膨胀珍珠岩砂浆

膨胀珍珠岩砂浆（精选7篇）

膨胀珍珠岩砂浆 篇1

0 前言

聚合物保温砂浆建筑节能体系基本包括界面层,聚合物保温砂浆层、抗裂层和饰面层。其中聚合物保温砂浆是采用膨胀珍珠岩轻质多孔无机材料为骨料、以水泥作为凝胶材料,并使用了多种聚合物改性剂,其热工性能较好、密度小、施工方便、工程造价低。相对于聚苯板材料和聚苯颗粒砂浆,不存在白色污染、消防隐患和易老化等问题。

膨胀珍珠岩具有很强的亲水性,容易吸水而导致导热系数增加,保温性能下降[1],同时膨胀珍珠岩为无机多孔物质,易破碎,在运输过程可能由于挤压或撞击而造成破碎,使砂浆密度增加,引起产品性能的下降。因此,通过对膨胀珍珠岩进行聚合物改性,以降低膨胀珍珠岩的吸水性,并使强度得以提高。

除采用聚合物改性的膨胀珍珠岩作为保温骨料外,聚合物保温砂浆中还使用了可再分散乳胶粉、聚丙烯短纤维和纤维素醚等多种聚合物改性剂,提高聚合物保温砂浆的各项性能指标。本文主要介绍膨胀珍珠岩的聚合物改性技术及其对聚合物保温砂浆性能指标的影响规律。

1 实验原料

(1)水泥:

42.5R普通硅酸盐水泥,符合GB 175—92《硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥》要求。

(2)膨胀珍珠岩:

70号膨胀珍珠岩,性能符合JC 209—92《膨胀珍珠岩》要求,堆积密度70 kg/m3。

(3)聚丙烯短纤维:

束状单丝,长度5 mm,拉伸极限15%抗拉强度不小于276 MPa,弹性模量3793 MPa。

(4)可再分散乳胶粉:

国民淀粉化学(上海)有限公司。

(5)苯丙乳液:

国民淀粉化学(上海)有限公司。

(6)纤维素醚:

南京阿尔迪化工有限公司。

(7)粉煤灰:

II级粉煤灰,宁波北仑电厂。

2 膨胀珍珠岩的聚合物改性

作为聚合物保温砂浆的主要骨料,膨胀珍珠岩具有密度和导热系数都较低的优点。但膨胀珍珠岩为多孔物质,具有很强的亲水性,容易因吸水而导致保温砂浆的导热系数增加,降低其热工性能。同时,聚合物保温砂浆一般在工厂制备成干粉砂浆以后,再运到施工现场使用。由于膨胀珍珠岩质轻且易碎,在运输过程中可能因挤压和撞击而造成破碎,使砂浆密度增加,从而导致其它性能下降。所以有必要对膨胀珍珠岩进行预处理,降低膨胀珍珠岩的吸水性以及提高强度。

2.1 膨胀珍珠岩的聚合物改性方法

膨胀珍珠岩的聚合物改性采用热雾化喷涂法(见图1),即将膨胀珍珠岩投入转桶中随转桶转动,同时使用喷雾器将稀释的苯丙乳液(苯丙乳液和水按1∶1稀释)雾化并随热风送入转桶中,经过一定时间出料,即制得苯丙乳液改性的膨胀珍珠岩。

2.2 聚合物改性的结果与讨论

聚合物改性对膨胀珍珠岩吸水性的影响见图2。

从图2可以看出,经过苯丙乳液预处理的膨胀珍珠岩吸水性有了显著的降低,普通膨胀珍珠岩40 min时即达到饱和吸水率,而经过改性的膨胀珍珠岩吸水率保持在20%左右,110 min才达到饱和吸水率。这主要是聚合物在膨胀珍珠岩表面形成较高粘接力的膜,对膨胀珍珠岩具有阻隔作用,阻止了水与膨胀珍珠岩直接接触,从而降低了吸水率。同时,经过苯丙乳液预处理的珍珠岩表面形成聚合物膜,具有一定的强度和韧性,起到了保护膨胀珍珠岩的作用,在运输过程中不再容易产生破碎。

膨胀珍珠岩的聚合物改性对降低膨胀珍珠岩吸水性和提高膨胀珍珠岩强度效果明显,改性工艺简易,适合工业化连续生产。

3 聚合物保温砂浆中的聚合物改性剂

聚合物保温砂浆中使用了可再分散乳胶粉、聚丙烯短纤维和纤维素醚等多种聚合物改性剂,本节主要介绍这些聚合物改性技术对聚合物保温砂浆性能指标的影响规律。

3.1 可再分散乳胶粉对砂浆压折比和粘结强度的影响

砂浆材料的压折比大小可直接反映出砂浆抗开裂的性能,压折比越大,材料越易断裂;越小,则抗开裂的效果越好。可再分散乳胶粉掺量对保温砂浆抗折性能、压折比及粘结强度的影响分别见图3、图4。

从图3可以看出,保温砂浆的抗折强度随可再分散乳胶粉掺量的增加而提高。可再分散乳胶粉在干燥、成膜后可在不同材料基体上形成高抗拉强度,在砂浆中作为第二粘结剂与无机凝结材料相辅相承,从而提高了保温砂浆的抗折强度。

从图4可以看出,随可再分散乳胶粉掺量的增加,砂浆的压折比降低,粘结强度提高,因为乳胶粉是水溶性的,在混合料与水拌和后,乳胶粉遇水变为乳液,在砂浆凝结硬化过程中,乳液可再一次脱水,聚合物颗粒在砂浆中形成聚合物体结构,水泥和聚合物都发挥了各自的优势,使砂浆的压折比显著降低。同时通过聚合物在砂浆中与骨料间形成具有高粘结力的膜,从而使砂浆粘结强度得到提高。

