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骨料顆粒級配對膨脹珍珠巖保溫板性能的影響王小山S高錦秀2,王子生2,蔡琪

放大字體  縮小字體 發布日期:2017-11-20  來源:中國保溫網(中國保溫材料網)  瀏覽次數:4031

  中國科技核心期刊全國中文核心期刊骨料顆粒級配對膨脹珍珠巖保溫板性能的影響王小山S高錦秀2,王子生2,蔡琪超S李輝S王智宇2(1.寧波榮山新型材料有限公司,浙江寧波315800;。浙江大學材料科學與工程學系,浙江杭州310027)粒徑組合及3種粒徑組合均在滿足力學性能的基礎上較大地改善了保溫板的保溫性能。最佳級配是雙粒徑組合中粒徑1.18~2.36mm與細粉以質量比7:1組合。合理的骨料顆粒級配能有效提高保溫板的抗壓強度,并改善保溫性能。

  0刖目近年來,南京中環國際廣場、哈爾濱經緯360度雙子星大廈、濟南奧體中心、北京央視新址附屬文化中心、上海膠州教師公寓、沈陽皇朝萬鑫大廈等相繼發生建筑外保溫材料火災,造成嚴重人員和財產損失,建筑易燃可燃外保溫材料已成為基金項目:寧波市重大科技攻關項目(2011C51010);一類新的火災隱患,由此引發的火災已呈多發勢頭。公安部2011年3月14日下發的關于進一步明確民用建筑外保溫材料消防監督管理有關要求的通知(公消65號)中規定,民用建筑外保溫材料采用燃燒性能為A級的材料。因此,無機保溫材料將是未來建筑保溫材料的發展方向,將會逐步取代現有的有機保溫材料。

  無機保溫材料的研究迅速升溫。與石棉、纖維和泡沫玻璃等無機保溫材料相比,膨脹珍珠巖以其質輕、無毒無味和價格低廉等特點備受人們的青睞。用膨脹珍珠巖制作保溫板,不同于膨脹珍珠巖保溫砂漿。膨脹珍珠巖保溫板有效地彌補了其保溫砂漿在施工現場造成保溫層厚度不一的缺陷。

  膨脹珍珠巖保溫板與其它保溫材料相比,其強度和保溫性能還不夠理想。本文嘗試通過膨脹珍珠巖顆粒級配來改善保溫板相關性能。研究發現,顆粒級配對保溫板的性能有較大影響,合理的骨料顆粒級配能有效地提高保溫板的力學強度,并改善保溫性能。

  1試驗1.1原材料試驗選用膨脹珍珠巖作為骨料,改性后的水玻璃作為粘結劑。其中水玻璃的模數m3,固含量為33.9%.膨脹珍珠巖由寧波榮山新型材料有限公司提供。采用篩孔尺寸為4.75、2.36、1.18、0.60和0.30mm的級配篩對膨脹珍珠巖顆粒進行篩分,得到4種顆粒粒徑范圍:。36~4.75mm、1.18~2.36mm、0.60~1.18mm、0.30~0.60mm.為方便下文敘述,用粒徑范圍的平均值代替該粒徑范圍,即:。36~4.75mm為3.6mm、1.18~ 1.2試驗方法1.2.1試驗設計膨脹珍珠巖保溫板性能測試試樣的尺寸為300mmx300mmx30mm,由400g膨脹珍珠巖骨料、400g改性水玻璃粘結劑及200g水混合均勻后壓制而成。即膨脹珍珠巖骨料與改性后水玻璃粘結劑的質量比為1:1.固定骨料和粘結劑的比例,在保證膨脹珍珠巖骨料總量不變的前提下,將膨脹珍珠巖骨料進行單粒徑組分、雙粒徑組分組合及三粒徑組分組合。

