脱硫石膏轻质保温材料的制备与性能研究

发布时间：2017-03-29 18:19

  本文关键词：脱硫石膏轻质保温材料的制备与性能研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：我国脱硫石膏每年产量巨增,存在利用率低、大量堆放的问题,易造成浪费土地和污染环境;当前能源紧缺和住房面积的增大,国家对新建建筑的节能标准提高,导致新型墙体保温材料的需求增大;现行的有机保温材料保温隔热效果佳,但易燃,无法满足建筑防火要求,而无机保温材料存在保温隔热效果不佳,密度高、强度低的问题。为解决以上难题,本文以脱硫石膏、水泥和粉煤灰为胶凝材料,以聚苯颗粒为轻质骨料,同时以超高分子量聚乙烯纤维和可再分散乳胶粉为增强材料,辅以化学发泡的方式制备保温隔热性能优异、力学强度高、耐水性能好的脱硫石膏轻质保温材料。主要研究内容和结果如下:纯脱硫石膏制样凝结时间较短,影响操作时间,通过试验研究缓凝剂掺量对脱硫石膏制样凝结时间和力学强度的影响,确定缓凝剂的最佳掺量为0.1%;纯脱硫石膏制样力学性能和耐水性能较差,可掺加水泥和粉煤灰等硅质原料取代部分脱硫石膏组成三元无机复合胶凝材料,提高其力学强度和防水能力,通过试验确定水泥和粉煤灰的最佳取代量均为16%;粉煤灰水化活性较低,使用化学激发剂对其活性进行激发,通过试验确定复配激发剂的最佳配比为3%CaO、2%CaCl2和1.5%Na2SO4,此时制样7d、28d养护期抗折、抗压强度依次为5.96MPa、22.26MPa和6.35MPa、24.47 MPa。研究脱硫石膏轻质保温材料制备方式、发泡剂和稳泡剂掺量、三元无机复合胶凝材料与聚苯颗粒质量比对制样各项性能的影响;确定理想的制备方式为先制备发泡料浆,再将聚苯颗粒与发泡料浆混合;通过单因素试验确定制样的基本配比为:发泡剂和稳泡剂最佳掺量均为4%,三元无机复合胶凝材料与聚苯颗粒最佳质量比为17.24,此时制样密度为239kg/m3,导热系数为0.057 W·(m·K)-1,抗折、抗压强度分别为0.13MPa和0.21MPa。脱硫石膏轻质保温材料制样的力学性能较差,分别采取掺加超高分子量聚乙烯纤维、可再分散乳胶粉和对聚苯颗粒造壳等方式提高制样的力学强度。通过试验确定超高分子量聚乙烯纤维的最佳掺量为0.6%;用强氧化剂对纤维进行表面改性,增强纤维与胶凝材料的联结界面,进一步提高制样的力学强度;研究可再分散乳胶粉掺量对制样力学性能和耐水性能的影响,确定可再分散乳胶粉的最佳掺量为3%;利用粘结剂和水泥对聚苯颗粒进行造壳,改善聚苯颗粒和胶凝材料的联结界面,通过试验确定包裹聚苯颗粒水泥最佳用量为聚苯颗粒质量的2倍。通过正交试验将三种增强方式进行复合,确定试验最佳配比为A2B1C1,即改性纤维掺量为0.5%,可再分散乳胶粉掺量为2.5%,包裹聚苯颗粒所用水泥量为聚苯颗粒质量的1.5倍。在探究脱硫石膏轻质保温材料耐水性能的试验中,确定内掺自制复合防水剂的最佳量为4%,此时制样的防水能力不能满足标准要求;在内掺复合防水剂的基础上,外喷甲基硅酸钠溶液进一步提高制样的防水能力,研究甲基硅酸钠溶液浓度对制样耐水性能的影响,经试验确定甲基硅酸钠溶液与水的最佳体积比为1:8,此时脱硫石膏轻质保温材料制样的2h、24h体积吸水率和软化系数分别为8.27%、9.94%和0.60。
【关键词】：脱硫石膏轻质保温材料 聚苯颗粒 力学性能 耐水性能
【学位授予单位】：济南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TU551;TQ177.37
【目录】：

• 摘要7-9
• Abstract9-11
• 第一章 绪论11-19
• 1.1 研究背景11-12
• 1.2 墙体保温材料12-13
• 1.3 脱硫石膏及其应用现状13-15
• 1.4 石膏基保温材料15-16
• 1.5 本课题的提出及可行性分析16-17
• 1.6 研究内容17-18
• 1.7 创新点18-19
• 第二章 实验原料与研究方法19-25
• 2.1 原材料19-20
• 2.2 试验仪器与设备20-21
• 2.3 实验方案21-22
• 2.4 测试方法22-25
• 2.4.1 纯脱硫石膏制样性能的测定22-23
• 2.4.2 脱硫石膏、水泥和粉煤灰组成的三元无机胶凝材料制样性能的测定23
• 2.4.3 脱硫石膏轻质保温材料制样性能的测定23-25
• 第三章 脱硫石膏胶凝材料性能研究25-43
• 3.1 脱硫石膏的各项基本性能25-26
• 3.2 缓凝剂最佳掺量的试验探究26-28
• 3.3 粉煤灰和水泥最佳取代量的确定28-32
• 3.4 三元无机材料胶凝活性激发的试验研究32-41
• 3.4.1 单掺激发剂的试验研究32-35
• 3.4.2 复配激发剂的试验研究35-41
• 3.5 本章小结41-43
• 第四章 脱硫石膏轻质保温材料制备方式和基本配比的研究43-51
• 4.1 制备方式对轻质保温材料各项性能的影响43-45
• 4.2 稳泡剂掺量对轻质保温材料各项性能的影响45-47
• 4.3 胶凝材料与聚苯颗粒质量比对轻质保温材料各项性能的影响47-49
• 4.4 本章小结49-51
• 第五章 增强轻质保温材料力学性能的试验研究51-67
• 5.1 纤维增强轻质保温材料力学性能的试验研究51-55
• 5.1.1 UHMWPE纤维掺量对轻质保温材料力学性能的影响51-53
• 5.1.2 UHMWPE纤维表面改性处理的试验研究53
• 5.1.3 改性UHMWPE纤维对轻质保温材料力学性能的影响53-55
• 5.2 可再分散乳胶粉掺量对轻质保温材料制样各项性能的影响55-57
• 5.3 改性聚苯颗粒对轻质保温材料力学性能的影响57-59
• 5.4 正交试验研究59-64
• 5.4.1 正交试验设计60-61
• 5.4.2 正交试验结果分析61-64
• 5.5 本章小结64-67
• 第六章 轻质保温材料耐水性能的试验探究67-73
• 6.1 复合防水剂掺量对轻质保温材料耐水性能的影响67-69
• 6.2 外喷防水剂浓度对轻质保温材料耐水性能的影响69-71
• 6.3 本章小结71-73
• 第七章 结论和展望73-75
• 7.1 结论73-74
• 7.2 展望74-75
• 参考文献75-79
• 致谢79-81
• 附录81-82

【参考文献】

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本文编号：275121