同时,可再分散乳胶粉还可以减少砂浆裂缝的产生,加入聚合物封堵了砂浆中的孔隙,降低了水分蒸发的速度和数量;如果有裂缝形成,由于聚合物的搭桥作用,可以阻止裂逢的进一步扩展[2,3,4]。另外,在干粉砂浆加水搅拌时,聚合物颗粒自行分散,并不会同水泥粘聚,由于可再分散乳胶粉颗粒间的润滑效应[5],使砂浆组分能够单独流动;对空气有诱导效应,赋予砂浆可压缩性,因此,可以改善砂浆的施工和易性。

3.2 聚丙烯短纤维对砂浆抗裂性能的影响

为了提高复合保温材料的抗裂性,在聚合物保温砂浆中加入了聚丙烯短纤维。均匀分散的聚丙烯短纤维在保温砂浆中呈现三维网络结构,起到了支撑集料的作用,其作用是阻止了膨胀珍珠岩的沉降,防止裂缝的产生与发展。均匀分散在砂浆中的单丝聚丙烯短纤维可以承受保温砂浆收缩而产生拉应力,降低微裂缝尖端的应力集中,防止微裂缝扩展,对减少与防止裂缝的产生和发展起到阻裂的作用[6]。

测试分析表明,纤维均匀分散对砂浆的改性效果影响十分重要,保温砂浆中聚丙烯短纤维的掺量不宜超过0.6%(体积比)。这是因为当纤维掺量增大到一定数值时,纤维之间易纠结成团,砂浆的和易性会变差,从而导致抗裂性能下降。

3.3 纤维素醚对保水性的影响

保温砂浆密度低,多孔疏松,保水性差,很容易出现分层离析的现象,并且在施工中保温砂浆易发生严重失水现象,不但影响砂浆的正常硬化,而且会导致砂浆与基层墙体的粘结程度下降,导致保温层开裂、脱落[7,8]。在聚合物保温砂浆中加入纤维素醚主要起到保水缓凝和改善施工性能的作用。纤维素醚用量对保温砂浆保水率的影响见图5。

从图5可以看出,由于纤维素醚的亲水胶体特性和所形成聚合物膜的封闭作用,纤维素醚可以提高保温砂浆的保水率。当纤维素醚用量为1.4%时,保温砂浆的保水率达到99%,具有良好的保水性。

4 聚合物保温砂浆的优化配方及其性能

通过对聚合物保温砂浆各个组分用量对性能影响规律的研究分析,最终确定了聚合物保温砂浆的优化配方(见表1)。

优化的聚合物保温砂浆的主要性能指标见表2。

从表2可以看出,该保温砂浆的粘结强度达到0.52 MPa,符合JGJ 110—97《建筑工程饰面砖粘结强度检验标准》粘结强度不应小于0.4 MPa的要求。

5 结语

(1)通过热雾喷涂法进行苯丙乳液改性的膨胀珍珠岩的吸水性得到了明显改善,强度也有了显著提高,运输过程中常出现容易破碎的问题得到了基本解决。同时热雾喷涂法简捷可行,适合于工业化大规模连续生产。

(2)采用多种聚合物改性技术的聚合物保温砂浆获得了热工性能和力学性能的最佳平衡,各项性能指标都超过国家标准的要求,尤其是拉伸粘结强度达到0.52 MPa,适合于建筑外保温粘贴饰面砖的市场需求。同时聚合物保温砂浆具有良好的保水性和施工性能。

(3)聚合物保温砂浆建筑体系已经在宁波荣山新型材料有限公司投入生产,建成了4条具有电脑精密配料系统的聚合物保温砂浆自动生产线,已经形成年产10万t聚合物保温砂浆的生产能力,并得到了广泛的工程应用。

参考文献

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[8]马保国,赫先成,张琴.外墙外保温抗裂砂浆抗裂性能研究[J].新型建筑材料,2006(3):61-64.

膨胀珍珠岩砂浆 篇2

膨胀珍珠岩是由酸性火山玻璃质熔岩(珍珠岩)在高温下焙烧而成的内部为蜂窝状结构的白色颗粒状材料[1],原料来源广泛,价格便宜,广泛用于保温隔热领域。由膨胀珍珠岩制得的保温砂浆,具有价格低廉且施工速度较快的优点,但存在抗裂性差、吸水后保温效果降低等缺点,使其应用具有一定局限性[2],国内外展开了许多的研究来改善其性能[3,4,5,6,7,8,9,10]。本文从提高膨胀珍珠岩保温砂浆的综合性能出发,在保温砂浆中添加了抗裂剂,研究复合保温砂浆主要的物理及力学性能指标。

1 试验

1.1 原材料

水泥:江苏泰州扬湾产海螺牌42.5 级普通硅酸盐水泥;膨胀珍珠岩:江苏常州某保温材料厂生产的闭孔膨胀珍珠岩,主要化学成分见表1。粉煤灰:江苏省姜堰市电厂生产的Ⅰ级粉煤灰;聚丙烯纤维:长度为9 mm;外加剂:上海影佳化工有限公司生产的YJ607 型柔性可分散乳胶粉,杭州妙能生物科技有限公司生产的JZS-01 型混凝土引气剂;水:自来水。

%

1.2 主要试验设备

砂浆搅拌机;DY-208 型全自动水泥强度试验机;WDW-200 微机控制电子万能试验机;SK-DR300A+平板导热仪。

1.3 试验指标及砂浆制备

复合保温砂浆抗折强度依据GB/T 17671—1999《水泥胶砂强度检验方法(ISO法)》进行测试;抗压强度依据JGJ/T 70—2009《建筑砂浆基本性能试验方法》、GB/T 20473—2006《建筑保温砂浆》及GB 8813—88《硬质泡沫塑料压缩试验方法》进行测试;导热系数依据GB 10294—88《绝热材料稳态热阻及有关特性的测定防护热板法》进行测试;干表观密度依据GB/T 5486.2—2001《无机硬质绝热制品试验方法》进行测试。按照试验设计配合比,分别制备40 mm×40 mm×160 mm、70.7mm×70.7 mm×70.7 mm、300 mm×300 mm×30 mm的砂浆试样,养护至28 d后测试其压折比、抗压强度、干密度、导热系数等指标。

