混雜纖維-水泥基輕質(zhì)保溫材料的制備與性能研究.pdf

1、當(dāng)前水泥基保溫材料普遍存在強(qiáng)度低、耐火性差、吸水率高、耐久性不良、脆性大等缺陷，嚴(yán)重制約著建筑墻材的進(jìn)一步推廣應(yīng)用。作為增強(qiáng)材料摻入保溫墻材中的纖維多以單一纖維為主，雖能一定水平提升墻材各種特性，但提升幅度和力度均有限。同時(shí)，伴隨各種先進(jìn)電子、通訊產(chǎn)品的大量使用，電磁輻射對(duì)人體產(chǎn)生直接或間接不可逆轉(zhuǎn)傷害，而當(dāng)前建筑外墻使用的保溫材料幾乎不擁有任何電磁防護(hù)功能。針對(duì)以上問題，本課題以?；⒅楹途郾筋w粒作為復(fù)配骨料，以水泥、礦渣和乳膠粉作為

2、三元膠凝材料，同時(shí)摻加混雜纖維和碳納米管作為增強(qiáng)材料和電磁屏蔽材料，并采取化學(xué)發(fā)泡方式制備保溫性能優(yōu)異、防火性好、力學(xué)強(qiáng)度高、電磁防護(hù)能力強(qiáng)的節(jié)能環(huán)保型墻體材料。主要研究?jī)?nèi)容和結(jié)果如下：
　　(1)利用相關(guān)測(cè)試儀器對(duì)試驗(yàn)用礦渣的成分、粒度和微觀形態(tài)進(jìn)行分析，同時(shí)研究礦渣替代水泥摻量對(duì)由水泥和礦渣組成的二元無機(jī)復(fù)合膠凝材料制樣性能的影響，并對(duì)礦渣潛在膠凝活性的激發(fā)進(jìn)行試驗(yàn)探究。試驗(yàn)結(jié)果表明，試驗(yàn)用礦渣微粉的主要化學(xué)成分為CaO、Si

3、O2、Al2O3、MgO、SO3、TiO2、Na2O和K2O等，其平均粒徑僅為4.470μm，比表面積高達(dá)42096cm2/ml；試驗(yàn)選取礦渣微粉替代量為30％；復(fù)配激發(fā)劑配比為1.5%NaOH、1.5%CaO和2.0%脫硫石膏，此時(shí)制樣3d抗折、抗壓強(qiáng)度和28d抗折、抗壓強(qiáng)度依次為5.21MPa、35.32MPa和7.72MPa、64.43MPa。
　　(2)研究輕質(zhì)保溫材料制備工藝、二元材料與聚苯顆粒質(zhì)量比、玻化微珠替代聚苯顆

4、粒體積量、水灰比和穩(wěn)泡劑摻量對(duì)制樣性能的作用，確定制樣制備工藝和基本配比為：理想制備工藝為先將發(fā)泡劑加入料漿發(fā)泡、再將發(fā)泡料漿與骨料混合，二元材料與聚苯顆粒最佳質(zhì)量比為11.84，?；⒅樘娲w積量為20%，減水劑B作用下最佳水灰比為0.62，穩(wěn)泡劑理想用量為6%，此時(shí)材料制樣密度為229kg/m3，3d抗折、抗壓強(qiáng)度分別為0.31MPa、0.52MPa，軟化系數(shù)為0.65，導(dǎo)熱系數(shù)為0.0583 W/(m·K)。
　　(3)在纖

5、維增強(qiáng)輕質(zhì)保溫材料性能的試驗(yàn)探究中，利用單因素試驗(yàn)研究纖維最佳加入方式、纖維改良處理對(duì)制樣性能的作用，同時(shí)借助正交試驗(yàn)探究由聚丙烯纖維、碳纖維構(gòu)成的混雜纖維和乳膠粉的適宜摻量。經(jīng)試驗(yàn)探究確定：先將纖維分散于水中，再將其通過超聲清洗儀進(jìn)行超聲離散并伴隨機(jī)械離散，然后將纖維和水的分散體系與固料混合均勻的摻入方式三對(duì)制樣各養(yǎng)護(hù)期特性的提升最佳；利用聚丙烯纖維外表包覆改良，纖維改進(jìn)了其與二元材料的界面連結(jié)狀況，此時(shí)聚丙烯纖維適宜用量選為1.2%

6、；借助碳纖維外表的化學(xué)氧化改良，纖維外部生成了活性基團(tuán)，此時(shí)纖維理想用量為1.2‰；混雜纖維和乳膠粉理想組分比例為：A3 B2C1，即改良聚丙烯纖維用量為1.2%，改良碳纖維用量為0.8‰，乳膠粉用量為1%。
　　(4)在碳納米管增強(qiáng)輕質(zhì)材料制樣性能的試驗(yàn)探究中，研究碳納米管分散方式、摻量對(duì)輕質(zhì)保溫材料性能作用。試驗(yàn)結(jié)果表明：以先進(jìn)行超聲分散再進(jìn)行磁力攪拌為離散手段作用下制樣的力學(xué)性能較優(yōu)；適宜用量碳納米管顯著提升制樣的力學(xué)性能和

7、耐水性能，當(dāng)碳納米管用量為0.02%時(shí)，制樣3d抗折強(qiáng)度、抗壓強(qiáng)度、軟化系數(shù)和28d抗折強(qiáng)度、抗壓強(qiáng)度、軟化系數(shù)均達(dá)到峰值0.56MPa、0.80MPa、0.81和0.68MPa、0.97MPa、0.86，較未加入碳納米管的空白制樣依次提升了19.15%、12.68%、8.00%和17.24%、8.99%、8.86%；摻入適宜用量碳納米管的制樣屏蔽效能獲得顯著提升，當(dāng)頻率介于2GHz和18GHz之間時(shí)，制樣的屏蔽效能從0.6dB-8.7