复合建筑阻燃保温材料的研究与性能表征

发布时间：2017-04-09 13:12

  本文关键词：复合建筑阻燃保温材料的研究与性能表征，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：我国建筑能耗巨大,推行建筑节能势在必行。建筑保温技术是建筑节能的主要方式,保温材料是其中的关键。目前国内大量使用的是有机保温材料,存在易燃的缺陷,而无机保温材料导热系数高、容重大,复合保温材料可以满足保温要求同时达到A级不燃。选取了轻质骨料、无机胶凝材料及外加剂并进行了保温材料的制备研究,结果表明对EPS颗粒表面处理之后改善了亲水性,抗压强度和抗拉强度分别提高了31%和57%,EPS颗粒级配良好的保温材料力学强度更高、导热系数更低,空心微珠在轻质骨料总体积中的体积比为30%时,制备的保温材料性能满足标准要求。无机胶凝材料中硫铝酸盐水泥、粉煤灰、硅灰最佳掺量分别为35%、22%、16%。添加胶粉、聚丙烯(PP)纤维后对抗拉强度提升较大,有机硅憎水剂提升了憎水性,胶粉、PP纤维、憎水剂水溶液最佳掺量分别为3.5%、0.25%、10%。锥形量热仪测试表明采用空心微珠与表面处理的阻燃型EPS颗粒复配做轻质骨料时THR为0.7 MJ/m2,达到了A1级不燃的标准,此时生烟量最小。设计了正交试验,试验结果表明最佳配比分别为:轻质骨料10%,粉煤灰22%,硅灰16%,纤维0.25%。制备的保温材料干密度为224 kg/m3,导热系数为0.052 W/(m·K),抗压强度为0.41 MPa,抗拉强度为0.26 MPa,吸水量为763 g/m2,软化系数为0.92,A1级不燃。对原材料作用机理进行了分析。分析结果表明:选用的胶粉主要成分为乙酸乙烯酯/乙烯共聚物(EVA),EVA主链中的非极性链段与EPS表面吸附,侧链中的-OCCH3以及胶粉乳液粒表面的-OH向外排列,使EPS颗粒表面亲水性增加;快硬硫铝酸盐水泥的矿物成分与水迅速反应生成水化硅酸钙(C-S-H)凝胶、钙矾石(AFt)等,粉煤灰、硅灰的火山灰效应与水泥的水化反应相互促进;可分散胶粉在无机基体内形成了一层聚合物胶膜,提高了保温材料的抗裂能力;聚丙烯纤维在无机基体间随机分布形成立体网状结构,对抗拉强度提升明显;有机硅憎水剂成分硅树脂中的-H、-OH等与无机基体表面的-OH、水结合,末端带有憎水性的Si-R基团,使无机基体具有憎水性;保温材料内部孔隙孔径较小且封闭孔隙较多,使保温材料具有了优异的保温性能。对保温材料进行了加速老化试验,结果表明:耐冻融试验后,保温材料并未出现渗水、粉化等现象,力学强度仍满足标准要求,有机、无机界面出现了分离且无机基体中出现裂痕,保温材料导热系数增大;干湿循环试验后,保温材料的抗压强度、抗拉强度出现微小下降,EPS颗粒内部的封闭孔结构遭到破坏,导致材料导热系数升高;恒温恒湿加速老化后保温材料质量和面积都有轻微增大,32d后力学强度仍满足标准要求。采用全生命周期分析方法对保温层经济厚度进行了分析计算,得出以下结论;全生命周期总费用随着保温层厚度的增加呈现先减少后增加的趋势,计算得出的最佳经济厚度为58 mm,此时全生命周期总费用最低,经济回收期为5.8年。
【关键词】：复合保温材料 导热系数 力学强度 阻燃性能 加速老化试验 经济厚度
【学位授予单位】：青岛科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TU551
【目录】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-11
• 1 绪论11-21
• 1.1 研究背景11
• 1.2 国内外建筑保温技术研究进展11-14
• 1.2.1 建筑保温技术11-12
• 1.2.2 国内外建筑保温技术发展现状12-13
• 1.2.3 国内外建筑保温技术研究进展13-14
• 1.3 建筑保温材料研究现状14-16
• 1.3.1 建筑保温材料应用现状14-15
• 1.3.2 建筑保温材料研究进展15-16
• 1.4 国内外建筑保温材料防火性能研究进展16-19
• 1.4.1 国内外建筑保温标准法规16-17
• 1.4.2 国内外建筑保温系统防火安全性研究进展17-18
• 1.4.3 国内外建筑保温材料阻燃技术研究18-19
• 1.5 研究目的和意义19
• 1.6 主要研究内容19-21
• 2 复合建筑阻燃保温材料的制备及影响因素研究21-50
• 2.1 实验材料21-24
• 2.2 实验方法24-27
• 2.2.1 实验仪器24-25
• 2.2.2 制备方法25
• 2.2.3 性能测试方法25-27
• 2.3 结果与讨论27-45
• 2.3.1 轻质骨料对保温材料性能的影响27-34
• 2.3.2 无机胶凝材料对保温材料性能的影响34-36
• 2.3.3 外加剂对保温材料性能的影响36-39
• 2.3.4 保温材料阻燃性能研究39-45
• 2.4 正交试验45-48
• 2.5 本章小结48-50
• 3 阻燃复合保温材料机理研究50-59
• 3.1 可再分散胶粉对EPS颗粒表面处理机理50-51
• 3.2 无机胶凝材料硬化机理51-52
• 3.3 胶粉对复合保温材料性能影响机理52-53
• 3.4 聚丙烯纤维对保温材料性能影响机理53-54
• 3.5 憎水剂对保温材料性能影响机理54-56
• 3.6 保温材料绝热机理56-58
• 3.7 本章小结58-59
• 4 保温材料加速老化失效研究59-68
• 4.1 保温材料老化研究进展59-60
• 4.2 实验仪器60
• 4.3 试验方法60-62
• 4.3.1 耐冻融试验60-61
• 4.3.2 干湿循环试验61
• 4.3.3 湿热加速老化试验61-62
• 4.4 结果与讨论62-67
• 4.4.1 耐冻融试验对保温材料性能的影响62-64
• 4.4.2 干湿循环对保温材料性能的影响64-66
• 4.4.3 湿热加速老化对保温材料性能的影响66-67
• 4.5 本章小结67-68
• 5 保温材料经济厚度研究及计算68-79
• 5.1 保温材料经济厚度研究进展68-69
• 5.2 全生命周期方法69-70
• 5.3 保温层经济厚度计算及分析70-78
• 5.3.1 运营维护成本70-73
• 5.3.2 生命周期总费用73-74
• 5.3.3 经济厚度74
• 5.3.4 经济回收期74
• 5.3.5 青岛地区建筑保温材料经济厚度计算及分析74-78
• 5.4 本章小结78-79
• 结论79-81
• 参考文献81-89
• 致谢89-90
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文目录90-92

【参考文献】

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本文编号：295323