多孔建筑材料

多孔建筑材料（共12篇）

多孔建筑材料 篇1

多孔材料主要是通过相互贯通或者封闭的孔洞组成的材料, 其呈现为网状结构, 在孔洞的周围又主要是通过支柱或者平板所构造而成的。多孔材料由于其低密度、高强度、表面积较大, 以及其重量较轻, 且隔音、隔热及渗透等效果都非常好的特性, 其运用范围较广的特点, 使得其深受各行各业的喜爱。近几年来, 金属多孔材料的开发和应用逐渐被人们所关注。就当前情况而言, 金属多孔材料已经运用到了冶金、石油、化工等行业, 甚至连国防军事也对其非常喜爱。至20世纪中期以来, 全球纷纷将金属多孔材料作为研究对象, 并研发出了较多的设备。

1 金属多孔材料的制备工艺

1.1 粉末冶金法

粉末冶金法顾名思义, 是将一种或者多种的金属粉末根据相应的比例进行调和, 在压力的作用下形成粉末压坯。再采取烧结炉对压制而成的压坯烧结, 最终成功获得孔隙度相对整齐的多孔金属材料。该方法也可以不经过压制, 通过将粉末装入预先设定的模具中, 再放入到烧结炉中烧结, 这种方法称之为粉末松装烧结法。

1.2 纤维烧结法

这种方法与前一种粉末冶金法有着大同小异的制作过程。该方法主要是用金属纤维将金属粉末进行替换, 再从其中选择几何分布较为均匀的金属纤维, 随之使其形成纤维毡, 之后再将其放入惰性气氛或者还原性气氛中, 在气体的保护下再进行烧结工作, 直至将其烧结为金属纤维材料。通过这种方法制作而成的多孔材料, 能够对其孔隙度进行最大范围的调整。

1.3 发泡法

1) 直接吹气法。在制作金属泡沫时, 主要是通过吹气来制作, 这种方法既简单快捷, 且是一种非常环保的方法。

2) 金属氢化物分解发泡法。该方法主要是在制作金属泡沫过程中, 当金属被完全熔融后, 再向金属液中添加一定量的金属氢化物粉末, 这种粉末将作为发泡剂对其进行作用, 当加热达到一定程度后, 氢化物将随之产生H2, 并出现膨胀现象, 进而使金属液得到有效发泡, 当发泡完成后经过冷却物体将形成所需要的多孔金属材料。

3) 粉末发泡法。这种方法主要工艺是按照比例分配将金属与发泡剂混合后, 通过压力形成所需要的形状。再将压制成型的模型, 通过轧制、模锻等方式, 将模型形成一个半成品, 随之将形成的半成品置入到钢模中进行加热, 使发泡剂得到充分分解, 放出气体形成多孔金属材料。

1.4 溅射法

该方法可以有效制作多孔金属 (合金) 材料。溅射法主要是通过对反应器中可控气体进行控制, 对惰性气体造成压力, 使其在等离子的反映下, 并在电场的条件下, 将金属沉积在基本上, 随后同时惰性气体也将随之沉积, 这时温度将快速上升, 金属将逐渐融化, 而惰性气体的作用必将使气体出现膨胀产生气孔, 待冷却后将生成泡沫金属。之后再将其中的气体进行有效的分解形成多孔泡沫金属材料。

2 多孔金属材料的应用

多孔金属材料其质量轻、面积大等优势, 以及其结构性和功能性较强的特性, 使得多孔金属材料得到了各行业的运用。就当前的情况而言, 主要是从运用在以下方面中。

2.1 过滤与分离

多孔金属材料是一种渗透性较好的材料, 因此, 对其过滤性及分离性进行有效运用是非常热门的话题。多孔金属材料中的孔道能够对液体造成阻碍, 使液体中的固体物质或者悬浮物质在渗透的过程中得到过滤。这种特性被广泛运用到了多孔青铜和多孔不锈钢中。当前, 这种过滤与分离特点, 被广泛用到了宇航工业等工业项目上。

2.2 电池电极材料

高孔隙率的多孔材料是电池行业非常看好的材料, 被广泛运用到电极的制作中。由于泡沫镍的特点, 使得其成为了制作电极的最佳材料, 并且还能够被用作充电式电池的制作上。而当前社会, 已将表面积大的多孔粉末冶金材料运用到了燃料电池的制作上。

2.3 催化载体材料

泡沫金属有着韧性强高传导的特性, 这成为了催化载体材料的主要原料。例如, 首先在泡沫金属片的表面上, 均匀涂抹上催化剂浆料, 然后再通过成形压制, 随后将其置于高温环境下, 能够有效对电厂废气进行妥善处理。

2.4 消音材料

多孔金属材料有着较好的吸音性能, 因此, 其可以作为非常好的吸音原料。铝质骨架及气孔所组成的泡沫铝, 其质量非常轻且同样具备较高的强度, 并且其还同时兼具了吸音、耐热、防火、防潮等优势。为此, 泡沫铝可以说是综合性能相当高的吸音材料。当前, 日美德等国家均纷纷将泡沫铝运用到了船舶、公路等行业上。

2.5 生物材料

多孔材料其开放多孔的特性使其受到了生物行业的喜爱, 该特性能够使新植入的骨细胞组织, 在内生长及体液的条件下进行传输, 特别是将高强度的多孔材料与杨氏模量进行结合后, 通过改变孔隙率来达到与自然骨相结合的效果。同时多孔钛对人体没有任何伤害的特点, 以及优秀的力学性能和生物相容性, 使该材料被广泛运用于植入骨的生物材料中。而多孔镁其在生物降解和生物吸收上有着非常好的效果, 因此也同样成为了植入骨的生物材料中非常重要的材料。

2.6 装饰材料

泡沫金属材料是当前装饰行业中运用较为广泛的新材料, 它独特的特性使它深得设计师的喜爱。相较于普通的材料, 泡沫金属材料在视觉上能够给人独特的美感, 因此进入了装饰行业。这种泡沫材料主要是金、银为基调, 被称为潜力较大的珠宝材料, 同时, 该泡沫材料有着非常高利润的空间, 这也是经营商家非常喜爱它的一大因素。该材料独特的视觉效果和高利润的空间, 使其深受欢迎, 而设计师们多在制造独特家具和灯具时运用泡沫铝。

参考文献

[1]于永亮.浅谈金属多孔材料的制备方法与应用[J].硅谷, 2011.

[2]王志峰, 赵维民, 许甫宁, 王志国, 贾俊青.多孔金属材料的制备方法及研究进展[J].中国铸造装备与技术, 2011.

多孔建筑材料 篇2

冲击作用下多孔材料热力学特征的模拟与分析

强冲击波的作用可在多孔材料中诱发复杂的时空耗散过程,在这期间系统整体处于远离平衡的`状态,对这一过程的稳定模拟和结果分析均具有较强的挑战性.使用近期针对超高速碰撞而发展起来的物质点方法对这一过程进行模拟,引入积分几何和数值图像处理中的形态学描述来处理和分析系统热力学特征量例如温度的Turing斑图,揭示出3个Minkowski泛函(白色区域相对面积、边界总长度、欧拉特征量)与系统中“高温区”所占份额、“热点”在空间的分布方式之间的对应,揭示出Minkowski泛函演化特征与冲击波及多孔材料相互作用过程之间的对应.研究了孔隙度和冲击波强度对物质状态参量的影响.

作 者：许爱国 张广财 蔚喜军 潘小飞 朱建士 Xu Aiguo Zhang Guangcai Yu Xijun Pan Xiaofei Zhu Jianshi  作者单位：北京应用物理与计算数学研究所计算物理实验室,北京,100088 刊 名：中国工程科学  ISTIC英文刊名：ENGINEERING SCIENCE 年，卷(期)： 11(9) 分类号：O347.5 关键词：冲击波   多孔材料   物质点法   形态学量度  

多孔陶瓷治污 篇3

多孔陶瓷及改性滤料就是这样一种材料。

什么是多孔陶瓷

多孔陶瓷是一种含有气孔的固体材料，作为新型功能材料，它结合了多孔材料的高比表面积和陶瓷材料的理化稳定性，具有一定尺寸和数量的孔隙结构。多孔陶瓷材料的发展始于19世纪70年代，初期仅作为细菌过滤材料使用。随着科学技术的发展，人们控制其孔径、孔的形状、孔隙率、孔径分布、容重的能力不断提高，因而多孔陶瓷日益成为一种重要的环境材料，在许多领域都得到了应用。

多孔陶瓷一般可根据其孔穴排列方式、孔的大小、材质来分类。根据孔穴排列方式可分为蜂窝陶瓷材料和泡沫材料，而后者还可进一步分为开孔(或网状)及闭孔陶瓷材料：据孔的大小可分为微孔材料(孔隙直径小于2纳米)、介孔材料(孔隙直径介于2～50纳米)、宏孔材料(孔隙直径大于50纳米)；根据材质可分为高硅质硅酸盐材料、铝硅酸盐材料、精陶质材料、硅藻土质材料、刚玉和金刚砂材料、堇青石材料、采用工业废料的材料。

多孔陶瓷有何特点

多孔陶瓷滤料化学稳定好，选择适宜的材质和工艺，可制成耐酸、耐碱的多孔制品，并且不会与其他物质发生化学反应，从而造成二次污染；孔隙率高，可达20％～95％，且孔径分布均匀和大小可控，渗透率高；强度高，刚性大，在冲击压力作用下不引起外形变化和孔径变形；热稳定性好，不会产生热变形、软化、氧化现象等，工作温度可高达1000℃；自身洁净状态好，无毒无味、无异物脱落，不会产生二次污染；体积密度小，具有发达的比表面积及其独特的表面特性，能吸附滤除大量微小的悬浮物，对液体和气体介质有选择透过性；再生性强，通过用液体或气体反冲洗，可基本恢复原有过滤能力，从而具有较长的使用寿命，同时抗菌性能好，不易被细菌降解。