1.4 试验因素确定

采用正交设计理论,选择水用量、水泥掺量、膨胀珍珠岩掺量、粉煤灰掺量、聚丙烯纤维掺量、可分散乳胶粉掺量和引气剂掺量等7 个影响因素来分析对保温砂浆基本性能的显著性影响程度,各因素及水平见表2,正交表选择L18(37)。

2 试验结果及分析

2.1 试验结果

正交试验设计及结果见表3,极差分析见表4。

由表4 分析可得:

(1)对干密度的影响因素主次顺序为:C→A→D→E→F→B→G,即膨胀珍珠岩的掺量为影响干密度的主要因素;其余依次为水用量、纤维掺量、可分散乳胶掺量和水泥掺量,其中水泥含量越低,保温砂浆的干密度就越大;引气剂掺量对膨胀珍珠岩保温砂浆干密度的影响较小。通过同因素不同水平之间的竖向比较,得出膨胀珍珠岩保温砂浆干密度的优化方案为:C3A3D1E3F3B3G3。

(2)对压折比的影响因素主次顺序为:D→B→G→F→A→E→C,即粉煤灰掺量为影响压折比的主要因素;其次为水泥掺量;引气剂掺量的增加使得压折比增大,抗裂性能降低;可分散乳胶粉掺量、水用量、纤维掺量和膨胀珍珠岩掺量对膨胀珍珠岩保温砂浆的压折比影响较小。通过同因素不同水平之间的竖向比较,得出膨胀珍珠岩保温砂浆压折比的优化方案为:D1B1G1F2A3E1C1。

(3)对抗压强度的影响因素主次顺序为:C→A→E→F→G→D→B,即膨胀珍珠岩掺量为影响抗压强度的主要因素;纤维与可分散乳胶粉掺量对抗压强度也有影响;水用量与引气剂掺量对抗压强度的影响趋势相同,随着用量的增加,抗压强度呈下降趋势;粉煤灰与水泥用量对抗压强度的影响较小。通过同因素不同水平之间的竖向比较,得出膨胀珍珠岩保温砂浆抗压强度的优化方案为:C1A1E1F1G1D3B2。

(4)对导热系数的影响因素主次顺序为:C→A→D→E→B→F→G,即膨胀珍珠岩掺量为影响导热系数的主要因素;其次为水用量;粉煤灰与水泥的影响程度较弱,随着粉煤灰与水泥掺量的增大,保温砂浆的导热系数呈上升趋势,保温性能下降;可分散乳胶粉与引气剂掺量对保温砂浆导热系数的影响较小。通过同因素不同水平之间的竖向比较,得出膨胀珍珠岩保温砂浆导热系数的优化方案为:C3A2D1E3B1F3G1。

2.2 交互作用分析

正交试验中,材料之间往往存在着相互之间的作用,这种作用可能比单个材料掺量对试验的影响程度还要大,本文考虑因素B与E,即水泥掺量与粉煤灰掺量2 个因素之间的交互作用,如表5 所示。

由表5 可见,B1E3 所得的保温砂浆干密度最小,为412.6 kg/m3,考虑材料间交互作用,干密度的优化方案应选定为:C3A3D1E3F3B1G3;B1E3 所得的保温砂浆压折比最小,为2.07,考虑材料间交互作用,保温砂浆压折比的优化方案应选定为:D1B1G1F2A3E3C1;B1E1 所得的保温砂浆抗压强度最高,为2.71 MPa,考虑材料间交互作用,抗压强度的优化方案应选定为:C1A1E1F1G1D3B1;B1E3 所得的保温砂浆导热系数最小,为0.0825 W/(m·K),考虑材料间交互作用,导热系数的优化方案为:C3A2D1E3B1F3G1。

2.3 最优配合比

对上述4 组优化方案进行验证试验,结果如表6 所示。

由表6 可知,Y2 为最优配比,即D1B1G1F2A3E3C1 方案,具体配合比为:水用量2117 g,水泥掺量1064 g,膨胀珍珠岩掺量532 g,粉煤灰掺量319 g,纤维掺量5.9 g,可分散乳胶粉掺量4.5 g,引气剂掺量1.1 g。按最优配比制备的复合保温砂浆的性能符合江苏省工程建设标准DGJ 32/J22—2006《水泥基复合保温砂浆建筑保温系统技术规程》标准要求。

3 结论

(1)通过多因素正交试验设计,得到复合保温砂浆干密度的主要影响因素依次为膨胀珍珠岩掺量、水用量、粉煤灰掺量;压折比的主要影响因素为粉煤灰掺量与水泥掺量;抗压强度的主要影响因素依次为膨胀珍珠岩掺量、水用量、可分散乳胶粉掺量、纤维掺量;导热系数的主要影响因素依次为膨胀珍珠岩掺量、水用量、粉煤灰掺量、水泥掺量。

(2)各原材料的最优配比为:水用量2117 g,水泥掺量1064 g,膨胀珍珠岩掺量532 g,粉煤灰掺量319 g,纤维掺量5.9 g,可分散乳胶粉掺量4.5 g,引气剂掺量1.1 g。按最优配比制备的复合保温砂浆的干密度439.1 kg/m3,压折比2.11,抗压强度2.53 MPa,导热系数0.0841 W/(m·K),符合DGJ 32/J22—2006 标准要求。

摘要：为了得到综合性能良好的复合保温砂浆,通过正交试验方法,选择水用量、水泥掺量、膨胀珍珠岩掺量、粉煤灰掺量、聚丙烯纤维掺量、可分散乳胶粉掺量和引气剂掺量等7个影响因素对保温砂浆的干密度、压折比、抗压强度及导热系数等指标进行了研究,分析各因素对复合保温砂浆相应指标的影响显著性程度,结合因素间的交互分析及验证试验得到了最优配合比。

关键词：膨胀珍珠岩,复合保温砂浆,正交试验,最优配合比

参考文献

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膨胀珍珠岩砂浆 篇3

利用相变储能材料来控温, 是节能环保的一个重要途径[1]。本文采用石蜡和膨胀珍珠岩作为相变材料和载体材料, 通过物理熔合方法制备复合相变材料, 对复合相变材料的容留量、渗透性以及耐久性进行了研究, 为相变材料的基础研究及应用奠定一定基础。

