無機(jī)保溫材料是當(dāng)前保溫材料領(lǐng)域研究的熱點。黑曜巖是一種酸性火山玻璃巖,其二氧化硅含量在70%左右,含水量較少(<2%)。黑曜巖具有容重小、耐火度高、化學(xué)穩(wěn)定性強(qiáng)、導(dǎo)熱系數(shù)低、吸濕性小等優(yōu)點,廣泛用于保溫、隔音材料。本研究以黑曜巖粉末為主要原料,水玻璃和雙氧水分別作為堿激發(fā)劑和發(fā)泡劑。通過將黑曜巖粉末、水玻璃、表面活性劑(十六烷基三甲基溴化銨CTAB)等混合均勻后加入適量雙氧水靜置發(fā)泡,在發(fā)泡 以導(dǎo)熱系數(shù)極低的物質(zhì)氣凝膠為研究對象,使其與膨脹珍珠巖復(fù)合,制成氣凝膠膨脹珍珠巖。對比級配與非級配氣凝膠膨脹珍珠巖膠凝材料的傳熱性能,建立數(shù)值模型模擬氣凝膠膨脹珍珠巖的粒徑級配在傳熱中的作用,推導(dǎo)出氣凝膠膨脹珍珠巖膠凝材料的傳熱規(guī)律。根據(jù)氣凝膠膨脹珍珠巖的特性研制建筑保溫材料,測試這種新型保溫材料的導(dǎo)熱系數(shù)和力學(xué)性能。計算太原地區(qū)氣象參數(shù)下氣凝膠膨脹珍珠巖保溫材料圍護(hù)建筑的年制熱制冷能耗值為57.45 kWh/m2,與普通圍護(hù)建筑109.90kWh/m2相比,實現(xiàn)能耗的大幅降低。本文研究的具體內(nèi)容如下:(1)使用不同硅源、酸堿催化劑和改性置換劑研制低導(dǎo)熱氣凝膠。對制得二氧化硅氣凝膠進(jìn)行表征,比較測試結(jié)果,研究硅源種類、酸堿催化劑、凝膠時間、硅源試劑與去離子水的體積比、改性置換液的組成和比例對氣凝膠性能的影響。

機(jī)塑化微孔保溫板是以普通硅酸鹽水泥和粉煤灰為主要原料,經(jīng)物理發(fā)泡制備而成,具有輕質(zhì)高強(qiáng)、極低的吸水率、高效保溫和A級防火等特點。介紹了該保溫板的制備工藝、微觀結(jié)構(gòu)、防火性能及其應(yīng)用。以粉煤灰/煤矸石纖維為原料,聚乙烯醇（PVA）與二氧化硅（SiO2）的復(fù)合物為粘合劑制得粉煤灰/煤矸石纖維保溫板。探究了粘合劑的質(zhì)量配合比及用量對粉煤灰/煤矸石纖維保溫板性能的影響。研究結(jié)果表明:PVA∶硅酸鈉（Na2SiO3）的質(zhì)量配合比4∶15∶1,粘合劑用量介于25%45%（體積分?jǐn)?shù)）時較合適,制得的保溫板的總?cè)紵敌∮?MJ/kg,失重率小于20%,達(dá)到A級防火建材標(biāo)準(zhǔn),且具有良好的保溫性能。

近年來外墻外保溫材料造成的火災(zāi)事故多發(fā),造成了重大的人員傷亡及經(jīng)濟(jì)損失。合理地選擇外墻外保溫材料及體系構(gòu)造能大大減少以上情況的發(fā)生,并可取得良好的社會效應(yīng)。通過對建筑市場上應(yīng)用的A級防火等級外墻外保溫材料的適用范圍、優(yōu)缺點進(jìn)行分析,選取3種有代表性的外墻外保溫材料,從材料性能分析、體系基本構(gòu)造、實體樣板制作、現(xiàn)場試驗及成本分析等幾方面進(jìn)行專項研究。通過不同養(yǎng)護(hù)條件的對比試驗,研究了蒸汽養(yǎng)護(hù)對無機(jī)輕集料保溫板性能的影響;研究了在蒸汽養(yǎng)護(hù)中,靜置時間、升溫速率、恒溫時間及降溫速率對保溫板抗壓強(qiáng)度的影響;探索了規(guī)模化蒸汽養(yǎng)護(hù)工藝。結(jié)果表明,蒸汽養(yǎng)護(hù)能提高無機(jī)輕集料保溫板的抗壓強(qiáng)度,大幅縮短養(yǎng)護(hù)時間。與標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)相比,蒸汽養(yǎng)護(hù)只需標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)1/16的時間就能獲得比標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)高20%的抗壓強(qiáng)度。蒸汽養(yǎng)護(hù)時,靜置時間和恒溫時間是影響保溫板強(qiáng)度的關(guān)鍵因素,要控制在合適的范圍內(nèi)。在95℃、95%濕度條件下規(guī)?；a(chǎn)時,保溫板蒸汽養(yǎng)護(hù)的時間為7 h。

近年來建筑火災(zāi)的頻繁發(fā)生,與建筑墻體保溫層的有機(jī)材料不無關(guān)系。因此,高效無機(jī)保溫隔熱材料迎來了前所未有的發(fā)展機(jī)遇。通過對材質(zhì)、技術(shù)及資源狀況等方面的綜合分析,本論文開展了以膨脹珍珠巖為絕熱材料保溫隔熱板材的研發(fā)及其產(chǎn)業(yè)化以及創(chuàng)新型無機(jī)保溫隔熱材料的探索。本文的研究主要圍繞膨脹珍珠巖基水玻璃粘結(jié)劑體系無機(jī)保溫隔熱板材的優(yōu)化、膨脹珍珠巖基水泥粘結(jié)劑體系無機(jī)保溫隔熱板材的研發(fā)及其產(chǎn)業(yè)化和創(chuàng)新型無機(jī)保溫材料—低溫泡沫玻璃的初步探索三個方面展開。通過對水玻璃粘結(jié)劑的改性、膨脹珍珠巖骨料的不同種類、級配、憎水性的改性等方面的研究,與現(xiàn)有的水玻璃膨脹珍珠巖體系無機(jī)保溫隔熱板材相比,優(yōu)化后板材的性能得到了很大程度上的改善：力學(xué)強(qiáng)度提高了30%,導(dǎo)熱系數(shù)降低了20%,軟化系數(shù)由40%提高到了70%以上；水泥膨脹珍珠巖體系無機(jī)保溫隔熱板材的研發(fā),主要從板材成型工藝、原料配方及養(yǎng)護(hù)制度對板材性能的影響等方面著手,研制出了一種容重約為180kg/m3,抗壓強(qiáng)度高于0.8MPa,導(dǎo)熱系數(shù)低于0.06W/(m-K),養(yǎng)護(hù)時間少于10h的高性能無機(jī)板材,并完成了其相應(yīng)的產(chǎn)業(yè)化中試；通過膠體化學(xué)工藝得到Na2O-B2..