纤维气凝胶泡沫混凝土的制备及热工性能研究

发布时间：2022-08-23 22:38

　　改进建筑墙体的隔热保温是实现建筑节能一种最为有效的途径,其中泡沫混凝土是最常见的建筑节能环保材料,因其密度小、隔热性能优良、吸波隔音、抗震效果明显、耐火性能好等优点,被广泛应用于各类建筑工程中。但泡沫混凝土的研究与应用仍存在导热系数偏大、强度低等缺点,轻质泡沫混凝土也因泡沫含量过大导致难以成型。通过机械发泡法,将具有低密度、低导热、高孔隙率的气凝胶为填充材料,以短切玻璃纤维为增强体,实验制备出一种新型超轻纤维气凝胶泡沫混凝土,并测试了其基本物理性能。结果表明:气凝胶的掺入极大地降低了泡沫混凝土的自重与导热系数,当气凝胶含量为20%时（体积比）,泡沫混凝土密度下降率为39.4%、导热系数下降率为35.8%,抗压强度虽有所降低,仍满足泡沫混凝土JG/T266-2011的强度要求;玻璃纤维的掺入不仅增加了泡沫混凝土的成型性,同时还增强了泡沫混凝土的抗压强度,与气凝胶泡沫混凝土相比,其抗压强度增加了12.1%。实验采用控制变量法研究了水胶比、泡沫含量、玻璃纤维含量、防水剂的量对超轻泡沫混凝土基本物理性能（密度、导热系数、抗压强度和吸水率）的影响,结果表明:当气凝胶含量为12%（质量比,下同,等... 

