建筑保温隔热材料的研究及应用进展论文
作者:佚名; 更新时间:2019-07-02

  摘 要:保温隔热材料近年来发展迅速,在墙体方面得到大量应用。文章将分析我国保温隔热墙体材料的应用现状,并以磷石膏基的干混砂浆保温材料为例,展开了详细研究。

  关键词:建筑;保温隔热材料;磷石膏;应用

  进入21世纪后,自然资源受到了大量的开发利用,导致能源紧缺,资源危机已越来越严重。建筑节能是一种有效的节能方式,因此,保温隔热现已成为社会大众广泛关注的话题之一,开发并应用高效的保温隔热墙体材料是保证建筑节能的行之有效方法。

  1 我国保温隔热墙体材料的应用现状

  磷石膏在建筑制品(石膏板、石膏砌块)、土壤改良、水泥工业等领域均有应用。其中,通过将磷石膏、其他胶凝材料(水泥、矿渣等)及轻质骨料复合制备绿色墙体保温材料,不但可利用大量磷石膏工业废渣,而且具有显著的节能环保意义,逐渐成为磷石膏资源有效利用的途径之一。

  2 以磷石膏基的干混砂浆保温材料制备工艺研究

  2.1 原材料

  本实验磷石膏比表面积为92m2/kg。磷石膏主要组成为CaSO4以及少量的F、P等杂质。矿渣为某钢铁集团生产的高炉矿渣,比表面积为420m2/kg。水泥型号为P.O42.5。膨胀珍珠岩,松堆密度为55-65kg/m3,粒度为0.2-2mm;聚羧酸减水剂,减水率为28%;羟乙基纤维素醚,相对分子质量为6万;河沙,细度模数为2.6,含泥量小于1%;聚丙烯腈纤维,密度为0.91-0.98g/cm3,长度为25-38cm,直径为0.8-1.1mm,抗拉强度≥350MPa,断裂伸长率≤30%。

  2.2 试验方案

  2.2.1 磷石膏预处理。磷石膏中还有F、P等杂质,会引起水泥的凝结时间异常,因此需要进行预处理。文章的预处理包括水洗、石灰中和、粉磨、烘干等工艺。将一定量的水加入磷石膏,搅拌均匀,去掉表面杂质液体,静置陈化一段时间,除去上层清液,加入生石灰(CaO),将泥浆倒入球磨机进行湿磨,再进行烘干处理。

  2.2.2 磷石膏基保温砂浆的制备。通过对磷石膏基砂浆的胶凝材料(水泥、磷石膏、矿渣)组成进行优化设计,研究胶凝材料组成、轻质骨料掺量、外加剂种类等因素对保温砂浆性能的影响规律,确定大掺量磷石膏基保温砂浆的配合比,其中砂的掺量固定为胶凝材料总质量的30%。

  2.3 磷石膏预处理工艺对砂浆性能的影响

  2.3.1 CaO掺量对磷石膏基砂浆的影响。在磷石膏中添加磷石膏质量10%水泥、30%矿渣、15%细砂,水胶比为0.5,组成磷石膏基砂浆,再在磷石膏基砂浆中添加磷石膏质量0、2%、4%、6%、8%的CaO进行试验,试件尺寸为40mm×40mm×160mm,成型后在标准条件下养护7d测其抗压强度(试验结果见图1)。石灰对磷石膏基砂浆抗压强度的影响规律相似。试验结果表明,CaO的加入能够中和磷石膏中的杂质(如磷、氟等),提高磷石膏砂浆的强度,但CaO过量,在磷石膏基砂浆中则有可能存在残留的CaO,在后期与水形成Ca(OH)2,产生体积膨胀,会对试件的强度产生不利影响。

  2.3.2 比表面积对磷石膏基砂浆的影响。对磷石膏进行粉磨处理,研究磷石膏的粉磨性能及比表面积与磷石膏基砂浆强度之间的关系。结果表明,随粉磨时间延长,磷石膏比表面积增大,表现出较好的易磨性,当比表面积达到648m2/kg时,继续增加粉磨时间比表面积提升不明显;随磷石膏比表面积提高,磷石膏基砂浆的抗压强度逐渐提升,表明磷石膏的活性随比表面积增加而提高。

  3 磷石膏基保温砂浆性能研究

  磷石膏基保温砂浆试验结果见表1。加入水泥和矿渣后,其凝结时间略有提高,加入柠檬酸钠后,凝结时间大幅提高,初凝时间达到了66min,终凝时间为80min,具有较好的施工可操作性能。这是由于柠檬酸钠与Ca2+反应,生成难溶的柠檬酸钙,降低了体系中Ca2+的浓度,使更多的石膏溶解而不形成结晶,从而使凝结时间延长。加入水泥和矿渣粉后,相当于反应更为迅速的半水石膏含量降低,因此凝结时间略有提高。加入纤维素醚和聚丙烯纤维后,磷石膏基保温砂浆的均质性显著提高,均质性指数从20.3%降低至3%左右。这是由于膨胀珍珠岩密度低,与磷石膏砂浆混合后,膨胀珍珠岩会漂浮于磷石膏砂浆的表面。膨胀珍珠岩在机械力作用下得到充分分散,纤维素醚和聚丙烯纤维的加入增加了浆体的黏度,对膨胀珍珠岩产生一个黏滞阻力,抵消了部分膨胀珍珠岩的浮力,因此,磷石膏基保温砂浆的均质性大幅提高。

  由于膨胀珍珠岩的强度较低,在荷载作用下,材料首先在膨胀珍珠岩及膨胀珍珠岩与胶凝材料的界面处发生破坏。配比制备的磷石膏基保温砂浆的抗折强度达到2.1MPa,抗压强度达到6.5MPa,导热系数达到0.073W/(m·K),满足保温砂浆的使用要求。通过匀质性研究,避免了由于膨胀珍珠岩上浮而导致的材料离析,在导热系数相同的情况下,提高了磷石膏基保温砂浆的强度。

  4 以磷石膏基的干混砂浆保温墙体材料在建筑工程中的应用发展

  我国已有以磷石膏为主料生产建筑石膏板、石膏粉和水泥缓凝剂等的成熟技术和工艺,但由于生产工艺复杂、产品质量不达标、经济附加值不高,导致企业的积极性不大,而石膏基砌块在全框架结构建筑上使用极其广泛,是最常用的建筑单元结构材料之一,特别是高强度石膏基砌块属国家亟待发展的产品之一,具有很好的市场前景,同时石膏建材具有的阻燃性,也被建筑界看好。磷石膏和天然石膏一样,由于结晶水的存在,遇高温后释放出来,可起到降温阻燃的作用,并且还可借助于特殊工艺,获得高性能石膏基建筑材料。现在石膏砌块技术在不断的完善之中,随着时间的推移,将逐渐被市场认可,必将成为磷石膏资源化利用的一个重要的转折点和发展方向。

  5 结语

  为了更好地实现建筑节能,作为建筑工程的技术人员,要加强新型建筑保温材料的应用,例如以磷石膏基的干混砂浆保温墙体材料,其均质性和保温隔热性都较强,能够很好的实现墙体保温,保证建筑工程的节能施工。

  参考文献

  [1] 刘荣,高文元.新型建筑保温隔热材料的研究及应用进展[J].中国陶瓷工业,2013,20(05):25-28.

  [2] 刘琨.无机建筑节能墙体保温隔热材料的应用研究[J].建筑知识:学术刊,2013(B06):316.

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