2 试验部分

2.1 材料制备

将一定量的相变材料石蜡在烘箱中加热至60℃左右, 恒温2 h, 将膨胀珍珠岩放入石蜡液体中浸泡, 用玻璃棒搅拌使膨胀珍珠岩分布均匀, 恒温静置2 h, 然后将搅拌好的混合材料冷却, 再将此混合材料放进40℃左右的干燥箱烘干至恒重, 制得相变复合材料。

2.2 测试与表征

2.2.1 渗出性试验

复合相变材料渗出性测试过程采用扩散—渗出圈法进行[2]。

2.2.2 容留量测试

容留量表示单位体积膨胀珍珠岩基体材料对石蜡相变材料的吸附量。

式中m1、m2—分别为吸附相变材料前后的质量, g。

φ—容留量, g/cm3;

ρ基体—膨胀珍珠岩密度, 取2.3 g/cm3。

将膨胀珍珠岩材料在50℃水浴中浸渍, 分别测试复合相变材料在时间为10 min、30 min、1 h、2 h、3 h条件下的容留量变化。

将复合相变材料在常压, 浸渍时间为2 h条件下, 分别置于浸渍水浴温度为50℃、70℃、100℃条件下的容留量变化。

2.2.3 耐久性实验

称取一定量的复合相变材料, 置于50℃烘箱内2 h, 然后在室温环境中冷却, 如此循环反复进行, 分别测试经10次、20次、30次冷热循环后复合相变材料的质量损失率。

3 结果与讨论

3.1 渗出性试验结果

从表1可以看出, 石蜡—膨胀珍珠岩复合相变材料中的石蜡渗出量极少, 均小于10%, 由此说明石蜡—膨胀珍珠岩复合相变材料稳定性较好。

3.2 容留量试验结果

表2和表3所示分别为不同浸渍时间和不同浸渍温度条件下复合相变材料的容留量变化情况。从表中可以看出, 膨胀珍珠岩中相变材料中的容留量基本是随时间的增长而增大, 且在1 h后, 其容留量增大的相当明显。超过2 h后其容留量变化不大。主要原因是实验前期, 由于石蜡为石蜡烃的混合物, 分子量较大 (达360~540) , 短时间内难与膨胀珍珠岩达到较好融合, 因此, 1 h前复合相变材料容留量较小, 但随着时间的推移, 孔隙不断被填满, 逐渐达到饱和状态。因此, 进一步增加浸渍时间对复合相变材料的容留量影响不大, 综上分析, 选择膨胀珍珠岩在石蜡液体中浸渍时间为1 h。

表3所示为不同浸渍温度条件下复合相变材料容留量试验结果。从表3可以看出, 随着浸渍温度的增加, 复合相变材料容留量反而越低。其原因可能是温度越高, 石蜡的流动性越好, 造成石蜡-膨胀珍珠岩复合相变材料容留量减小。

3.3 耐久性试验结果

表4为复合相变材料耐久性试验结果。从表4可以看出, 随着复合相变材料物耐久性试验次数的增加, 其质量损失率有增长趋势, 但总体数值较小, 表明石蜡-膨胀珍珠岩复合相变材料耐久性较好。

4 结论

以石蜡为相变材料, 以膨胀珍珠岩为载体利用物理熔合法制备膨胀珍珠岩基体复合相变材料。研究结果表明, 当膨胀珍珠岩在石蜡中浸渍时间为2 h, 浸渍温度为50℃, 石蜡与膨胀珍珠岩融合较好。耐久性结果表明所制备的复合相变材料耐久性较好, 为其在实际工程应用中提供了广阔的前景。

摘要：以石蜡熔合膨胀珍珠岩制备复合相变材料, 对复合相变材料的容留量、渗透性以及耐久性进行了研究。研究结果表明, 石蜡-膨胀珍珠岩复合相变材料耐久稳定性良好。容留量结果表明浸渍时间为2 h, 浸渍温度为50℃时, 石蜡与膨胀珍珠岩融合较好。

关键词：相变,石蜡,膨胀珍珠岩

参考文献

[1]柴国荣.基于Ansys的相变墙体传热特性计算分析[J].新型建筑材料, 2011 (7) .

膨胀珍珠岩砂浆 篇4

随着我国经济发展和人民生活水平的提高, 我国建筑能耗增长迅速, 统计数据显示, 2004年我国建筑总面积为389亿平方米, 建筑能耗占社会总能耗的25.5%, 建筑节能刻不容缓, 在国务院批准的《节能中长期专项规划》中, 建筑节能已被列为节能的重点领域[1]。PCBM就是将相变材料 (PCM, phase change materials) 通过各种方法加入到建筑材料中制备而成的复合材料。其原理就是利用相变材料在升温时吸量、降温时放热的性质与环境进行能量交换, 达到控制环境温度和能量利用的目的。

目前国内外对相变材料的封装方法研究主要有四种:直接浸泡法[2、3]、微胶囊法[4、5]、定形法[6、7]和多孔材料吸附法[8]。

直接浸泡法制备的相变材料多次相变循环后热物理性质的下降、相变材料泄漏、相变材料载体破坏, 相变材料热物理性质在多次熔解一凝固循环后开始退化[9]。定形相变材料的热导率低, 储能效果不好。微胶囊相变材料目前成本价格昂贵。采用多孔介质作为有机相变物质的储藏介质是近年来在相变储能技术领域出现的一种新的有机相变物质封装方法, 这种方法简单易行, 制备的复合相变材料性能稳定。