这些优良的性质确保了多孔陶瓷在众多领域中的应用优势。一般在保证机械强度、化学稳定性、热稳定性的基础上，尽可能要求较高的孔隙率、较大的比表面积、较窄且均匀的孔径。

多孔陶瓷在污染治理中的应用

由于多孔陶瓷具有许多优良特性，因而成为一种很有发展前途的生态环境材料，并在环境治理中得到了广泛应用。

多孔陶瓷具有特殊的结构，当滤液通过时，其中的悬浮物、胶体物和微生物等污染物质被阻截在过滤介质表面或内部，同时附着在污染物上的病毒等也一起被截留。这一过程是吸附、表面过滤和深层过滤相结合的过程，且以深层过滤为主。由于孔结构发达，因而多孔陶瓷的比表面积较大，能够吸附水中微小的悬浮物，主要以物理吸附为主。表面过滤主要发生在过滤介质的表面，多孔陶瓷起一种筛滤的作用，大于微孔孔径的颗粒被截留，被截留的颗粒在过滤介质表面产生架桥现象，形成了一层滤膜，这层滤膜也能起到重要的过滤作用，可防止杂质进入过滤层内部将微孔很快堵塞。深层过滤发生在多孔陶瓷内部，由于多孔陶瓷孔道的迂回，加上流体介质在颗粒表面形成的拱桥效应，惯性冲撞如布朗运动的影响，因此其过滤精度比本身孔径小得多，对液体介质约为多孔陶瓷孔径的1/5～1/10，对气体介质约为孔径的1/10～1/20。

目前，多孔陶瓷在废水、废气治理中得到了广泛应用。如处理锅炉湿法除尘废水、重金属废水，处理高温含尘气体除尘。

噪声是除水污染、大气污染、固体废物污染之外的第四大公害，给人们的日常生活带来了极大的影响。多孔陶瓷具有相互贯通的孔穴且与外界连通，又具有较高的机械强度，因此可作为一种优良的吸声材料。吸声机理是当声波进入孔穴时，可引起孔穴中的空气来回运动，由于空气的粘滞性会产生相应的粘滞阻力，从而将声能转化为热能。另外，由于孔穴内的空气与多孔陶瓷的骨架不断发生热交换也将声能转化为热能。作为隔音降噪材料，多孔陶瓷可用于高层建筑、地铁、隧道等防火要求极高的场合，以及电视发射中心、电影院等有较高隔音要求的地方。

现代工业生产和生活中排放的废热所造成的环境污染被称为热污染，目前人们还未充分认识到它的危害，常常对其熟视无睹。控制热污染的措施之一是防止热量的散失，而多孔陶瓷由于热稳定性好、热导率低、气体吸收小、比热容低等特性，使其成为传统的保温隔热材料。若将其内部抽成真空，那么多孔陶瓷将成为目前世界上最好的隔热材料——“超能隔热材料”。因而能很好地防止热量的损失而引发热污染。

未来应用领域

目前，水资源紧缺及污染严重是人类发展面临的严峻问题，我国的水资源人均占有量在全世界排在倒数几位，水环境恶化日甚一日，不少河流受到污染。水资源的严重现实使各国加快了对再生水处理技术的研发。多孔陶瓷在此领域的应用正逐渐为人们所关注。

饮用水的处理

过滤是自来水厂必不可少的一个操作单元，常用滤料是石英砂，但它具有孔隙率低、易板结等缺点，笔者参与了在湖北省孝感自来水公司进行的陶瓷滤料代替石英砂实验。两年的实验结果显示：新型陶瓷滤料是一种可调节粒径和比重的高强度滤料，实现了长达72小时过滤周期、出水浊度0.3NTU以下的正常运转(而石英砂过滤周期一般为24～48小时、出水浊度0.4～1.5NTu)：在滤层厚度相同时，陶瓷滤料的去污效率高达85％以上，远大于石英砂的去除效率：从水厂反冲时间看，陶瓷滤料反冲所需时间要比石英砂滤料反冲时间短，可节省冲洗水量和动力消耗，每年可以节省日常运行费用41％。

工业废水的处理

对山东鲁梅丝业公司生产废水进行的实验性处理结果显示：新型陶瓷滤料延长了过滤周期2.5倍，节省了反冲洗耗水、耗电约60％，同时回用水量增加了120千克／天；延长了后续活性炭的吸附周期，因而节省了活性炭费用。

油田采出水的处理

原油从地下采出经三相分离器分离后产生的废水称之为油田采出水，目前常用来回注。此种废水的主要污染物是油类与悬浮物(SS)，若不加处理回注可起钻井及管道堵塞，若外排则油膜浮于水面上阻碍水体的复氧过程而降低其自净能力。我们用此陶瓷滤料改性处理此类废水可使油的去除率达90％以上，SS的去除率达96％，出水能满足SY/T5329—94标准中的A1级标准，即含油量≤5.0毫克／升，悬浮物≤1.0毫克／升。

微污染水的处理

微污染水是针对有机污染提出的一个概念。微污染水中天然有机物(主要是腐殖酸)是三卤甲烷(THPs)的前驱物质，此前驱物质经加氯消毒后会生成具有“三畸”作用的各种THPs，严重危害人体健康。专家正在研究将二氧化钛固定于多孔陶瓷滤球上，利用紫外光照射使二氧化钛产生具有氧化还原作用的光生电子一空穴对，从而将有机物矿化成二氧化碳与水。

浅谈铝工业用多孔材料 篇4

（一）铝用多孔材料

铝工业主要包括氧化铝生产、电解铝和铝加工三大组成部分。我国是铝生产和消费大国，2006年我国电解铝产量连续4年保持世界第一，氧化铝和铝加工产量首次位居世界第一。基于我国在世界铝工业中的重要地位，在铝工业生产实践中开发及应用多孔材料应起更重大的作用，但目前在多孔材料的研究和应用，尤其是耐火材料方面，我国还落后于美、日、英等科技强国。由此，加大对铝用多孔材料的研究和利用具有现实意义。

1. 生产Al2O3用耐火材料

氧化铝的生产方法有酸法、碱法、酸碱联合法与热法，这几种方法在实际生产过程中的共同特点是要消耗大量的耐火材料。比如碱石灰烧结法生产一吨Al2O3约需要20kg耐火材料，拜耳法生产每吨Al2O3约需要5kg耐火材料。

2. 铝电解槽用耐火材料

铝电解槽主要由三部分组成，即阳极装置、阴极装置和导母线系统。其四侧由里向外地砌有石棉板、耐火砖和侧部碳块，整个电解槽设备都与多孔材料密切相关。

惰性阳极的材料是金属陶瓷，目前主要有Ni O-Ni Fe2O4-Cu、硼化锆和Sn O2基等材料。阴极材料原来为不定形碳砖，现在多采用半石墨化碳砖或石墨化碳砖。电解槽的侧部材料除了传统的碳块外，还有氮化硅粘结Si C耐火材料等。

3. 铝加工用多孔材料

铝合金熔体的精炼可分为吸附精炼法和非吸附精炼法两大类。吸附精炼法又分为浮游法和过滤法，这两种方法的实现都和多孔材料紧密相关。

浮游法的原理是通过安装在液槽底部的多孔喷头或喷嘴向熔炉内喷吹惰性气体以达到除氢、除渣的目的。多孔透气陶瓷是该方法的一个关键部件。另外，吹气喷头常用的材质是多孔耐火材料和石墨。

过滤法是将铝熔体经过过滤板或过滤网，机械地阻挡非金属夹杂物。滤后的铝熔体和非金属夹杂物的大小以及数量由滤孔的孔径来控制。

在铝加行业，主要熔炼设备是反射炉，其所用的耐火材料主要是硅酸铝系列，包括粘土质和高铝质等。

（二）铝用多孔材料的制备

多孔材料按其使用的类型可以划分为：多孔金属、多孔陶瓷、多孔玻璃和泡沫塑料等，在铝工业中通常使用多孔陶瓷，下面主要介绍多孔陶瓷的制备方法。

1. 有机泡沫浸渍法

有机泡沫浸渍法由Schwartzwlder在1963年首先提出。其原理是将制备好的陶瓷料浆均匀地涂覆在具有开孔三维网状骨架有机泡沫体上，干燥后烧掉有机泡沫体而获得一种网眼多孔陶瓷。其工艺流程如图1所示。

该法制备的陶瓷孔率高(75%～95%)，工艺过程简单、不需要复杂的设备，是一种经济实用且具有广阔发展前景的多孔陶瓷制造工艺。

2. 发泡法

发泡法的基本原理是在陶瓷悬浮液中产生分散的气相而发泡，其中悬浮液一般由陶瓷材料、水、聚合物粘结剂、表面活性剂和凝胶剂等组成。该方法始见于1973年的美国专利，是一种比较经济的的方法。通过这种方法制得的产品有较高的强度，并且容易控制制品的形状、成分和密度，其缺点是对原料要求较高。

3. 添加造孔剂法

添加造孔剂法是在陶瓷配料中添加造孔剂，如炭粉、淀粉等，利用这些造孔剂在高温下燃尽或挥发而在陶瓷体中留下孔隙，同时这些造孔剂在加热过程中排除后在基体中无残留物，且不与基体发生反应从而制得多孔陶瓷。该方法的工艺类似于普通陶瓷工艺，关键在于选择造孔剂的种类和用量。其工艺流程如图2所示。

4. 溶体-凝胶法

溶体-凝胶法主要是利用凝胶化过程中胶体粒子的堆积以及凝胶处理过程中留下的气孔，形成可控多孔结构。这种方法主要用来制备微孔陶瓷材料，特别是微孔陶瓷薄膜。自从Leenaars等人提出用溶体-凝胶法制备微孔薄膜以来，由于工艺的简单，孔径大小可以通过调节实验条件精确控制，从而受到各国学者的关注，是目前制备无机陶瓷分离膜的最有效方法。其工艺流程如图3所示。

5. 其它制备工艺

除了上述铝工业中常用的方法外，多孔陶瓷的制备方法还有粉末烧结法以及新发展起来的凝胶注模成型法、微波加热工艺、颗粒堆积工艺、水热-热静压工艺、玻璃分离相腐蚀工艺、注凝成型工艺和模板填隙工艺等。另外，以前制备泡沫陶瓷的原料主要局限于Al2O3、Si C、铝硅酸盐、莫莱石和堇青石等，近年来已发展到包括氧化物、碳化物、氮化物、硅酸盐、磷酸盐、钛酸盐和天然矿物等无机物种，原料选择的多样化在一定程度上也促进了制备方法的多样化。

（三）问题与展望

近几年来，多孔材料的研究和制备已经有了很大的发展，人们基本实现了对其孔径、壁厚及部分形貌的控制，同时对多孔材料的功能及其应用也做了多方面的尝试。多孔材料的研究正走向系统化、理论化，并逐渐转入了工业化开发阶段。纵观多孔材料的发展，当前存在的问题主要有以下几点：

1. 对多孔材料的模型和损毁机理等基础研究不足，从而导致在防止和减缓多孔材料损毁方面的理论欠缺。

2. 目前多孔材料的制备工艺、尤其是微孔级材料的制造工艺仍较复杂，难以规模化生产，且对孔径和空隙度等的调控仍有难度。

3. 某些新工艺的工业化程度不足，难以满足市场的质量需求。

未来铝工业用多孔材料的发展方向主要有以下几点：

1.耐高温、高压多孔材料的研究与开发，尤其是工业用耐火材料的研发，以满足我国铝工业快速发展的要求。

2.采用先进的设计手段和合成方法来进行多孔材料的设计，进而实现对多孔材料结构的精确控制，并对影响孔径大小、形状、分布等因素作出系统的分析。因此，加快发展计算机模拟辅助多孔材料的研究，不断优化合成工艺将是未来发展的重点。

3.不断深化多孔材料与各学科的交叉，更加注重多孔材料制备技术的环保和节能，“绿色材料”的概念将渗透到研发、制备和使用等各个环节。

摘要：叙述了铝工业中常用多孔材料的研究现状, 包括铝用多孔材料的类型、材质、制备以及应用, 并指出了目前铝用多孔材料研究存在的问题和发展趋势。

关键词：铝工业,多孔材料,研究进展

参考文献

[1]赵东元, 朱海峰, 金碧辉.多孔材料[J].China Basic Science, 2005 (3) :19-20.