【文章页数】：103 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 引言
        1.1.1 建筑能耗概况
        1.1.2 墙体隔热材料应用现状及存在问题
    1.2 泡沫混凝土发展及研究进展
        1.2.1 泡沫混凝土的发展历程
        1.2.2 泡沫混凝土概述与特点
        1.2.3 泡沫混凝土国内外研究现状
    1.3 气凝胶在建筑方面的研究及运用进展
        1.3.1 气凝胶隔热材料的研究进展
        1.3.2 气凝胶隔热材料的运用进展
    1.4 选题依据与研究内容
        1.4.1 选题依据
        1.4.2 研究内容
        1.4.3 技术路线
第二章 实验原材料、设备与测试方法
    2.1 实验原材料
        2.1.1 普通硅酸盐水泥
        2.1.2 SiO_2 气凝胶
        2.1.3 发泡剂
        2.1.4 增稠水
        2.1.5 玻璃纤维
        2.1.6 防水剂
    2.2 实验设备
        2.2.1 发泡机
        2.2.2 电子秤
        2.2.3 混凝土养护箱
        2.2.4 空气压缩机
        2.2.5 电动搅拌机
    2.3 泡沫混凝土配合比设计
        2.3.1 设计步骤
        2.3.2 设计依据
        2.3.3 泡沫混凝土性能规范要求
    2.4 泡沫混凝土性能测试与结构表征
        2.4.1 表观密度测试
        2.4.2 导热性能测试
        2.4.3 力学性能测试
        2.4.4 吸水性能测试
        2.4.5 孔隙率测定
        2.4.6 微观形貌表征
        2.4.7 孔径大小及其分布测定
    2.5 本章小结
第三章 纤维气凝胶泡沫混凝土的制备与性能研究
    3.1 气凝胶对泡沫混凝土的调控研究
        3.1.1 气凝胶泡沫混凝土的制备
        3.1.2 气凝胶含量对泡沫混凝土物理性能的影响
        3.1.3 气凝胶含量对泡沫混凝土吸水率的影响
        3.1.4 气凝胶含量对泡沫混凝土微观结构的影响
        3.1.5 气凝胶对泡沫混凝土孔径分布的影响
    3.2 纤维对气凝胶泡沫混凝土的调控研究
        3.2.1 纤维气凝胶泡沫混凝土的制备
        3.2.2 纤维对气凝胶泡沫混凝土物理性能的影响
        3.2.3 纤维对气凝胶泡沫混凝土微观结构的影响
        3.2.4 纤维对气凝胶泡沫混凝土孔径分布的影响
    3.3 本章小结
第四章 纤维气凝胶泡沫混凝土性能影响因素研究
    4.1 水胶比对超轻泡沫混凝土性能的影响
    4.2 泡沫掺量对超轻泡沫混凝土性能的影响
    4.3 玻璃纤维掺量对超轻泡沫混凝土性能的影响
    4.4 防水剂掺量对超轻泡沫混凝土性能的影响
    4.5 本章小结
第五章 纤维气凝胶泡沫混凝土热工性能研究
    5.1 测试盒的制作及热工性能测试
        5.1.1 实验原材料
        5.1.2 实验仪器
        5.1.3 测试盒实验步骤
    5.2 RC热流网络模型
        5.2.1 基本假设
        5.2.2 模型方程的建立
        5.2.3 RC模型修改
        5.2.4 边界条件设定
    5.3 测试盒测试结果与分析
        5.3.1 材料结构与表征
        5.3.2 材料热物理性能
        5.3.3 测试盒温度分布
        5.3.4 测试盒隔热性能对比与评价
    5.4 热容热阻网络(RC)模型的验证
        5.4.1 测试盒RC参数辨识结果
        5.4.2 测试盒3R2C模型的验证
    5.5 测试盒传热性能分析
        5.5.1 测试盒内外保温方式对比
        5.5.2 测试盒动态热性能评价
    5.6 本章小结
第六章 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 展望
参考文献
附录 A 攻读硕士学位期间发表学术论文及专利情况
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]气凝胶复合材料真空绝热板的热导率计算及优化[J]. 梁玉莹,吴会军,杨建明,唐兰.  材料导报. 2018(12)
[2]气凝胶含量对泡沫混凝土孔结构及性能的影响[J]. 付平,吴会军,李朋威.  新型建筑材料. 2018(05)
[3]气凝胶建筑玻璃透光隔热性能及影响因素[J]. 吕亚军,吴会军,王珊,付平,周孝清.  土木建筑与环境工程. 2018(01)
[4]泡沫混凝土在屋面隔热保温中的应用技术[J]. 史鹏.  建材与装饰. 2017(52)
[5]相变平板可变热容热阻简化模型研究[J]. 严天,仇盾,徐新华.  华中科技大学学报(自然科学版). 2017(12)
[6]铁尾矿粉泡沫混凝土收缩性能的研究[J]. 赵苏,温煦,丁向群,潘常升.  混凝土. 2017(08)
[7]泡沫混凝土复合墙板工程应用研究[J]. 周霞.  混凝土. 2017(07)
[8]浅谈国内外泡沫混凝土的发展与应用[J]. 田国鑫,黄俊.  混凝土. 2017(03)
[9]B08级泡沫混凝土的强度性能研究[J]. 刘登贤,杨奉源,吴鑫.  新型建筑材料. 2017(02)
[10]水泥-铁尾矿泡沫混凝土的性能研究[J]. 李国栋,毕万利,张冷庆,孙恩禹,杨学奇.  硅酸盐通报. 2016(11)

硕士论文
[1]SiO2气凝胶隔热复合材料的热导率计算与优化[D]. 杨建明.广州大学 2016
[2]超轻泡沫混凝土制备及性能研究[D]. 蒋俊.西南科技大学 2015
[3]二氧化硅气凝胶膜及复合节能镀膜玻璃的制备及性能研究[D]. 赵嫦.浙江大学 2014
[4]超低密度泡沫混凝土的研究[D]. 孙庆丰.湖南大学 2013
[5]防水性泡沫混凝土研究[D]. 丁曼.湖南大学 2011



本文编号：3678612