本文采用真空吸附法, 在实验的不同反应阶段控制不同的压力来制备石蜡/膨胀珍珠岩复合相变材料, 并对实验产物进行了性能测试。

2 实验部分

2.1 实验设备

真空吸附法制备有机无机相变材料所需要的主要的仪器设备包括:双层玻璃真空反应釜、真空泵、恒温水浴锅、搅拌器和温度计等。

2.2 原料选取

2.2.1 PCM的选取和匹配

相变材料按照化学成分分为有机相变材料和无机相变材料。

无机相变材料由于结晶水模数在相变中有变化, 使得相变的可逆性差、而且存在一些如过冷问题严重、易分层、腐蚀性强等缺点, 妨碍了在建筑领域中的应用。有机相变材料通常是一些醇、酸、高级烷烃等。这些材料具有合适的相变温度和较高的潜热并且无毒、无腐蚀性、无过冷、无分层等问题, 稳定性强, 相变过程可逆性好, 适合在建筑领域中应用[10、11]。

本次实验采用的有机相变材料为25号石蜡, 此种石蜡是专门生产的特种石蜡, 相变温度和相变焓都符合相变建材的要求, 图1为石蜡的DSC曲线。

2.2.2 无机载体材料的选取

采用多孔介质作为相变物质的封装材料可以使复合材料具有结构功能一体化的优点, 在应用上可以节约空间, 具有很好的经济性。多孔介质内部的孔隙非常细小, 可以借助毛细管效应提高相变物质在多孔介质中的储藏可靠性。多孔介质还将相变物质分散为细小的个体, 有效提高其相变过程的换热效率。这类材料性能稳定, 吸附量大, 不和有机相变材料发生反应。由于考虑实验的效果以及日后工业化生产时产品的成本问题, 因此本实验选用膨胀珍珠岩作为无机载体。图2为膨胀珍珠岩在扫描电镜下的形貌。

2.3 实验步骤

真空吸附法制备有机无机相变材料实验的主要步骤为:

1) 在真空反应釜加入膨胀珍珠岩, 然后以转速80r/min左右进行搅拌, 水浴的温度保持在80℃左右;

2) 经过20分钟, 对反应釜抽真空, 到负压0.5~0.6MPa之间, 关闭抽气阀, 打开液体进料阀, 缓慢加入已经熔解完全的石蜡, 搅拌速度控制在80r/min左右;

3) 石蜡加完后, 关闭进料阀, 打开真空抽气阀直到负压0.9~1MPa, 搅拌速度为120r/min左右;

4) 反应30分钟后, 关闭抽气阀, 打开卸料阀进行卸料, 冷却后加入乳液进行覆膜, 待晾干后测试。

3 结果和讨论

3.1 DSC测试

DSC是复合相变材料性能测试的一种有用的实验方法, 主要是测试复合相变材料的相变温度和相变焓[12]。

图3是膨胀珍珠岩和石蜡复合所得的复合相变材料。图中的S111、S112和S113是三次实验的产物, 它们都是石蜡和膨胀珍珠岩按照1:1的重量比复合的。从图中DSC曲线可以看出, 石蜡/膨胀珍珠岩复合相变材料的相变焓大小和相变温度的范围都基本上保持一直, 说明这种制备方法具有可重复性, 最终产物性能比较稳定, 并且石蜡在膨胀珍珠岩的孔隙中分布比较均匀。从升温和降温曲线的对比来看, 石蜡在两个阶段都有过冷的现象, 但通过分析这样的过冷度对实际应用影响不大。

3.2 扫描电子显微镜 (scanning electron microscopy, SEM)

扫描电子显微镜主要是观察复合相变材料的微观形貌和微区元素的定性, 半定量及标定后的定量分析。

由图2、4可以看出, 膨胀珍珠岩在吸附石蜡的前后SEM下的形貌发生了很大的变化, 吸附相变材料前, 膨胀珍珠岩的表面比较干净光滑, 可以清楚地观察到孔洞的存在;吸附石蜡后, 膨胀珍珠岩的表面凹坑中布满了相变材料, 并且明显看出孔洞被石蜡充填了, 使用探针对孔洞的物质成份进行了测试, 孔洞中的充填物质确定为石蜡。

3.3 扩散-渗出圈法

扩散-渗出圈法是一种方法简单、成本低廉的相变材料渗出稳定性的检测方法。通过渗出圈的平均直径超出测试区域直径的百分比值来评定相变材料的稳定性[13]。使用此方法对制备的石蜡/膨胀珍珠岩复合相变材料的渗出稳定性进行了测试, 结果显示, 未使用乳液覆膜的复合相变材料渗出圈百分比超过了50%, 确定为非常不稳定;经过乳液覆膜的复合相变材料渗出圈百分比小于15%, 确定为稳定, 这说明乳液覆膜对于复合相变材料的渗出具有阻碍抑制的作用。

4 结论

使用真空吸附法制备了膨胀珍珠岩和石蜡的复合相变材料, 此材料经过了DSC、扫描电镜和扩散-渗出圈法的测试, 测试结果显示此方法制得的复合相变材料相变温度和相变焓稳定, 石蜡被吸附进膨胀珍珠岩的孔道中, 并且在孔洞中的分布均匀, 经过乳液覆膜后基本不外渗, 比较温度, 可安全使用。此复合相变材料的制备可以为相变调温建材的生产做准备, 把制备好的复合相变材料应用到建筑材料中, 可以减少渗漏和污染, 更好地实际应用。

摘要：利用真空吸附法制备了石蜡/膨胀珍珠岩复合相变材料, 此相变材料经过差示扫描量热仪、扫描电镜和扩散-渗出圈法测试, 结果显示此相变材料具有调温功能, 石蜡被吸附到膨胀珍珠岩孔道中并且分布均匀, 性能稳定, 可以应用到建筑材料中。

膨胀珍珠岩砂浆 篇5

目前，能源问题十分严峻，建筑节能已迫在眉睫。在执行建筑节能的标准和政策当中，相变材料的应用越来越受到人们的高度关注。相变材料是指在物相变化过程中温度保持恒定的物质，其显著特点是随温度变化而发生相变，并提供大量的潜热[1,2,3]。这种相变储能材料既能满足当今建筑节能的要求，又能满足建筑环保和经济性的发展需要[4]，是未来建筑材料的一个重要发展方向，具有广阔的应用前景[5]。