[2]王亚平.促进我国铝工业发展的对策建议[J].中国经贸导刊, 2007 (8) :16-17.

[3]陈肇友.有色金属冶金炉用耐火材料及其发展[J].有色金属 (冶炼部分) , 1998 (6) :36-40.

[4]李杰华, 郝启堂.铝合金熔体净化技术的现状及其发展趋势[J].中国铸造装备与技术, 2005 (6) :1-4.

海南多孔菌研究2 篇5

本文是第二篇系统研究我国海南多孔菌的报道,新发现该地区木生孔菌共计38种.其中齿状刺孔菌Echinopodahydnophora为中国除台湾之外第二次发现,根据采集的.材料对该种进行了详细的描述和显微结构绘图.

作 者：戴玉成 余长军 袁海生 吴兴亮 DAI Yu-cheng YU Chang-jun YUAN Hai-sheng WU Xing-liang  作者单位：戴玉成,余长军,袁海生,DAI Yu-cheng,YU Chang-jun,YUAN Hai-sheng(中国科学院沈阳应用生态研究所,沈阳,110016)

吴兴亮,WU Xing-liang(热带生物资源教育部重点实验室,海口,570228;贵州科学院,贵阳,550001)

刊 名：贵州科学 英文刊名：GUIZHOU SCIENCE 年，卷(期)：2009 27(1) 分类号：Q949.329 关键词：中国   木生孔菌   分类   China   lignicolous and peroid fungi   taxonomy  

★ 基于表面预处理的生物陶粒污水处理性能的试验研究

★ A/O-MBR工艺处理生活污水及膜性能的研究

★ 性能的近义词

★ 预应力空心板先简支后连续受力性能研究

★ 基于提高路用性能的水泥粉煤灰稳定碎石研究

★ 氧气对PPS滤料性能的影响试验研究

★ 空间KT型方管加强节点的承载力性能研究

★ TiAl金属间化合物粉末冶金制备技术研究

★ 消防材料进场检查性能检查

多孔建筑材料 篇6

摘要：多孔砖因其能节省粘土、保温性能好等优点获得了大量运用。但在使用多孔砖的过程中，产生了许多问题。文章结合工程实际谈谈多孔砖的砌筑工艺要点及质量控制措施。

关键词：多孔砖 砌筑工艺 质量监控

0 引言

随着新疆维吾尔自治区建设厅对各地州县(市)普遍使用的粘土实心砖采取了分地区、分阶段限期禁用通知的逐步实施，阿克苏市从2008年起所有新开工程必须使用烧结多孔砖(以下简称多孔砖)。多孔砖因其能节省粘土、保温性能好等优点获得了大量运用。阿克苏地区建筑工程承包有限责任公司2008年施工的阿克苏市库木塔木阔滚其中学教学楼的砖混结构部分就采用了多孔砖。在使用多孔砖的过程中，产生了不少问题，文章结合工程实际谈谈多孔砖的砌筑工艺要点及质量控制措施。

1 材料要求

1.1 多孔砖的品种、规格、强度等级必须符合设计要求，规格应一致。水泥一般用32.5矿渣硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥。

1.2 砂用中砂含泥量不超过5％，用5mm孔径的筛子过筛。

1.3 掺合料选用砂浆王，砂浆王是一种高效掺加剂，具有引气、分散水泥颗粒、保水增稠，节约水泥等优点。它能在混合砂浆中完全取代石灰或石灰膏，其强度，稠度、保水性等都有明显提高。

1.4 水用自来水或不含有害物质的洁净水。

1.5 多孔砖、水泥除有出厂证明、试验报告单外，均需见证取样复检合格。砂浆王应经试配符合要求后，方可使用。

1.6 其他材料如拉结钢筋，预埋件等，按图纸技术要求提前做好备用。

2 施工准备

2.1 皮数杆：用30mm×40mm木料制作，皮数杆上注明门窗洞口、木砖、拉接筋、圈梁、过梁的尺寸标高。皮数杆间距15m，一般距墙皮或墙角50mm，转角处均应设立，皮数杆应垂直，牢固，标高一致。

2.2多孔砖：常温天气在砌筑前一天将砖浇水湿润，使砖的含水率在10％-15％。

3 操作工艺要点

多孔砖的操作工艺要点很多与实心砖有相同之处，这里主要强调与实心砖不同之处，应引起施工技术人员和操作人员注意。

3.1 拌制砂浆 砂浆配合比应用重量比，用机械搅拌，砂浆稠度控制60-80mm，应随拌随用，水泥或水泥混合砂浆一般在搅拌后2-4h内用完，严禁用过夜砂浆。

3.2 砌多孔砖墙体 砌筑时，一般先砌外墙，多孔砖的孔应垂直于砌筑面。砌筑墙面的垂直度由线锤控制，平整度由两具转角之间的控制线控制。水平灰缝采用坐浆法，按规范要求厚度为8-12mm。砂浆饱满度要求在90％以上，平直通顺。

多孔砖按图纸设置构造柱，砌筑构造柱的大马牙槎应先退后进，进、退尺寸均60mm，上下顺直。每一马牙槎沿高度方向的尺寸，不易超过300mm(即三皮多孔砖)，突出灰缝的砂浆疙瘩要及时刮除。多孔砖墙与构造柱之间，每隔六皮设置2Ф6水平拉接钢筋连接，每边伸入墙内不少于1000mm，钢筋端头弯90直钩。

各种预留洞、预埋件等，应按设计要求设置，避免砌筑后剔凿。对电线盒预留洞口，应由电工现定好管线位置和高度，线管安放后及时用C15细石混凝土填满灌实并和墙面抹平。门窗洞口因为要安门和塑钢窗，所以多孔砖墙门窗框两侧视大小而定，超过1.8m的埋4块。混凝土块和上述作法相同，随砖一起砌筑，不允许事后剔凿放置，有效保证了门和塑钢窗的牢固性以及墙体的整体稳定性。

4 质量保证措施

4.1 对砌筑多孔砖的操作工人进行技术交底，开始砌筑时可适当慢一些，按砌筑要令“三皮一吊、五皮一吊”，待完全掌握多孔砖砌筑要令后可适当提高砌筑速度。

4.2 采用“三一”砌筑法砌筑多孔砖砌体。多孔砖砌体水平灰缝砂浆饱满度要求达到目的90％以上，立缝填塞实。因为多孔砖不像实心砖，有较多的接触面积，所以保证砂浆饱满度，也就保证了工程的质量。

4.3 在砌筑多孔砖时，遇到梁、过梁等集中荷载下无构造柱或梁垫时，应在预留梁洞下3-5皮砖中的孔用砂浆填实，以提高多孔砖墙体的局部抗压强度。

4.4 每天砌筑的高度不超过1.8米，在砌到板底标高时最上面一皮多孔砖应砌成顶砖。

4.5 多孔砖承重墙体严禁穿行水平暗管和预留水平沟槽。无法避免时，将暗管居中埋于局部现浇的混凝土水平构件中。如需要穿墙时，在预留位置采用预制好的带套管的混凝土块代替多孔砖施工，混凝土块预先在现场制作，大小和多孔砖相同，强度为C15以上，以确保墙体质量。

多孔建筑材料 篇7

某种建筑材料被纳入现有建筑节能标准或规范应用时, 应以其参数齐全为前提, 热阻值是其中重要的一项参数。当实际建筑构造与材料库中限定的结构不符或需要突破其中某些参数时, 则显得无据可循。为此, 业界普遍用当量热阻评价含湿材料蒸发降温的热工特性。含湿材料的当量热阻是与其等效的保温隔热建筑构造热阻。文献研究表明, 当多孔材料含水量小于25%时较难准确测量其热导率[1]。若测量的多孔材料最大吸水率小于25%, 则不能采用常规导热测试仪器测量其含湿状态下的导热性能, 需要借鉴围护结构热阻现场测量方法[2]。

1 实验

风洞实验试件采用10 cm厚加气混凝土基层, 外表面贴不同多孔饰面材料, 平面尺寸为40 cm×40 cm, 多孔材料与基层之间作防水处理, 试件构造见图1。

在建筑的被动蒸发冷却实际运用时, 多孔饰面砖之间的缝隙中埋有细小的水管, 均匀淋湿多孔饰面材料达到蒸发降温效果。实验时, 模拟建筑构件外表面的多孔饰面材料由饱水状态逐渐蒸发降温至与外界环境热湿平衡状态。各类型试件参数见表1, 不同多孔材料饰面构件平面见图2。

表1中C型试件采用几乎不吸水的瓷砖饰面, 目的是与不同吸水率的A、B型多孔饰面材料进行对比。每种类型的试件准备2块, 一块干燥处理 (仅烘干不泡水) , 另一块浸湿处理 (烘干后倒置泡水, 使面层多孔砖完全浸湿) , 同时进行风洞实验, 以作对比。具体实验方法参阅文献[3]。

