中的有機硅的含量增大時，材料的吸水率不斷減小。

(3)復合保溫材料中的有機硅的含量增大時，材料的導熱系數呈現先減小后增大的趨勢，當材料中的有機硅的含量在10.00％時。材料的導熱系數最小。

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