目前常用的相变储能材料主要包括无机物和有机物两大类[6]。有机相变材料中，从热物性、物理化学性和经济性等方面进行考虑，石蜡已成为国内外储能方面的研究热点，具有相变潜热高、无腐蚀性以及价格低廉等优良性能[7]。无机物中，如孔隙率非常高的膨胀珍珠岩，其孔隙具有很好的连通性，内部呈酸碱中性，与有机相变物质相容性好，而且颗粒级配合适。因此，本文选取多孔膨胀珍珠岩及石蜡制备复合相变材料[5]。

1 实验部分

1.1 原材料

52号切片石蜡，其熔点为52℃～54℃。

膨胀珍珠岩:粒度为20目～40目。其主要组分含量为72%Si O2,18%Al2O3,3.7%K2O,3.9%Na2O及少量Ca O,MgO等。物理性质:孔隙率，65%;饱和吸水率:380%;密度:192 kg/m3。

1.2 复合相变储能材料的制备

膨胀珍珠岩为多孔物质，具有很强的亲水性，在与石蜡复合过程中易吸水降低复合相变储能材料的性能。故在使用之前需经过110℃，20 h的烘干处理，除去其中的水分。将石蜡与干燥的膨胀珍珠岩混合均匀倒入圆底烧杯，在真空下于80℃恒温水浴中吸附2 h，使膨胀珍珠岩微孔充分吸附熔融的石蜡相变材料。最后，将圆底烧杯从恒温水浴中取出，冷却至室温，即可得到石蜡/膨胀珍珠岩复合相变储能材料[8]。

将石蜡相变材料与膨胀珍珠岩按不同质量比混合，结果如表1所示。由表1可知，当石蜡与膨胀珍珠岩的质量比小于3∶1时，复合材料保持原形，并没有液体渗出，说明其最佳复合质量比为3∶1。

2 结果与讨论

2.1 SEM分析

图1a)和图1c)(石蜡与膨胀珍珠岩质量比为3∶1)为膨胀珍珠岩吸附石蜡前后的SEM形貌。其中，图1b)，图1d)分别为图1a)，图1c)在高倍下的形态。石蜡的电导率较低，在扫描电子微观结构之前要进行离子溅射喷金处理。由于石蜡对金敏感性较差，使得其在被膨胀珍珠岩吸附后的图像呈现模糊状态(见图1c)，图1d))。但可比较得出，吸附前，膨胀珍珠岩内部孔洞较多，呈现出无数蜂窝状空腔结构，且孔径不等;吸附后，膨胀珍珠岩表面发生了很大的变化，凹坑中布满了相变材料，石蜡几乎填充了其所有空隙，使多孔、疏松的膨胀珍珠岩成为了密实、厚重的颗粒。微孔中的充填物质经探针测试确定为石蜡，从而形成了有机/无机复合相变储能材料。当石蜡发生固—液相变时，膨胀珍珠岩毛细管吸附力的束缚作用，使得液态石蜡难以从微孔中溢出，解决了相变材料的封装问题，便于在建筑领域中的应用。

2.2 DSC测试

由图2石蜡融化的DSC可知，52号石蜡有两个相变峰。其中，较明显的吸热峰位于50℃～60℃之间，初始相变温度为49.1℃，结束时为55.9℃，峰值相变温度位于52.6℃附近。另一个相变峰则不明显，峰温约为35℃。图3为相变储能材料的差热曲线。从图中可以看到，当石蜡与膨胀珍珠岩以质量比3∶1复合时，复合的相变颗粒熔点为24.9℃，且其相变温度恰好处在人体最舒适温度区间，可用作建筑储能材料。从潜热的角度来分析，石蜡的相变潜热为167.4 J/g，而复合相变储热材料的相变潜热为85.3 J/g，要低于单一石蜡的相变焓。造成这一现象的可能原因是由于膨胀珍珠岩颗粒的相变潜热很小，使得两种材料复合之后比单一石蜡的相变焓有所降低(为51%)，但石蜡相变材料单独使用时液化易漏的难题可以得到解决。

3 结语

本文选取多孔介质膨胀珍珠岩及石蜡制备复合相变储能材料。通过石蜡相变材料与膨胀珍珠岩按不同质量比混合，得出当其质量比小于3∶1时，复合材料保持原形，并没有液体渗出，即石蜡与膨胀珍珠岩最佳复合质量比为3∶1，解决了相变材料的封装问题。SEM与DSC对复合颗粒进行研究发现，膨胀珍珠岩表面吸附相变材料后，空隙基本被石蜡所填充，成为了厚重的颗粒，且复合储能材料比单一石蜡相变材料的相变焓有所降低。

摘要：通过扫描电子显微镜(SEM)与差示扫描量热仪(DSC),采用真空吸附法对复合材料微观结构及热性能进行了研究。试验结果表明:经过吸附后,膨胀珍珠岩的所有微孔基本被石蜡填充;复合相变储能材料的相变焓相对于单一石蜡的相变焓有所降低;石蜡与膨胀珍珠岩复合的最佳质量比为3∶1。

关键词：石蜡,膨胀珍珠岩,相变储能材料,真空吸附法

参考文献

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膨胀珍珠岩对矿渣助磨性能的研究 篇6

1 试验材料及方法

1.1 原材料

1)矿渣、粉煤灰、熟料和石膏,均取自水泥厂。石膏和熟料化学成分见表1。

%

2)膨胀珍珠岩:容重60～80kg/m3,轻质、多孔,具有很强的吸附性能。主要成分SiO2含量在70%左右,具有玻璃体结构。优质珍珠岩生产的膨胀珍珠岩市场价格1 300～1 500元/t左右。采用珍珠岩尾砂生产的小粒径膨胀珍珠岩,助磨性能好,价格低廉。