建立测试各参数值的实验方法, 对不同型号多孔材料饰面建筑构件分别进行广州夏季典型气象日的热湿气候风洞实验。热湿气候风洞实验台 (HHCWT:Hot-Humid Climatic Wind Tunnel) 由华南理工大学建筑节能研究中心研发, 主要用于探索和研究建筑材料、环境铺裝材料及建筑构件在自然气候要素下的热湿迁移和蒸发换热等关键性基础问题。热湿气候风洞实验台剖面见图3。

P—光源室;Q—空调室;H—风洞主体入口段;I—稳定段;J—实验段;K—吹出辅助段;L—扩散段;M—风机段;R—电极加湿器;S—柜式空调器;T—电加热扇;U—工业除湿机;V—空调;W—电子天平

实验采集参数为环境参数和试件参数。环境参数包括:风洞测试段温度、相对湿度、太阳辐射照度、风速、空调小室温度。试件参数包括:干、湿试件内表面温度, 内表面热流量, 外表面温度, 外表面热流量, 质量。进行实时记录。

2 双面热流计法

测定平壁的热阻 (其倒数是传热系数) 和材料导热系数, 双热流计法应当是惟一正确的方法[4]。因为, 在稳定传热情况下, 许多因素影响温度沿平壁厚度的分布是非线性的。这些因素主要是非一维传热的影响、空气渗透的影响和相变化传热的影响[4]。双面热流计法的理论推导详见文献[4]。围护结构的热阻按式 (1) 计算:

式中:l———试件厚度, m;

λ———试件导热系数, W/ (m·K) ;

t0——试件外表面温度, ℃;

tl——试件内表面温度, ℃;

q0———试件外表面热流, W/m2;

ql———试件内表面热流, W/m2。

式 (1) 热流和温度的量是由2个热流计和2支热电偶温度计测得, 可准确地确定热阻R。

3 双面热流计法的影响因素

3.1 室内外温差的影响

热流计法的本质是测量通过热流计的热流, 并且这个热流平行于温度梯度方向, 即:通过热流计的热流为一维传导, 不考虑向四周的扩散, 若热流有分量, 则计算出的被测物热阻偏小[5]。而测试时, 室内外温差越小, 多维传热越明显, 热损失相对增大, 热阻测试误差增大, 反之, 热阻测试误差越小, 所以室内外温差宜控制在10~20℃[6]。

文献[6]对建筑维护结构墙体和屋面进行热流计法测试, 从测试结果看, 室内外温差小于3.6℃时, 测试数据不稳定, 误差较大为29.4%, 其标准差分别是温差为8.7℃和大于9.7℃时的4.4倍和8.8倍;室内外温差等于8.7℃时, 误差为9.1%, 其标准差是温差大于9.7℃时的2.0倍;室内外温差大于9.7℃时, 测试数据趋于稳定, 建筑维护结构的墙体和屋面温度误差在6.6%和4.0%, 其标准差小, 为0.006。

本次实验时, 实验室外采用广州夏季典型气象日参数, 空调小室 (室内) 维持在实验设备所能达到的最低温度20℃, 室内外最大温差11.5℃, 最小温差6.3℃, 基本满足测试要求。

3.2 内外表面温差的影响

关于采用热流计法检测建筑围护结构传热系数, JGJ/T132—2009《居住建筑节能检测标准》7.1.6中规定“围护结构高温侧表面温度应高于低温侧10℃以上, 且在检测过程中的任何时刻均不得等于或低于低温侧表面温度。当传热系数小于1 W/ (m2·K) 时, 高温侧表面温度宜高于低温侧10℃以上。”

GB/T 23483—2009《建筑物围护结构传热系数及采暖供热检测方法》规定, 检测期间围护结构高温侧表面与低温侧表面温度应满足表2的要求。

注:Th———高温面温度;Tl——低温面温度;K———围护结构传热系数。

从当量热阻计算结果反算, A型试件的当量热阻为1.01 (m2·K) /W, 传热系数为0.9 W/ (m2·K) , 要求试件内外表面温差Th-Tl≥12×0.9=10.8℃;B型试件的当量热阻为0.75 (m2·K) /W, 传热系数为1.33 W/ (m2·K) , 要求试件内外表面温差Th-Tl≥12×1.33=16℃;C型试件的当量热阻为0.93 (m2·K) /W, 传热系数为1.08 W/ (m2·K) , 要求试件的内外表面温差Th-Tl≥12×1.08=13℃。

可见, 测试时, 试件内外表面温差应满足至少不小于10℃, 才能减小测试误差。

将广州夏季典型气象日的水平面辐射值换算成西向垂直面的太阳辐射强度, 辐射值如图4所示。

从图4可见, 西向垂直面的太阳辐射强度最大值也仅是水平面总辐射强度的1/2。在不同强度的太阳辐射作用下, 试件外表面温度会有偏差。将2种不同太阳辐射强度作用, 其它条件相同的干湿试件外表面温度列于图5、图6。试件内表面放置于20℃的空调房间, 内表面温度在25~30℃波动, 当外表面温度达到最大值时, 内表面温度接近30℃, 当外表面温度达到最小值时, 内表面温度接近25℃。

从图5可见, 干试件在西向垂直面太阳辐射作用下的外表面温度比水平面总辐射作用下的外表面温度低3℃, 此时, 干试件在西向垂直面太阳辐射作用下内外表面最大温差仅有5℃, 而在水平面总辐射作用下的内外表面温差最大值是8℃。

从图6可见, 湿试件在第一个蒸发日内, 在西向垂直面太阳辐射作用下的外表面温度仅为31.6℃, 比水平面总辐射作用下的外表面温度低5.7℃, 且温度最大值延迟了5 h, 此时, 干试件在西向垂直面太阳辐射作用下内外表面最大温差仅为1.6℃, 将会造成热流计法计算的误差较大, 在水平面总辐射作用下的内外表面温差最大值接近8℃, 相对来说能减小计算误差。

可见, 采用水平面的总辐射值可以增大实验试件内外表面的温差, 从而获得误差较小的计算结果, 更加利于热流计法的应用。

3.3 温度波延迟的影响

试件在风洞实验过程的传热属于不稳定周期传热。由于温度波的时间延迟, 在同一时刻所测得的温度值和热流量在时间上不吻合, 另一方面, 由于试件的蓄热作用, 由外表面进入试件内部的热流量与同一时刻从试件内表面流出的热量不一致[7]。有关文献表明[8,9,10], 采用双面热流计法获得试件热阻, 可以消除以上2种影响。开始实验时, 湿试件最大吸水率不超过20%, 处于低吸水率状态, 在实验周期内可以认为, 吸水率对试件平均热阻的影响不大。

作用于试件外表面的温度波为呈周期性变化的简谐波, 温度波的延迟时间可由式 (2) 计算:

式中:ξ———围护结构的总延迟时间, h;

D———维护结构的热惰性指标;

Ye———围护结构外表面 (亦即最后一层外表面) 蓄热系数, W/ (m2·K) ;

Yi———围护结构内表面蓄热系数, W/ (m2·K) ;

αi———室内对流换热系数, 取8.7 W/ (m2·K) ,

αe———室外表面换热系数, 取23.0 W/ (m2·K) ;

1/15———单位换算值, 以1 h为15度, 将度换算为小时;40.5———单位换算值, 即将弧度换算为度数[11]。

当实验时间相对延迟时间长得多, 可以消除温度波对时间延迟带来的影响。数学关系中提到了数量级相差较大就是大 (长) 得多/小 (短) 得多, 而关于实验时间具体需要比延迟时间长多少, 相关文献并没有作明确定义。在文献[7]中, 延迟时间ξ=7.6 h, 实验进行时间127 h;文献[8]中, 延迟时间ξ=7.2 h, 实验进行时间264 h。可见目前对实验进行时间的介定, 不同研究人员有不同的看法, 但可以确定的是, 普遍认为实验时间应比延迟时间至少大2个数量级以上。

从以往实验经验来看, 实验人员进入风洞内补水会对实验流场产生较大影响, 因缺少自动补水装置, 使得风洞实验结果随着试件中水分的蒸发, 逐日有明显变化。第一个蒸发日的热湿迁移作用对蒸发降温效果的影响最为显著, 随后几天的蒸发降温效果逐渐减弱, 这可以表现为:若逐日取得试件的当量热阻, 则第一个蒸发日的当量热阻最大, 随后几天的当量热阻值逐渐减小。在采用双面热流计法取得当量热阻的过程中, 需计算多个蒸发日的热流与温度值, 参与计算的日数越多, 势必对第一个蒸发日产生的蒸发降温贡献影响越大。因此, 满足消除温度波的时间延迟影响, 并遵循ISO 9869《建筑构件热阻与传热系数的现场测试》标准中的规定为“持续监测时间不得小于96 h”, 在此基础上, 应尽可能缩短参与计算的日数 (既实验时间) 。

试件基层干密度为1000 kg/m3, 导热系数为0.22 W/ (m·K) , 蓄热系数为3.429 W/ (m2·K) 。以红色黏土多孔砖饰面的试件为例进行计算。红色黏土多孔砖导热系数为0.81 W/m·K, 蓄热系数为10.551 W/ (m2·K) 。采用式 (2) 计算得到总延迟时间ξ=6.5 h。实际实验总时间数为6 d, 144 h。以试件A为例, 参与当量热阻计算的蒸发日数可为5 d或6 d (应大于96 h) , 取前五d数据进行计算, 当量热阻值为0.92 W/ (m2·K) ;取6 d的数据计算得到当量热阻值为1.01 W/ (m2·K) ;假设进入热湿平衡后第7个蒸发日数据与第6个蒸发日数据一致, 拓展数据, 取7 d的数据计算得到当量热阻值为1.02 W/ (m2·K) ;由此可见, 取5 d的数据与取6 d数据的计算结果相差9%, 而取6 d的数据与取7 d的数据计算结果仅相差1%。可以认为, 5d的实验时间并没有消除温度波时间延迟带来的影响, 进入第6天才开始消除温度波试件延迟影响。因此, 选用144 h的数据作为双面热流计法的计算数据, 既消除了温度波的时间延迟影响, 又在最大限度内减少了对蒸发换热结果的影响。

4 多孔材料饰面建筑构件当量热阻计算

在分析实验影响因素并改进实验方法的前提下, 对实验条件作如下合理的假设和简化:

(1) 实验试件在宏观上是均匀的, 且吸水和蒸发后体积不发生变化;

(2) 多孔饰面材料孔隙中总压力为均匀分布, 可以忽略由于压力梯度造成的热湿迁移;

(3) 固体骨架与水分之间不发生化学反应或生物反应[12];

(4) 多孔介质中的毛细势远大于重力势, 重力作用可以忽略;

