超轻发泡水泥保温板孔结构与性能关系的研究
本文关键词：超轻发泡水泥保温板孔结构与性能关系的研究 出处：《北京工业大学》2016年硕士论文 论文类型：学位论文
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【摘要】：超轻发泡水泥基保温材料是一种多孔材料,孔结构在很大程度上决定了材料的力学性能和导热性能。因此,科学表征发泡水泥的微观结构及其对材料性能的影响,是研究超轻发泡水泥保温板制备及应用的基础。本论文通过化学发泡法制备了容重为100~180kg/m3的超轻发泡水泥保温板,分别研究了水泥品种、水胶比、稳泡剂掺量、双氧水掺量对发泡水泥浆体流动度以及保温板孔结构的影响规律。对发泡水泥宏观断面照片进行数据存取和处理,实现对发泡水泥宏观孔气孔率、孔尺寸分布以及最小孔壁厚度等参数的统计,分别建立了气孔率、孔径、孔径分布以及最小孔壁厚度与抗压强度和导热系数的定量关系。采用C++编程软件建立孔结构模型,利用Fluent热学分析软件模拟稳态平板法测导热系数的条件,对热流量在发泡水泥内部的传播运动规律情况进行分析,深入研究了发泡水泥保温板在保温隔热方面的机理。研究表明:1、水胶比、水泥品种对凝胶孔的影响较为显著,而稳泡剂、双氧水掺量对发气孔的影响较为明显。氮气吸附法测得凝胶孔孔径集中分布在4~10nm,孔体积随着水胶比的增大而增大,随着硫铝酸盐水泥掺入比例的增大而减小。当双氧水掺量在6.5~7.5%时,发气孔孔径较小且分布均匀,孔径主要集中在0.5~1mm之间;当双氧水掺量在8.0~9.0%时,发气孔孔径较大而且逐步成为大量连通孔,孔径主要集中在2.0~3.0mm之间。2、随着气孔率的增大,超轻发泡水泥保温板的干密度呈线性减小,抗压强度和导热系数呈指数减小。对于容重均为120kg/m3的超轻发泡水泥保温板,为保障适宜强度并具有较低的导热系数,孔径应控制在1.355~1.711mm范围内。3、通过球体压缩堆积算法可以建立较高气孔率的孔结构模型,按照有限体积法获取等效导热系数,模拟值与实验值偏差在2.7~11.2%范围内。对三维模型进行稳态热学分析,可以得到发泡水泥的主要传热方式是孔壁的热传导。建立不同孔结构参数的二维模型,讨论各参数与导热系数的关系可以得出,气孔率和孔壁厚度是影响有效导热系数的主导因素,最小孔壁厚度应控制在0.10~0.18mm范围内,导热系数受气孔的孔径分布的影响很小。对发泡水泥孔结构进行参数化建模,并求解等效导热系数,可以为研究发泡水泥中内部的热传导以及温度分布方面提供一定的理论支撑。
【学位授予单位】：北京工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TU551;TQ172.1
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，本文编号：1337563
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