3)液体助磨剂:主要成分三乙醇胺,市场价格10 000元/t。

1.2 仪器和设备

1)粒度分析设备:BT-9300H激光粒度分析仪。

2)研磨设备:XM-4行星快速研磨机和SM-10型Φ500mm×500mm试验磨。

3)休止角测定:试验室自制仪器测定。

1.3 方法

首先在XM-4行星快速研磨机内进行矿渣粉磨、矿渣+粉煤灰混合粉磨及矿渣+熟料混合粉磨,转速900r/min,粉磨时间50min。检测物料粉磨细度和休止角,找出膨胀珍珠岩最佳掺量范围。然后在试验小磨内粉磨物料,时间25min,再进行水泥性能检验。硅酸盐水泥配比为熟料∶石膏=96∶4。试验期间,研磨体填充率和级配不变。检测过程均按JC/T667—2007和GB175—2007进行。

2 试验结果与分析

2.1 矿渣单独粉磨

膨胀珍珠岩掺量变化对矿渣单独粉磨效果分析见表2。可以看出,膨胀珍珠岩掺量在0.1%～1.0%范围内变化时,45μm筛余最小是27.2%、休止角最小是40°,对应最佳掺量为0.4%。与空白样相比,45μm筛余绝对值减少7.8%,比表面积增加41m2/kg,符合助磨剂产品标准JC/T667—2007规定。使用液体助磨剂45μm筛余为26%、复合助磨剂45μm筛余为24%。3种助磨剂使用效果排序:0.01%液体助磨剂+0.4%膨胀珍珠岩的复合助磨剂>0.01%液体助磨剂>0.4%膨胀珍珠岩助磨剂。

2.2 矿渣与粉煤灰混合

膨胀珍珠岩掺量变化对矿渣与粉煤灰混合粉磨效果分析见表3。

由表3看出,矿渣与粉煤灰共同粉磨,膨胀珍珠岩掺量在0.3%时,与空白样相比,45μm筛余绝对值减少9.2%。从流动性分析,具有很低的休止角。膨胀珍珠岩助磨效果明显比液体助磨剂好。主要原因是膨胀珍珠岩对矿渣和粉煤灰都具有助磨效果。在混凝土应用中,矿渣与粉煤灰共同粉磨,可显著提高粉磨细度,增加粉体流动性,节能降耗。

2.3 矿渣与熟料混合

膨胀珍珠岩掺量变化对矿渣与熟料混合粉磨效果分析见表4。

由表4看出,将熟料与矿渣混合粉磨,膨胀珍珠岩最佳掺量为0.3%,与空白样相比,45μm筛余绝对值减少4.8%,比表面积增加49m2/kg,休止角减少3°,符合JC/T667—2007规定,与液体助磨剂效果相近,但膨胀珍珠岩为固体颗粒状物质,价格低廉,使用方便。

2.4 粒度分析

将d1(空白样)、d5、kf4和s3进行粒度分析,测定结果见表5。

由表5分析出,中位粒径递增排序为:kf4

2.5 水泥物理性能分析

将熟料、矿渣和石膏加入膨胀珍珠岩助磨剂进行粉磨试验,其中熟料和矿渣按混合粉磨和单独粉磨进行,将出磨物料进行水泥物理性能检验,结果见表6。

由表6看出,3号样矿渣单独粉磨时,其28d抗压强度指标高于无助磨剂的4号样6MPa。2号样熟料与矿渣混合粉磨,与1号样硅酸盐水泥相比,3d、7d和28d的抗折和抗压强度均增加,其中28d抗压强度提高10MPa。因此熟料与矿渣混合粉磨中,加膨胀珍珠岩助磨效果好。

注:(1)熟料和矿渣混合粉磨;(2)熟料和矿渣(加助磨剂)单独粉磨后混合;(3)矿渣和熟料单独粉磨后混合。

2.6 混凝土性能分析

膨胀珍珠岩具有增加细粉含量、激发矿渣活性的助磨作用。采用矿渣粉配制的混凝土28d抗压强度高,能改善抗渗性、密实性、耐久性等性能,是配制高性能混凝土不可替代的材料。试验中混凝土保水性好,没有离析现象。

3 结论

1)轻质、多孔、细小粒径的膨胀珍珠岩安全、环保符合矿渣助磨剂要求,采用尾砂生产膨胀珍珠岩价格低廉,有广阔的市场开发前景。

2)膨胀珍珠岩助磨效果比较:矿渣+粉煤灰>矿渣+熟料>矿渣单独粉磨,最佳掺量分别为0.3%、0.4%和0.3%。

3)按配比80%(熟料+石膏)∶20%矿渣∶0.3%膨胀珍珠岩粉磨的水泥,3d、7d和28d强度均增加,与硅酸盐水泥相比28d抗压强度提高10 MPa。矿渣单独粉磨时,掺有膨胀珍珠岩粉磨矿渣配制水泥28d抗压强度指标高于无助磨剂粉磨矿渣配制水泥6MPa。

4)试验中混凝土保水性好,没有离析现象。

摘要：以膨胀珍珠岩掺量变化对矿渣粉磨性能影响来研究其助磨性能。试验表明,膨胀珍珠岩助磨效果为:矿渣+粉煤灰>矿渣+熟料>矿渣单独粉磨,最佳掺量分别是0.3%、0.4%和0.3%。掺入0.3%膨胀珍珠岩粉磨的水泥,强度随龄期增加逐渐递增,28d抗压强度可提高10MPa。

关键词：膨胀珍珠岩,矿渣,粉磨,掺量,助磨效果

参考文献

[1]王波,尹兆英.膨胀珍珠岩助磨性的试验研究[J].水泥,2010(1):20-21.