(5) 实验过程认为是一维热湿传递。

实验期间, 每间隔1 min, 计算机自动记录一组数据。

i时刻墙体内、外表面的温差值计算见式 (3) :

式中:ti1———i时刻墙体外表面的温度值, ℃;

ti2———i时刻墙体内表面的温度值, ℃。

整个测试时间内的温差平均值计算见式 (4) :

i时刻通过墙体的热流计算见式 (5) :

整个测试期内通过墙体的热流平均值计算见式 (6) :

式中:qi1———i时刻通过墙体外表面的热流值, W/m2;

qi2—i时刻通过墙体内表面的热流值, W/m2;

k—整个测试期内的时间跨度。

因此, 建筑构造热阻的平均值计算见式 (7) :

基于风洞实验得到的一系列数据, 采用双面热流计法, 依据式 (3) ~ (式7) 计算得到湿试件在实验周期内的当量热阻平均值, 以及干试件在相同周期内的热阻平均值, 通过对比, 得出湿试件相对于干试件的附加当量热阻, 见表3。

A型湿试件当量热阻RA-湿=1.01 W/ (m2·K) , 意味着当室外环境干球温度升高1℃时, 单位面积湿试件比干试件多阻挡了1.7倍的热量进入室内, 相当于在A型干燥试件上增加0.64 W/ (m2·K) 的当量热阻, 称为附加当量热阻RA-附加。

B型湿试件当量热阻相对干试件也略有增加, 湿试件当量热阻RB-湿=0.75 W/ (m2·K) , 意味着当室外环境干球温度升高1℃时, 单位面积湿试件比干试件多阻挡了1.3倍的热量进入室内, 附加当量热阻RB-附加=0.43 W/ (m2·K) 。

而浸泡时间一样的C型湿试件也表现出一定的蒸发降温作用, 湿试件当量热阻RC-湿=0.93 W/ (m2·K) , 意味着当室外环境干球温度升高1℃时, 单位面积湿试件比干试件多阻挡了1.5倍的热量进入室内, 附加当量热阻RC-附加=0.56 W/ (m2·K) 。

对各种类型试件的吸放湿特性、内表面温度与热流作比较之后, 已得出A试件由于吸水率大、吸放湿特性强, 能发挥显著的蒸发降温作用;B试件吸水率与吸放湿特性次之, 能表现出一定的蒸发降温作用;C试件不吸水, 蒸发换热作用极其微弱, 但其表面太阳辐射吸收率小, 能阻隔一定的热量进入试件内部。这些结论在表3中以数据的形式更直观地展现出来。

5 结语

A试件由于吸水率大、吸放湿特性强, 能发挥显著的蒸发降温作用;B试件吸水率与吸放湿特性次之, 能表现出一定的蒸发降温作用;C试件不吸水, 蒸发换热作用极其微弱, 但其表面太阳辐射吸收率小, 能阻隔一定的热量进入试件内部。

本文的测试方法和试验结论可以作为建筑热工领域各类标准与规范中对含湿多孔材料当量参数取得途径的借鉴和参考, 从而有望填补含湿材料当量热阻值长期匮缺的现状, 使多孔材料在建筑外表面蒸发冷却工程的应用有据可循。

摘要：基于热湿气候风洞实验台测试得到的大量数据, 从多种影响因素分析双面热流计法结合风洞实验的可行性, 理论分析得到含湿试件在整个实验周期的当量热阻平均值。

关键词：被动蒸发冷却,多孔材料,当量热阻,热湿气候风洞

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新型多孔材料可捕捉二氧化碳 篇8

该新型发电技术是利用生物材料的压电性能来产生电力。研究人员将经过特别设计的病毒涂在电极上, 用手指轻敲邮票大小的电极, 病毒即会将敲击的力量转换成电流。由于病毒自身可进入一个有序的薄膜中以驱动发电机工作, 该新型发电机为制造微电子器件指出了一个简单思路。研究人员称, 新技术首次向个人发电机、在纳米器件中使用驱动器及基于滤过性毒菌的电子设备迈出了很有前景的一步。

在实验室里, 研究人员采用了只攻击细菌而对人友好的病毒M13噬菌体, 其在几个小时内复制可达数百万, 所以在供应上是稳定的。这些杆状病毒可在薄膜中自然地确定方向, 在盒子里像筷子一样对齐, 这是科学家在纳米构件中寻找的特质。

研究人员在研究中增加了病毒的压电强度, 利用基因工程添加了4个带负电荷的氨基酸残基到螺旋蛋白质并覆盖在病毒上。这些残留物可增加蛋白质两端之间的电荷差异, 从而提高了病毒的电压。研究还发现, 厚度约20堆层具有最强的压电效应。

他们还组装出基于病毒的压电能量发电机样机。他们设法让经遗传工程处理过的病毒自发组织成约一平方厘米的多层膜, 然后将膜夹在两个镀金的电极间, 通过电线连接到液晶显示器上。当向病毒施压时, 发电机能产生高达6毫微安培电流和400毫伏电压, 足够的电流使屏幕上闪烁出数字“1”, 相当于约一个3A电池1/4的电压。

多孔建筑材料 篇9

喷射成形(Spray forming),又称喷射沉积(Spray deposition),有时也称为液体动态固结(Liquid dynamics compaction)和喷射铸造(Spray casting),在商业上则通称为奥斯普瑞工艺(Osprey process)[1]。喷射成形技术是20世纪60年代末由英国Swansea大学的A.Singer教授发明的[2],作为一种新颖的金属加工技术,经过近半个世纪的发展已引起了人们日益浓厚的兴趣,用途极广,可涉及许多材料和不同的加工领域。金属喷射成形工艺具有快速凝固的特点,与常规的铸造方法相比,凝固过程的冷却速率要高得多,因而能解决铸造合金中普遍存在的晶粒粗大、宏观偏析、析出相粗大等弊病。而且它工艺简单,能使液态金属直接形成接近最终形状的制品,故在许多材料的加工和成形方面显示出巨大的潜力[3]。但是通过喷射成形技术直接制备出来的制品不可避免地含有一定数量的孔隙,密度相对较低,性能相对较差,必须通过合理的后续致密化工艺对其进行致密化处理才能得到高致密度的制品,以充分发挥出制品的各种性能[4]。因此,本文介绍6种主要的喷射成形多孔材料的致密化工艺。

1 热挤压工艺

热挤压工艺是利用挤压机上挤压杆传递的高压,将封闭在挤压筒中的坯料挤压成与模具形状相同制品的一种塑性加工方法,也是一种有效的使多孔材料致密化的工艺[5],其示意图见图1。

挤压工艺的最大特点是近于在密闭工具中进行。因此,变形是在很高的静水压力下进行的。

多孔材料的热挤压包括坯料热压缩和热机械加工2个过程。致密度相对较低的喷射成形锭坯在挤压过程中受三向压应力作用,产生两向压缩一向拉伸的变形流动。这样的应力状态十分有利于材料内部孔洞的闭合,同时可阻止裂纹的生成和扩展。并且挤压时锭坯与挤压筒壁之间存在摩擦,这造成了被挤坯料径向变形的不均匀,即中心流动速度快,表面流动速度慢,从而形成剪切作用,这有利于坯料中夹杂的氧化膜的破碎,从而形成新的结合界面,形成冶金结合,提高材料的强度。

采用挤压工艺对喷射成形材料进行致密化具有很多优越性,但也存在一些局限性:(1)坯料内空隙中的气体不易排出,在挤压过程中可能导致材料表面起泡,影响材料的力学性能;(2)难以挤压大型坯件;(3)挤压变形过程中易形成织构,使材料产生各向异性,对材料的最终使用很不利。

影响喷射成形坯热挤压致密化工艺的2个关键因素是加热温度[6]和变形量。肖于德等[7]的研究表明,在挤压变形时,挤压温度不能过高,变形量不能太小。

2 轧制工艺

轧制是靠2个轧辊之间的压缩来减薄工件的厚度,以获得所需尺寸的零件或使坯样致密化的一种工艺[8],其示意图见图2。该工艺在金属的再结晶温度以上进行时,称为热轧;在金属的再结晶温度以下进行时,则称为冷轧。

轧制工艺不仅可以对致密金属进行塑性加工,而且可以对多孔材料进行致密化处理。但是多孔材料的轧制变形与致密金属的轧制变形相比,具有自身的特点[9],如厚度压下量相等时,其纵向流动要比致密金属小得多。多孔材料的纵向流动量与材料的压下量、材料的瞬时密度等有关。

采用挤压、锻造、热等静压等技术对喷射成形材料进行后续致密化和塑性变形时,由于受设备吨位、模具尺寸和性能的限制及其工艺特征的影响,使得喷射成形多孔材料致密化后的最终性能并不理想。而轧制提供了与上述工艺通过高的静水压应力场致密多孔材料的不同应力场,是一种有效的使多孔材料完全致密化的工艺[10,11]。多孔材料在轧制过程中,力场包括静水压力及偏应力分量。多孔材料在这样一种应力场作用下,孔洞会发生扁平化塌陷,材料迅速致密化。同时轧制变形是应力状态为一向压缩、两向延伸的变形,材料的纵向流动可以使孔洞发生剪切破碎,因而有利于多孔材料的致密化。

轧制坯料一般是经过挤压的坯料或经过挤压和锻造的坯料,与挤压变形相比,直接采用轧制加工,变形过程具有很大的难度,总的来说可归因于:(1)轧制过程的静水压力条件要差一些,由于变形不均匀容易导致轧件边部开裂;(2)轧制时,由于轧件厚向温度不均匀而造成变形不均匀性增加,容易使表面开裂;(3)易出现劈头、分层等断裂形式。

基于大多喷射成形合金难于实现直接轧制的缺点,陈振华教授等[12,13]采用交叉横轧、包套轧制、外框限制与陶瓷颗粒包覆轧制等新颖技术(见图3)致密喷射成形多孔板坯,取得了较好的效果。其中包套轧制是利用包套材料增大喷射成形多孔板坯在轧制中的静水压力,适当限制其横向宽展,并使板坯各部分在轧制中保持均匀的温度以使变形均匀,防止轧板开裂。而外框限制与陶瓷颗粒包覆轧制是利用具有流动性的陶瓷粉末作为传力和保温介质,使板坯在轧制中产生准等静压的效果,有效致密多孔坯料,避免板坯开裂。

