复合调湿材料热力学性能及热湿环境影响研究

发布时间：2021-05-14 11:57

　　我国夏热冬冷地区室外空气相对湿度大,全年月平均相对湿度为80%左右。建筑长期处于高湿气候环境,直接影响人体舒适度、建筑结构安全、建筑能耗以及室内物品的保存。此外,合理控制室内环境相对湿度对化工、食品、医药、仪器维护等行业的意义重大。使用调湿材料是一种室内相对湿度被动控制方法,由于调湿材料形式多样、结构复杂、调湿过程非线性等特点,受到国内外研究者的关注。本研究以毛细凝聚理论为基础,研究原材料和复合调湿砂浆的微观结构、吸附性能、结构力学和热工性能,调制一种适用于室内湿度控制兼具保温性能的复合调湿砂浆;以Kelvin理论为基础,建立复合调湿砂浆平衡含湿量的热力学模型,对复合调湿砂浆进行全面的评价与研究。主要工作包括:（1）基于调湿材料性能试验,选取兼具保温和力学性能的吸湿原材料,制取新型环保、节能、低成本的复合调湿砂浆。基于吸湿原材料研究,采用环境扫描电子显微镜（SEM）观察材料形貌特征,应用自动比表面积与孔径分析仪分析孔隙结构和孔径分布,筛选木质纤维、海泡石、膨胀珍珠岩作为复合调湿材料的骨料。通过配比试验分析,选取成型较佳、易和度高的复合调湿砂浆作为新型复合调湿砂浆。观察新型复合调湿砂浆材... 

【文章来源】：湖南大学湖南省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：143 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 研究背景
    1.2 调湿材料研究现状
        1.2.1 调湿材料国外研究现状
        1.2.2 调湿材料国内研究现状
    1.3 当前研究存在的问题
    1.4 论文的主要工作
        1.4.1 原材料选择原则及实验方法
        1.4.2 主要研究内容
        1.4.3 创新性
        1.4.4 本文研究方法路线
第2章 调湿骨料微观结构与吸附性能研究
    2.1 调湿材料原理
    2.2 原材料性能
        2.2.1 胶凝组分
        2.2.2 保温骨料
        2.2.3 增强纤维
        2.2.4 改性组分
    2.3 多孔材料结构解析
        2.3.1 吸附现象
        2.3.2 孔结构表征方法
        2.3.3 吸附气体等温线
        2.3.4 等温吸湿曲线
    2.4 保温骨料微观构造与吸附性能试验
        2.4.1 内部孔构造
        2.4.2 等温氮吸附曲线
        2.4.3 等温吸湿曲线
        2.4.4 吸湿速率
    2.5 小结
第3章 复合调湿材料综合性能实验
    3.1 复合调湿砂浆制备
        3.1.1 原材料选取和配比设计
        3.1.2 拌和方法
        3.1.3 试块制备和养护
    3.2 复合调湿砂浆微观性能
        3.2.1 外观质量
        3.2.2 微观形貌观测
        3.2.3 内部孔构造
    3.3 复合调湿砂浆力学及热工性能
        3.3.1 力学性能
        3.3.2 热工性能
    3.4 复合调湿砂浆吸附性能
        3.4.1 等温氮吸附脱附曲线
        3.4.2 等温平衡吸湿曲线
        3.4.3 吸附速率
    3.5 小结
第4章 复合调湿材料热力学分析
    4.1 毛细凝聚理论
    4.2 Kelvin方程修正
    4.3 平衡含湿量模型
        4.3.1 量纲关联式分析
        4.3.2 模型参数研究
    4.4 结果与分析
        4.4.1 误差分析
        4.4.2 实测与拟合对比
        4.4.3 平衡含湿量敏感性分析
    4.5 实际湿缓冲性能测试与对比研究
    4.6 小结
第5章 复合调湿材料热湿环境影响试验
    5.1 试验目的与方案
    5.2 试验对象与测试仪器
        5.2.1 试验对象
        5.2.2 调湿砂浆现场制作
        5.2.3 试验仪器与方法
    5.3 围护结构调湿材料试验
        5.3.1 寒冷季节温湿度测试
        5.3.2 返潮季节温湿度测试
        5.3.3 湿缓冲性能
    5.4 隔声性能试验
    5.5 对化学污染物影响试验
    5.6 数值模拟
        5.6.1 几何建模及网格
        5.6.2 边界条件及计算设置
        5.6.3 冬季空调工况模拟
    5.7 小结
第6章 平衡含湿量对墙体霉菌滋生及能耗影响分析
    6.1 基本参数分析
        6.1.1 平衡含湿量对多孔材料导热系数的影响
        6.1.2 复合调湿砂浆水蒸气渗透系数
    6.2 霉菌风险控制与评估
        6.2.1 霉菌的生长与危害
        6.2.2 霉菌控制策略与风险评估
        6.2.3 墙体抹面砂浆内表面霉菌滋生风险
        6.2.4 墙体抹面砂浆外表面霉菌滋生风险
    6.3 建筑材料生命周期能耗
        6.3.1 建筑材料生产阶段
        6.3.2 建筑材料运行阶段
        6.3.3 围护结构全寿命周期单位面积能耗
        6.3.4 调湿材料平衡含湿量对围护结构能耗影响
    6.4 调湿砂浆墙体热工性能
        6.4.1 模型设置
        6.4.2 不同气候区城市模拟与分析
    6.5 小结
结论与展望
参考文献
致谢
附录A (攻读学位期间所发表的学术论文)
附录B (攻读学位期间参与的课题研究)