膨胀珍珠岩砂浆 篇7

膨胀珍珠岩是一种多孔粒状物料,呈白色或浅灰色,由酸性火山玻璃质熔岩经过破碎[1],筛分至一定粒度,再经预热,在1400℃以上高温延时烧结而成[2]。它具有轻质、绝热、吸声、无毒、无味、不燃烧及不发霉等特点[3],是一种非常理想的建筑保温材料。

膨胀珍珠岩颗粒内部呈蜂窝状结构,含有大量的连通气孔。因空气的导热系数小,而辐射和对流热传导又次要,故材料的保温绝热性能好[4]。但由于膨胀珍珠岩极易吸水,吸水率可达自身质量的4~9倍。而水的导热系数比空气大24倍[5],吸水后,气孔被水占据,膨胀珍珠岩内部由水分子构成众多热桥,使其导热系数大大提高[6]。此外,材料的机械强度也会随之降低,使用寿命缩短,无法获得广泛使用。膨胀珍珠岩的强烈吸水性对于它在建筑领域的应用极为不利[4]。因此,研究合适的憎水改性方法,改变材料的亲水性已成为当前亟待解决的课题[7]。本试验选用适当的憎水剂及处理工艺,使膨胀珍珠岩的吸水率大大降低,以满足在工业窑炉、热工管道及建筑工程领域的使用要求。

1 实 验

1.1 原料及试剂

膨胀珍珠岩:河南汇通珍珠岩实业有限公司,堆积密度100~180 kg/m3,常温导热系数0.059 W/(m·K),其主要化学成分如表1所示,其SEM照片见图1。

%

粘结剂:低碱42.5级普通硅酸盐水泥;

憎水剂:甲基硅酸钠(有机硅类)憎水剂,天津市试剂三石生产。

1.2 试验仪器

膨胀珍珠岩憎水改性试验的主要仪器有恒温水浴锅,电热鼓风干燥箱,日立S4800扫描电子显微镜及OCA-30全自动接触角测试仪等。

1.3 试验方法

将有机硅憎水剂稀释成一定浓度的溶液,称取适量的膨胀珍珠岩样品与其混合,均匀拌合。经一段时间的高温浸泡,待膨胀珍珠岩将溶液完全吸收后,放入电热鼓风干燥箱中烘干至恒重[8],在室温下自然冷却到室温,即得憎水型膨胀珍珠岩。将改性膨胀珍珠岩、水泥及水按一定比例称量,拌和均匀,并将物料按压缩比为2∶1在模具中压制成型。最后,将制品在室温下养护28 d,于自然通风处晾干,即得实验测试试样。

2 试验结果及讨论

2.1 反应机理及SEM分析

膨胀珍珠岩经憎水剂改性处理后,能在颗粒表面形成一层稳定的憎水薄膜。这种薄膜不是简单地吸附在固体物料的表面,而是形成了一种稳定的化学键。有机硅憎水剂中带有反应活性的硅氧烷,通过一定条件能相互作用形成氢键,还能与膨胀珍珠岩中的羟基起化学反应,形成牢固的憎水型硅树脂薄膜。这层薄膜表面张力很低,能均匀地分布在多孔疏松的膨胀珍珠岩微孔壁上,而不封闭其毛细管道,不影响干燥过程中内部水分的排出。这种特性使水汽只出不进,既有利于材料的干燥,又不影响隔热性能。干燥后再遇水,水在毛细管壁上的接触角为130°左右,使滴在其上的水成为珠状,无法渗入到颗粒内部,从而使其具有憎水功效。另外,还具有持久、耐冷、耐热及耐腐蚀等优良性能[8]。

图2是经过憎水改性的膨胀珍珠岩形貌。与图1相比较,膨胀珍珠岩的结构并没有发生变化,仍然疏松多孔,不同的是,其表面被一层憎水型网状硅氧烷分子膜所覆盖,形成的有机硅氧烷分子膜均匀地分布在微孔壁上,阻止了毛细孔对水的吸收作用,赋予材料以憎水性。同时有机硅具有很好的透气性和渗透性,不堵塞颗粒毛细孔[9],不会影响珍珠岩的其它性能。憎水型膨胀珍珠岩的形貌与反应机理的研究结果一致。

2.2 正交实验

在一定范围内,接触角随着憎水剂浓度的增加而迅速增大。膨胀珍珠岩的憎水改性过程影响因素很多,如憎水剂浓度、膨胀珍珠岩在憎水剂中的浸泡温度、烘干温度和浸泡时间等都对改性效果有较大影响。为了优化实验工艺,设计了4因素3水平正交试验表(见表2)。

正交试验结果及极差分析见表3。

材料在蒸馏水中的接触角越大,则表面的憎水性能越强。由表3可知,憎水剂浓度很小时,接触角很小。而当浓度增大到4%后趋于平缓,此时,接触角达到135.6°以上,继续增大浓度对憎水效果已无明显提高。

影响有机硅憎水剂改性膨胀珍珠岩的因素排序为:烘干温度>憎水剂的浓度>浸泡时间>浸泡温度。最佳憎水处理条件为A4B2C3D1,即有机硅憎水剂的浓度4%,浸泡温度50℃,烘干温度60℃,浸泡时间0.5 h。

3 结 论

(1)膨胀珍珠岩经有机硅憎水剂改性后,微孔壁上均匀地形成了一层分子膜,使得膨胀珍珠岩的吸水率大大降低,使珍珠岩颗粒表面由亲水性转变为一定的憎水性。实验结果表明,憎水剂浓度很小时,接触角很小。而当浓度增大到4%后趋于平缓,此时,接触角达到135.6°以上,继续增大浓度对憎水效果无明显提高。

(2)影响有机硅憎水剂改性膨胀珍珠岩的主次因素为:烘干温度>憎水剂的浓度>浸泡时间>浸泡温度。且最佳憎水处理条件为A4B2C3D1,即有机硅憎水剂的浓度为4%,浸泡温度50℃,烘干温度60℃,浸泡时间0.5 h。

摘要：为了解决膨胀珍珠岩吸水后导热系数急剧增大的问题,用有机硅憎水剂对其进行疏水改性处理。以水在试样的接触角为指标,采用正交试验法研究了憎水剂浓度、膨胀珍珠岩在憎水剂中的浸泡温度、烘干温度和浸泡时间对膨胀珍珠岩吸水率的影响,并用SEM和接触角测试仪对试样进行表征。结果表明,憎水型膨胀珍珠岩的最佳制备工艺为憎水剂浓度4%,浸泡温度50℃,烘干温度60℃,浸泡时间0.5 h。

关键词：膨胀珍珠岩,憎水改性,接触角,正交试验

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