3 锻造工艺

锻造是利用冲击力或压力使金属材料在上下2个砧铁或锤头与砧铁之间产生变形,从而获得所需形状、尺寸、致密度和力学性能的锻件的成型过程。锻造的主要特点是工艺过程简单,不受条件限制,应用非常广泛[14]。

锻造一般来说可分为自由锻和模锻2种形式(见图4),对于大型锻件,自由锻是唯一可能的加工方法[15]。多孔材料经过加热,在闭式模中进行模锻,可以制取相对密度为98%以上的锻件,零件的强度和韧性得到显著提高[16]。

与致密金属的锻造过程不同,多孔坯料的锻造变形伴随着由于致密化带来的体积变小,这样使锻造时的鼓形更小。但由于外摩擦引起的不均匀变形导致坯料应力状态也不均匀,即锻件在鼓形表面产生周向拉应力,并且与致密坯料相比,多孔材料中孔隙对拉应力更加敏感,从而使多孔材料在拉应力状态下具有低塑性的特点,导致坯件开裂。因此通常采用包套或模锻的方式[17](以限制坯料的切向流动量)对喷射成形多孔坯料进行致密化处理,以防止坯件的开裂。

目前,对锻造过程中多孔材料的变形与断裂的研究主要包括:锻造压力、相对密度、高向应变的关系;相对密度与泊松比的关系;锻造过程的塑性理论研究;锻件的密度分布;墩粗过程表面断裂时的拉应变与压应变之间的关系等。锻造过程中材料的变形、致密化和断裂行为主要取决于预成形坯料的形状、尺寸、密度的设计。影响多孔材料锻造性能的因素除多孔坯的可锻性外,还有锻造压力、锻造温度、锻模温度、润滑及冷却等。

4 热等静压工艺

热等静压[18]工艺(见图5)是采用高温和各向均等的高压,使多孔材料的孔隙得到有效闭合的一种材料致密化工艺。运用热等静压工艺可使喷射成形多孔材料的致密度达到99.7%～99.9%,甚至更高,从而获得高致密的、可供工程实验用的优良材质[19]。

热等静压一方面可以去除孔隙,另一方面可以稳定组织。由于坯件是在三向等压应力状况下致密的,其致密化速度快,晶粒不易长大,并能保持喷射成形坯件晶粒细小、杂质含量低以及部分快速冷凝组织等优点。另外,热等静压制品的形状不受任何限制,所得产品成分、密度、硬度都比钢模冷压或石墨热压产品均匀[20,21]。

由于是对固体块状材料进行加压,且热等静压的温度比一般粉末冶金的烧结温度低,故热等静压只能基本消除喷射成形坯料内部的细小孔隙,使孔隙率大大降低,但不可能彻底去除所有孔隙。而且,由于晶粒在整个热等静压过程中基本上等轴变形,因此不利于粉末颗粒表面氧化膜的破碎,也不能使晶粒变形,故不利于颗粒之间的冶金结合。此外,热等静压设备昂贵,成本较高。

目前,热等静压技术在其它方面的应用主要有[22,23]金属和陶瓷的固结、金刚石刀具的烧结、铸件质量的修复和改善、高性能磁性材料及靶材的致密化、硬合金后期致密及扩散粘结等。

5 楔形压制工艺

楔形压制工艺(又称循环压制,Cyclic pressing),最初是一种粉末压制工艺,通过局部小变形累积而实现整体成形[24,25,26,27],其工艺过程示意图见图6。

楔形压制的基本原理是利用上模冲头的预压斜面与粉末体间的摩擦而产生的自锁作用,阻止在垂直压力作用下产生侧压力使粉末体向后滑动来实现成形。

近些年,陈振华教授等根据楔形压制的原理和楔形压头的设计原则[28],将楔形压制工艺发展为一种喷射成形坯料的楔形热压和楔形锻造工艺。在一定温度下,楔形压头按环件旋转楔压(锻)或按直线方向楔压(锻)板带件,如图7(a)、(b)所示。另外,还可以采用楔压(锻)工艺对大型管件进行致密,如图7(c)所示。通过楔压或楔锻使喷射成形坯产生一定的塑性变形,可大幅度提高坯件的密度和性能。

在压制过程中,压头单次压下量很小,采用步进方式,从一端开始压制,每次向前移动一定距离,直至压完全程。通过多道次压制的累积,使多孔坯致密成形,压制出连续的板带坯、环件和管件。与其它压制成形工艺相比,楔形压制工艺具有明显的特点[26]:因为它是一种通过局部小变形、多道次小变形累积实现整体大变形直至致密的工艺,所以需要的压力机吨位不大(一般为60～100t),模具结构简单,操作简便,板坯长度、环件和管件尺寸不受压力机吨位和工作台尺寸的限制,压制后坯件的密度分布较为均匀,组织缺陷得到大幅度的消除,性能得到大幅度的提高。

6 陶粒压制工艺

陶粒压制就是利用具有一定性质的陶瓷颗粒作为传力介质,压力通过该介质传递到多孔材料上,使工件被压制成近净形产品,并且达到完全致密[29]。陶粒压制的具体流程如图8所示[30]。

首先,将坯件置于一个可控压的加热设备中加热;与此同时,将陶瓷颗粒加热到与坯件相同的温度;然后,将加热后的陶瓷颗粒装入一圆筒形模具中;再将坯件置于陶粒中。同样,也可先把坯件置于陶瓷颗粒中,再一起加热到预定温度。但前者更适合进行批量生产。坯件应完全被包覆在作为传力介质的陶瓷颗粒里面,为了提高压制后坯件的表面质量,通常情况下,要对预成形坯件表面进行涂层处理。接下来将装有坯件和陶瓷颗粒的圆筒形模子置于另一固定的圆筒形钢模中,等待压制。在压制过程中,使压力机冲头进入模腔对陶瓷颗粒沿轴向加载,由于陶瓷颗粒的传压作用,坯件会受到轴向力和侧向压力的同时作用,使坯件致密且成形(合理地选取压制过程中的可变参数值,可使压制后坯件接近全致密)。最后脱模将预成形坯件与陶瓷颗粒直接倾倒出来,并将坯件与陶瓷颗粒分离,压制成形完毕。

与热等静压技术(HIP)相比,陶粒压制工艺(Ceracon)具有如下的优点[31]:陶粒压制工艺所用的设备简单,投资很低;陶粒压制工艺可达到的最大压力相对较高,压制温度相对更低,工艺的循环周期更短。

不过陶粒压制工艺也存在一些缺点:由于是陶粒直接与坯件相互作用,这使得压制后坯件的表面比较粗糙,精度较低;此外,陶粒压制工艺对陶粒的选择有较高的要求,理想的陶瓷颗粒应该是球形的、弹性模量高、不易破碎和不易发生塑性变形、在高温下不易发生烧结,这在一定程度上又增加了该工艺的成本。

7 展望

喷射成形多孔材料后续致密化工艺发展至今,有了很大的进展,但还不完善。虽然工艺很多,但是由于多孔材料的塑性变形具有体积变小、质量不变的特点,这就导致了致密材料的塑性变形理论不适用于多孔材料,而到目前为止还没有一套完整的关于多孔材料塑性变形的理论模型。因此进一步完善多孔材料的致密化机理和塑性变形理论模型十分必要。其次,致密化过程中坯件形状尺寸的控制还是一个难点,有待进一步的研究。另外,致密化过程造成材料组织微观不均匀性的成因及其对材料最终使用性能的影响规律也是一个值得深入研究的方面。

喷射成形多孔材料致密化工艺虽然还不完全成熟,但是其在改善多孔材料组织、提高多孔材料性能等方面发挥了巨大的作用。相信随着其理论的完善和工艺的成熟,多孔材料的致密化工艺必然会为喷射成形技术带来新的发展前景。

摘要：介绍了6种常用的喷射成形多孔材料致密化工艺,即热挤压、轧制、锻造、热等静压、楔形压制和陶粒压制工艺,重点介绍了各种工艺的原理、特点、优缺点以及针对某些缺点而采取的一些改进措施。发现热挤压、轧制、锻造、热等静压和陶粒压制工艺能单次使喷射成形多孔材料整体成形致密化,而楔形压制是一种通过局部小变形累积以实现整体成形致密化的工艺;楔形压制在致密化喷射成形大尺寸材料方面具有独到的优势。最后,探讨和展望了今后的发展方向。

利用煤矸石研制多孔陶瓷吸声材料 篇10

煤矸石是一种在煤形成过程中与煤伴生、共生的坚硬岩石,是目前数量最大的工业固体废弃物源。煤矸石的堆放不仅占用了大量的农田,而且严重地污染了环境。目前,煤矸石的利用主要包括矸石发电、制砖、作回填材料及水泥基材料掺合料等[1,2,3],产品附加值普遍较低。因此,开发高附加值的煤矸石利用新途径显得尤为重要。

本研究试图以煤矸石为主要原料,加入发泡剂和其他外加剂,采用凝胶注模成型工艺制备多孔吸声材料。

1 试验

试验所用煤矸石是由煤矸石块经湿磨、烘干、过筛所得,密度为2.0g/cm3,粒度分布如图1所示,中位径D50=3.15μm。

将煤矸石粉和一定比例的分散剂分散在分散介质中,球磨,依次加入发泡剂、催化剂和引发剂,高速搅拌,浆料充分发泡,浆料中的有机单体交联聚合成三维网状结构,从而使浆料原位固化成型得到坯体。坯体干燥,烧结得到多孔吸声材料样品。

采用阿基米德排水称重法测试样品的体积密度ρ体积、气孔率P和开口气孔率η。参照国标GB/T-18696.1-2004《声学阻抗管中吸声系数和声阻抗的测量第1部分:驻波比法》,测试样品的驻波管吸声系数。参照GB/T1964-1996《多孔陶瓷压缩强度试验方法》,测试样品的压缩强度。

2 结果与讨论

2.1 工艺参数对孔隙率的影响

不同工艺参数下制得的样品的总孔隙率和开口孔隙率如图2、图3所示。

图2为相同固相体积分数、不同发泡剂浓度条件下样品的孔隙率。图3为相同发泡剂浓度、不同固相体积分数条件下样品的孔隙率。

由图可见,样品的总孔隙率和开口孔隙率随着发泡剂浓度的增大而增大,特别是开口孔隙率随发泡剂浓度的变化更为显著,即开口孔隙率在总孔隙率中所占的比例在增大。这可能是因为在研究的发泡剂浓度范围内,发泡剂浓度越大,浆料的发泡率越大,使得原位固化后形成的气孔也越多。同时,随着气孔率的提高,气液界面增多,必然使得气泡的液膜变薄,更有利于开口孔的形成。