【参考文献】：
期刊论文
[1]硅藻土的特点及其应用进展[J]. 金洋,王春贺,黄帮蕊,宋岐,金向群.  硅酸盐通报. 2016(03)
[2]室内环境中有害有机物污染现状及标准研究[J]. 谭和平,钱杉杉,孙登峰,叶善蓉,乔倩,叶德萍.  中国测试. 2015(01)
[3]硅藻土在建筑装饰工程或家庭装修中的应用现状[J]. 杨哲斌.  中国建材科技. 2014(02)
[4]沸石、硅藻土孔结构及调湿性能的研究[J]. 姜洪义,王一萍,万维新.  硅酸盐通报. 2006(06)
[5]室内甲醛的危害及其预防[J]. 杨振洲,蔡同建.  中国公共卫生. 2003(06)
[6]封闭空间调湿材料新的调湿特性指标及其理论基础[J]. 冉茂宇.  华侨大学学报(自然科学版). 2003(01)
[7]日本对调湿材料的研究及应用[J]. 冉茂宇.  材料导报. 2002(11)
[8]海泡石的基础性能研究[J]. 王继忠,李金山,梁波,张振宇.  南开大学学报(自然科学版). 2002(03)
[9]硅藻土表面羟基的漫反射红外光谱（DRIFT）研究[J]. 袁鹏,吴大清,林种玉,刁桂仪,彭金莲,魏俊峰.  光谱学与光谱分析. 2001(06)
[10]阴-阳离子有机膨润土协同吸附作用及其机理研究[J]. 朱利中,苏玉红,沈学优,卢瑛莹.  中国环境科学. 2001(05)

博士论文
[1]复合调热调湿材料的理论、制备及性能研究[D]. 陈智.南京大学 2017
[2]调湿材料性能及其评价方法的研究[D]. 吴懿.湖南大学 2016
[3]夏热冬冷地区建筑墙体热、空气、湿耦合迁移特性研究[D]. 刘向伟.湖南大学 2015

硕士论文
[1]复合保温砌块墙体材料热湿及空气渗透性能研究[D]. 张胜旺.中国矿业大学 2016
[2]基于水泥水化模拟的水泥石水渗透系数预测[D]. 吴芬.浙江工业大学 2015
[3]多孔矿物基复合调湿材料的制备及性能[D]. 邓妮.浙江大学 2014
[4]功能性丙烯酸酯共聚物乳液的制备及其在调湿涂料中的应用[D]. 朱永峰.西北师范大学 2012
[5]保温砂浆的湿热性能研究[D]. 方正.湖南大学 2008
[6]调湿建筑材料调节室内湿环境的机理和评价指标研究[D]. 马斌齐.西安建筑科技大学 2007
[7]海泡石矿物材料的显微结构与自调湿性能研究[D]. 李国胜.河北工业大学 2005
[8]调湿墙体材料及其调湿性能的研究[D]. 张秀梅.天津大学 2005



本文编号：3185594