混雜纖維-水泥基輕質保溫材料的制備與性能研究.pdf

1、當前水泥基保溫材料普遍存在強度低、耐火性差、吸水率高、耐久性不良、脆性大等缺陷，嚴重制約著建筑墻材的進一步推廣應用。作為增強材料摻入保溫墻材中的纖維多以單一纖維為主，雖能一定水平提升墻材各種特性，但提升幅度和力度均有限。同時，伴隨各種先進電子、通訊產品的大量使用，電磁輻射對人體產生直接或間接不可逆轉傷害，而當前建筑外墻使用的保溫材料幾乎不擁有任何電磁防護功能。針對以上問題，本課題以?；⒅楹途郾筋w粒作為復配骨料，以水泥、礦渣和乳膠粉作為

2、三元膠凝材料，同時摻加混雜纖維和碳納米管作為增強材料和電磁屏蔽材料，并采取化學發(fā)泡方式制備保溫性能優(yōu)異、防火性好、力學強度高、電磁防護能力強的節(jié)能環(huán)保型墻體材料。主要研究內容和結果如下：
　　(1)利用相關測試儀器對試驗用礦渣的成分、粒度和微觀形態(tài)進行分析，同時研究礦渣替代水泥摻量對由水泥和礦渣組成的二元無機復合膠凝材料制樣性能的影響，并對礦渣潛在膠凝活性的激發(fā)進行試驗探究。試驗結果表明，試驗用礦渣微粉的主要化學成分為CaO、Si

3、O2、Al2O3、MgO、SO3、TiO2、Na2O和K2O等，其平均粒徑僅為4.470μm，比表面積高達42096cm2/ml；試驗選取礦渣微粉替代量為30％；復配激發(fā)劑配比為1.5%NaOH、1.5%CaO和2.0%脫硫石膏，此時制樣3d抗折、抗壓強度和28d抗折、抗壓強度依次為5.21MPa、35.32MPa和7.72MPa、64.43MPa。
　　(2)研究輕質保溫材料制備工藝、二元材料與聚苯顆粒質量比、?；⒅樘娲郾筋w

4、粒體積量、水灰比和穩(wěn)泡劑摻量對制樣性能的作用，確定制樣制備工藝和基本配比為：理想制備工藝為先將發(fā)泡劑加入料漿發(fā)泡、再將發(fā)泡料漿與骨料混合，二元材料與聚苯顆粒最佳質量比為11.84，玻化微珠替代體積量為20%，減水劑B作用下最佳水灰比為0.62，穩(wěn)泡劑理想用量為6%，此時材料制樣密度為229kg/m3，3d抗折、抗壓強度分別為0.31MPa、0.52MPa，軟化系數為0.65，導熱系數為0.0583 W/(m·K)。
　　(3)在纖

5、維增強輕質保溫材料性能的試驗探究中，利用單因素試驗研究纖維最佳加入方式、纖維改良處理對制樣性能的作用，同時借助正交試驗探究由聚丙烯纖維、碳纖維構成的混雜纖維和乳膠粉的適宜摻量。經試驗探究確定：先將纖維分散于水中，再將其通過超聲清洗儀進行超聲離散并伴隨機械離散，然后將纖維和水的分散體系與固料混合均勻的摻入方式三對制樣各養(yǎng)護期特性的提升最佳；利用聚丙烯纖維外表包覆改良，纖維改進了其與二元材料的界面連結狀況，此時聚丙烯纖維適宜用量選為1.2%

6、；借助碳纖維外表的化學氧化改良，纖維外部生成了活性基團，此時纖維理想用量為1.2‰；混雜纖維和乳膠粉理想組分比例為：A3 B2C1，即改良聚丙烯纖維用量為1.2%，改良碳纖維用量為0.8‰，乳膠粉用量為1%。
　　(4)在碳納米管增強輕質材料制樣性能的試驗探究中，研究碳納米管分散方式、摻量對輕質保溫材料性能作用。試驗結果表明：以先進行超聲分散再進行磁力攪拌為離散手段作用下制樣的力學性能較優(yōu)；適宜用量碳納米管顯著提升制樣的力學性能和

7、耐水性能，當碳納米管用量為0.02%時，制樣3d抗折強度、抗壓強度、軟化系數和28d抗折強度、抗壓強度、軟化系數均達到峰值0.56MPa、0.80MPa、0.81和0.68MPa、0.97MPa、0.86，較未加入碳納米管的空白制樣依次提升了19.15%、12.68%、8.00%和17.24%、8.99%、8.86%；摻入適宜用量碳納米管的制樣屏蔽效能獲得顯著提升，當頻率介于2GHz和18GHz之間時，制樣的屏蔽效能從0.6dB-8.7