而样品的孔隙率随着固相体积分数的增大而减小,相比之下,开口孔隙率随固相体积分数的变化更显著。固相体积分数增大,浆料的粘度增大,搅拌发泡时,气体在悬浮液中的分散变得困难,影响了孔泡的形成;同时,液膜的强度和稳定性提高。固化后表现为气孔减少,开口孔所占的比例也减少。

2.2 样品吸声性能的研究

采用Triton X-100作发泡剂,试验研究了固定固相体积分数为30%,发泡剂浓度分别为0.005g/m L、0.010g/m L、0.015g/m L的样品的吸声性能。多孔样品具有许多微小的间隙和连续的气泡,因而具有一定的通气性。当声波入射到多孔材料表面时,声波引起小孔或间隙的空气运动,紧靠孔壁或纤维表面的空气因与孔壁的摩擦和粘滞力的作用,使相当一部分声能转化为热能,从而使声波衰减,反射声减弱,达到吸声的目的[4]。

驻波管法测1/3倍程中心频率吸声系数的试验结果如图4。

由图4可以看出,样品高频吸声性能优越,但中频吸声性能较差。固相体积分数一定时,发泡剂浓度越高,总孔隙率和开口孔隙率越大,样品的吸声系数越大。其中,发泡剂浓度为0.015g/m L的样品,吸声性能显著提高,且在低频的1600~2000Hz附近也有一个吸声峰出现。

2.3 样品压缩强度的影响因素

发泡剂浓度会影响样品的压缩强度。固相体积分数为30%,发泡剂浓度分别为0.005g/m L、0.010g/m L、0.015g/m L的样品,其压缩强度分别为2.60MPa、1.54MPa、1.29MPa。可见,在所研究的发泡剂浓度范围内,样品的压缩强度随着发泡剂浓度的增大而显著减小。

固相体积分数是另一影响样品压缩强度的重要因素。其他工艺参数相同的情况下,固相体积分数分别为28%、30%、34%的样品,其压缩强度分别为1.03MPa、1.29MPa、2.39MPa。即样品的压缩强度随固相体积分数的增大而显著增大。

这可能是由于发泡剂浓度越高,体积分数越小,样品的孔隙率越大,特别是开口孔越多,孔壁也越薄,故压缩强度越小。

另外,烧结制度对样品压缩强度的影响可能更为复杂,还有待进一步研究。

3 结论

1)以煤矸石为主要原料,加入造孔剂和其他外加剂,采用凝胶注模成型工艺可制备得到高频吸声性能优越的多孔吸声材料,其孔隙率可达81.6%,但压缩强度的提高还有待进一步研究。

2)样品的总孔隙率和开口孔隙率随着发泡剂浓度的增大而增大,随着固相体积分数的增大而减小。相比之下,开口孔隙率的这种变化趋势更为显著。

3)样品高频吸声性能优越,在低频的1600~2000Hz附近也有一个吸声峰出现,但中频吸声性能较差。

4)固相体积分数一定时,发泡剂浓度越高,总孔隙率和开口孔隙率越大,样品的吸声系数越大。

5)样品的压缩强度随着发泡剂浓度的增大显著减小,随固相体积分数的增大显著增大。

参考文献

[1]李海珍,姜有.煤矸石的综合利用.煤炭技术,1999,18(5):19～26

[2]Zhang Changsen(张长森).Pozzolanic Activity of Burned Coal Gangue and Its Effects on Structure of Cement Mortar.Journal of Wuhan University of Technology-Mater.Sci.Ed.,2006,21(4):150～153

[3]Zhang Qinli(张钦礼),Wang Xinmin(王新民).Performance of cemented coal gangue backfill.Journal of Central South University of Technology,2007,(2):216～219

多孔建筑材料 篇11

1.1 横墙竖向裂缝

该类裂缝从房屋底层至顶层均有发生， 范围较广，主要发生在房屋承重横墙上，以 1～2 条竖向裂缝较为常见，也有多条裂缝的情况。 裂缝与端墙一般都有一定的距离，基本呈竖向发展，多数裂缝贯穿墙体，一般由上层圈梁下部延伸至下层楼板顶面，个别裂缝可贯穿圈梁；裂缝中间较宽，两端较窄，宽度一般较大，0.2mm～1mm 多不等， 其中以仅有一条裂缝时较宽，主要发生在有一定长度、无门窗洞口的横墙上，如单元间的分户墙、山墙等（见图 1）。对典型裂缝剔开表面抹灰层检查发现， 裂缝一般位于砌体竖向灰缝位置，竖直方向发展，并贯穿上下砖块。 经统计发现，该类裂缝一般在墙体两侧对应位置均有发生，多数贯穿墙体厚度。

根据目前的调查， 由于该类裂缝发生范围较广，且多发生在承重横墙上，最大宽度可达到 1mm 以上，呈贯通状，上下延伸较长，且在传统烧结粘土砖砌体中很少发生，对住户造成的心理恐慌较大。

1.2门窗洞口处裂缝

该类裂缝主要位于门窗洞口角部或窗台下墙体等位置，主要表现为以下两种形式：

（1）洞口角部斜裂缝（见图 2）。 该类裂缝主要位于门窗洞口角部，一般斜向向洞口外侧墙体发展，上角部裂缝向上，下角部裂缝向下。

（2）窗台下竖向裂缝（见图 3）。 该类裂缝位于窗台下墙体，沿窗台向下发展，并呈现上宽下窄形态，部分裂缝发展至地面。 一般以一条裂缝较为常见，也有多条裂缝同时存在的情况。

门窗洞口处裂缝在传统砌体中多发生在房屋的底层或顶层墙体，但根据对混凝土多孔砖砌体房屋的调查，在中间各层墙体中均有发生。

1.3其他裂缝

在调查中也发现了一些其他类型的墙体裂缝，但发生范围较小，主要有：

（1）混凝土构件与砌体间裂缝。 这类裂缝主要发生在混凝土构件与砌体交接位置， 特别是横向连接时，容易沿着混凝土构件端头向上发展。 如在某工程进户门洞口上方位置采用了预制过梁，在过梁端头出现了竖向向上的裂缝， 并斜向向上发展到楼梯梁底部。 经剔开饰面层检查，裂缝位于过梁端头，且存在砌体组砌方法不当的问题。

（2）顶层墙体裂缝。 这类裂缝多为温度变形引起的裂缝，在砌体房屋中表现为多种形式，如斜裂缝、水平裂缝、包角斜裂缝等。 近年来，随着在砌体结构中采取较多的防裂措施，如增强屋顶保温隔热层、外墙外保温、加强砌体构造等，砌体结构中温度裂缝的发生有所缓解。 在本次调查中也发现了顶层温度裂缝，主要表现为水平裂缝， 多数沿楼板与圈梁交接处发展，也有沿圈梁与下部墙体交接处水平方向发展的裂缝。

（3）施工洞口处裂缝。 施工洞口是在施工期间为方便水平交通而在横墙上设置的洞口， 在施工后期采用补砌方法处理，当补砌方法不当时，容易出现洞口形状的墙体裂缝。 该类裂缝一般在横墙位置， 由于形状特殊，容易判断。 近年来采取了较多的防裂措施，如在较大洞口设置过梁、合理留槎、设拉结筋以及在抹灰层中设纤维网等，因此此类裂缝发生的概率大大降低。 在本次调查中个别工程横墙上出现了轻微的此类裂缝。从整个调查情况看，墙体裂缝主要以横墙竖向裂缝和门窗洞口处裂缝为主，后几类裂缝仅在个别墙体上出现。 后几类裂缝在传统的砌体结构中比较常见，近年来在设计和施工中采取了较多的措施，也取得一定的防治效果， 而且其原因对于住户来说容易理解，造成心理影响较小。 而对于前两类特别是承重横墙上的竖向裂缝，由于其位置比较特殊，裂缝宽度和长度较大，且往往贯通墙体，在传统砌体结构中该类裂缝出现较少，住户由于认识上的不足，对其心理造成的影响较大。

2 裂缝原因分析

根据各典型工程检测情况，各工程砌筑砖及砂浆等材料强度一般均能满足设计要求，在裂缝原因分析中基本可以排除承载力因素。 砌体房屋裂缝问题由来已久， 以往有较多文献对其产生的原因进行了阐述，一般认为， 砌体结构裂缝的产生主要与地基沉降、温度变形、材料收缩等因素有关。 但是，混凝土多孔砖砌体的裂缝特征和原因有一些新的特点，结合工程调查以及相关文献资料，试作分析。

2.1温度变形的影响

受日照、室内外温差以及不同材料间线膨胀系数差异的影响，在砌体结构房屋顶层，特别是房屋端部，墙体与楼盖间存在温度变形差异，从而在砌体墙内产生拉应力，当拉应力超过砌体抗拉强度时，在墙体上产生裂缝，比较常见的裂缝为横墙斜裂缝、纵墙洞口角部斜裂缝等。 近年来，通过科研、设计、施工人员的共同努力，在砌体结构房屋中采取加强屋面保温隔热层、外墙保温以及加强砌体构造等措施，使得这类裂缝的发生几率已经大大降低，但在混凝土多孔砖砌体中有加重的趋势。

研究认为， 温度变形引起的裂缝主要受温差、线膨胀系数、砌体抗拉强度等因素的影响。 对于混凝土多孔砖砌体， 由于其线膨胀系数大于普通粘土砖，当砌体内部存在温差时，将产生更大的温度应力。

2.2收缩变形的影响

混凝土多孔砖等混凝土制品的收缩变形主要来自终凝前的凝缩、硬化收缩、干燥收缩、温度收缩等。其中凝缩和硬化收缩主要集中在养护期，而且这种收缩完成后基本不可恢复；而干燥收缩和温度收缩主要与环境温度、湿度和砌体含水率有关。 对混凝土多孔砖收缩变形的测量表明[1]，收缩变形主要集中在其龄期范围内，而且初始含水率越高，收缩量越大。当采用龄期不足或含水率较高的砌筑砖时， 砖砌体将产生较大的收缩变形， 当这种变形受到砌体周边构件如端墙、构造柱、楼板等约束时，将在砌体内产生较大的收缩应力， 当应力达到砖的抗拉强度时将产生墙体裂缝。 因此，收缩裂缝的产生与收缩变形、墙体长度、周边约束等因素有关。 内横墙上洞口较少，周边约束较大，容易产生墙体竖向裂缝；房屋纵墙由于洞口的削弱和应力集中，也可表现为门窗洞口位置的裂缝。材料收缩本身难以避免， 但采取适当的原材料控制措施和施工措施，可以将收缩应力控制在一定的范围内，避免产生过大收缩应力，达到防治裂缝的效果。

2.3砌体强度的影响

研究表明[2]，在具有相同的砂浆和砌筑砖强度等级时，混凝土多孔砖砌体的抗压强度、抗剪强度、弯曲抗拉强度等均高于烧结粘土多孔砖。 但试验也表明，混凝土多孔砖砌体脆性较大，在轴心荷载作用下初始荷载与极限荷载几乎相等。 因此，在受温度应力、收缩应力或其他因素影响时， 相对于烧结粘土砖砌体，混凝土多孔砖砌体更容易开裂。 而且对于混凝土多孔砖，产品标准 JC943-2004《混凝土多孔砖》中未对其抗折强度提出要求，而常规试验结果表明，其抗压强度一般均能满足要求，但抗折强度不易保证，这更进一步影响了砌体形成后的抗拉强度，也使砌体更容易出现裂缝。 在新规范 CECS257：2009《混凝土砖建筑技术规范》 中对混凝土多孔砖的折压比提出了限值要求，这一要求可以防止盲目开孔对混凝土多孔砖抗折强度的影响。

因此，采用合格砖产品和保证施工质量，可以提高砌体抗拉、抗剪强度，提高其裂性能。 在砌体灰缝内增设钢筋，也可起到延缓和限制裂缝的作用。 但对收缩裂缝，由于收缩应力来自砖本身，当在灰缝内增加钢筋时，砂浆刚度增加，实际上增大了砂浆对砖的约束，增大了砖的收缩应力，因此对收缩裂缝的防治采用灰缝加筋并不能取得预期的防裂效果，但对后期裂缝的发展有一定的限制作用。

2.4施工工藝的影响

混凝土多孔砖与烧结粘土多孔砖的砖型一致，组砌方法基本相同，这也使得施工人员容易一味地按照传统砌体的方法进行施工，而忽略了混凝土多孔砖作为非烧结砖与烧结砖在施工工艺上的不同。 根据调查，混凝土多孔砖在施工中容易出现两个方面的问题：

（1）施工时施砌的砖产品龄期不足。 混凝土多孔砖在成型以后， 将在龄期范围内完成主要的收缩变形。 当采用龄期不足的产品砌筑形成砌体后，由于收缩变形的影响， 将在砌体中产生较大的收缩应力，从而引起裂缝。

（2）砌筑砖上墙时含水率控制不当。 对于混凝土多孔砖，当含水率过高时，后期干燥过程中，由于失水而产生较大的干缩变形，在砌体中易产生较大的收缩应力而导致墙体开裂。 因此，对于混凝土多孔砖不应浇水砌筑，而应按照标准要求合理控制含水率，不仅要注意混凝土多孔砖在堆场中的防雨、 防水措施，而且洒水湿润应提前进行并合理控制用水量。

从以上分析可以看出， 混凝土多孔砖砌体裂缝的影响因素较多，而且对于某种裂缝，可能是受几个因素共同作用的影响，也可能受某个主导因素的影响。 如前述横墙竖向裂缝，主要受收缩应力的影响；门窗洞口处裂缝，可能是温度和收缩应力共同作用的结果，房屋中间各层收缩应力的作用更大一些。 因此，在对砌体结构裂缝进行分析时，不仅应看到其主要影响因素，还应考虑各种因素相互之间的影响加以综合分析。

3 防治措施

根据对混凝土多孔砖砌体裂缝原因及其影响因素的分析可见，防治或减轻墙体裂缝应从以下方面采取措施：

（1）严格混凝土多孔砖产品进场验收。 应采用质量稳定的砖产品， 进场后应按照相关要求进行验收，并委托具有相关资质的检测部门进行复验，检验合格后方可使用；按照 CECS257：2009《混凝土砖建筑技术规范》的要求，控制混凝土多孔砖的折压比，保证其抗折强度。 严格控制产品的养护期，杜绝使用龄期不足产品上墙砌筑。

（2）加强防裂措施设计。 设计人员应加强对各类新型墙材性能的学习，熟悉混凝土多孔砖砌体裂缝的机理及防裂措施，在设计中对墙体裂缝从“防”、“放”、“抗”等多个方面采取综合防治措施。

（3）加强施工管理。 严格按照施工规范进行施工，特别注意混凝土多孔砖在施工现场的堆场管理，采取防雨、防水措施，严格控制上墙时砖的含水率，严禁使用含水率过高的砖砌筑。

4 结语

温度变形、材料收缩及地基沉降等是砌体结构房屋墙体裂缝的主要原因， 但对于混凝土多孔砖砌体，收缩变形对墙体裂缝影响较大，易引发严重的墙体收缩裂缝，应重点加以防范。 而在混凝土多孔砖砌体收缩变形的影响因素中，含水率过大和龄期不足影响较大，应严格加以控制。

参考文献：

[1]刘立新，田高燕，赵文兰等.混凝土多孔砖干燥收缩性能研究[J].新型建筑材料，2008，35（9）：23-26.

多孔金属材料的制备及应用研究 篇12

1 常见的多孔金属材料制备方法

多孔金属材料之所以具备更优越性能,与各种制备工艺密不可分,自从Soknik在铝中融入到汞元素以后生成了泡沫铝以后,多孔金属材料才开始引发人们注意。产生了以下几种不同的制备方法。

(1)直接吹气法这种方法操作最为简单,需要应用到一个吹气装置,在装置底部开始吹,将气体从底部吹进到装置内,会在装置内产生大量气泡,使用传输带对核心泡沫进行传送,直到泡沫冷却成固定产品。技术的关键点在于需要控制好产生泡沫的温度区间,并要有适当的溶体粘度,这样才能产生稳定性更强的泡沫,不易破碎[1]。在制备时需要保证预制块的孔隙率达到标准,需达到6%,还要使断面气孔排列保持均匀,使温度能够上升到装置顶端,保温最适宜时间为3min,3min以后及时将温度调制到结晶温度区间,使用温火预处理,能够使空隙率增加至60%左右。

(2)溶体发泡法在应用溶体发泡法时也需要按照工艺流程操作,可以使用这种方法的多孔金属有很多,比如,熔化合金属锭,需要金属具备一定的粘度,然后与发泡剂充分搅拌均匀,保温片刻,再进行冷却。这一制备方法需要注意保持溶体粘度与熔点温度,分散剂的添加量要适宜,常见增粘剂有粉煤灰、AL粉、Ca粉等,还可以使用增加粘度的发泡剂[2]。

(3)两步法两步法主要进行发泡加热与发泡预制两个步骤。首先,对预制块进行制备,方法是向复合溶体中添加适量粉末能够制备成块,这是一种工艺,还有一种工艺是向金属溶体中添加适量钙粉也能与粉末一起制备成块。其次,对预制块加热与保温处理。在两步法中,需要控制好以下技术操作:因为预制块制备时仅有一小部分发泡剂能够分解,并且一些发泡剂分解慢,使用新型发泡剂则能更好的控制分解温度,这对于气体分解效果来说有着重要作用,还能与溶体充分反应,增强气泡稳定性。

(4)渗流铸造法多孔金属的制备需要及时、快速、简单,这样才能实现大批量制备金属,渗流铸造法关键在于将铸模内的颗粒物质去除,使颗粒之间建立一种三维网络结构,实现多孔金属相互连通。但是金属存在较大张力,很难快速将颗粒缝隙填充,而使用压力渗流法等新工艺则能解决这一问题。使用这一工艺能够制备出浓度更高、稳定性更好的通孔泡沫锌铝合金,用于建筑结构中能够增强结构稳定性。

2 多孔金属材料的应用

通过以上多孔金属制备方法的探究,表现了多孔金属材料制备方法越来越多样、先进,并且材质轻、表面积更大,融合材料功能与特点,使多孔金属在众多领域应用。

(1)作为结构材料的应用汽车、船舶制造、铁路等行业广泛应用了多孔金属材料,主要用来吸收能量与减振,还在生物医学中扮演着重要角色。首先,作为能量吸收材料,能量吸收主要体现在屈服平台区域内的变化上,应变曲线构成了屈服平台,曲线面积增大说明能量吸收能力强,曲线宽说明平台吸收能量更多。车辆碰撞时能量吸收的部件应用泡沫金属,能够达到更好的效果[3]。芯层中使用泡沫铝合金,而在上下层中填充金属薄板,形成一种三明治式的结构层。其次,作为减震材料使用,实践证明,多孔金属抗冲击能力非常强,也使之成为了减震材料制作的首选。抗冲击能力可以从线弹性区中体现出来,如果弹性区的面积大,说明材料具有较高的抗冲击性,具有较好的减震性能。由此,应用在汽车行业为减震设备提供支持,泡沫镁是一种较为轻质的多孔金属材料,因为具有较强的冲击能吸收能力,在发生碰撞时能够起到减震效果。

(2)作为功能材料多孔材料作为电池电极材料应用在电池制作当中,泡沫镍作为一种多电极材料能够用在Ni Cd电池的制作当中。各项实践证明,电极法制作电池与电积法制作相比能够制得更多孔隙率,能够使电极表面积增大,从而使放电流密度减少,将电极的各项性能参数提高了。因为多孔金属渗透性较好,能够进行过滤与分离,也使多孔金属材料更好的阻隔液体,进而将固定以及颗粒悬浮物过滤出来,应用在不锈钢的制作当中,增强材料纯度与稳定性。

3 结语

本文主要对多孔金属材料的制备方法进行了研究,并描述了其在不同领域中的应用,体现了其在汽车制造以及电池生产、生物化工中有较大的应用价值,需要进一步研究与创新多孔金属材料制备方法,为更多领域提供材料支持。

摘要：多孔金属材料被广泛应用在各个领域,材料的制备方法显得尤为重要,本文列举了几种多孔金属材料制备方法,分析其在各个领域中的应用,以表现多孔金属材料的特征与优越性。

关键词：金属材料,配备方法,研究

参考文献

[1]卢天健,何德坪,陈常青,等.超轻多孔金属材料的多功能特性及应用[J].力学进展,2010,36(4):517-535.

[2]刘培生,黄林国.多孔金属材料制备方法[J].功能材料,2010,33(1):5-8,11.