  為了更好地研究膨脹珍珠巖粒徑大小對保溫板性能的影響,同時充分利用膨脹珍珠巖生產時產生的廢棄物膨脹珍珠巖細粉(小于0.15mm),將細粉作為一種新的粒徑范圍(代號為0.07mm)參與試驗的各組分組合。單粒徑組分,即只使用1種粒徑范圍的膨脹珍珠巖顆粒。雙組分,即2種粒徑范圍的膨脹珍珠巖顆粒按不同質量比進行組合;試驗中大小粒徑選用的質量比有4種,分別為1:1、3:1、5:1、7:1.三組分,即3種粒徑范圍的膨脹珍珠巖按不同質量比進行組合,此處僅做一些嘗試性的探索,固定大中小顆粒粒徑質量比為6:3:1. 1.2.2試驗工藝過程試樣制作的工藝流程如所示。試驗采用對珍珠巖破壞程度較小的自落式攪拌方式。經探索該膨脹珍珠巖保溫板的最佳熱處理溫度為300C,熱處理時間為3h.熱處理過程采用隨爐升溫-保溫-隨爐冷卻的方式進行。

  1.2.3試樣制備及性能測試所示。試樣先被用來測試保溫板的導熱系數,然后經切割制取一個受壓面尺寸為100mmx100mm的試件用來測試其抗壓強度。抗壓強度測試選用WAY-50型壓力試驗機,參照GB/T5486―2008無機硬質絕熱制品試驗方法進行;導熱系數采用PMBE-300丨平板導熱儀,按GB/T 102942008防熱材料穩態熱阻及有關的測定防護熱板法進行測試。

  保溫板性能檢測試樣2試驗結果與分析2.1未級配膨脹珍珠巖試驗為了更好地說明膨脹珍珠巖顆粒級配對保溫板性能的影響,試驗中采用未級配的膨脹珍珠巖顆粒制作保溫板試樣進行空白試驗對照。未級配膨脹珍珠巖顆粒的松散堆積密度為120kg/m3,顆粒級配見表1.其導熱系數為0.0812抗壓強度為0.65MPa.粒徑/mm累計篩余/% 2.2單粒徑組分試驗測試了由不同單粒徑組分膨脹珍珠巖顆粒制作的保溫板試樣的導熱系數和抗壓強度,結果分別見和。

  顆粒粒徑分級/ram膨脹珍珠巖不同單粒徑顆粒對保溫板導熱系數的影響顆粒粒徑分級/ran膨脹珍珠巖不同單粒徑顆粒對保溫板抗壓強度的影響從、可以看出,隨著單組分膨脹珍珠巖粒徑范圍的減小,保溫板的導熱系數和抗壓強度呈減小的趨勢,粒徑范圍為0.3~0.6mm的膨脹珍珠巖顆粒出現反常現象。在滿足抗壓強度不小于0.4MPa時,膨脹珍珠巖粒徑范圍為細粉時的導熱系數最小。

  2.3雙粒徑組合試驗測試了大小粒徑膨脹珍珠巖顆粒質量比為1:1與7:1時不同雙組分膨脹珍珠巖顆粒制作的保溫板的導熱系數和抗壓強度,結果分別見、。大小粒徑膨脹珍珠巖顆粒質量比為3:1與5:1的試驗結果與其基本相同,波動程度處于二者2種顆粒粒徑組合/mm膨脹珍珠巖2種粒徑組合對保溫板抗壓強度的影響從可以看出,大小粒徑膨脹珍珠巖顆粒質量比為1:1時,保溫板的導熱系數隨著顆粒粒徑的變化波動較小,而質量比為7:1時波動較大。當組合中2種顆粒粒徑相差很大或很小時,顆粒質量比為1:1時保溫板導熱系數較小;當組合中2種顆粒粒徑相差不大時,顆粒質量比為7:1時保溫板導熱系數較小。固定大小粒徑膨脹珍珠巖顆粒質量比后,如質量比7:1,與粒徑2.36~4.75mm膨脹珍珠巖顆粒組合的另一種粒徑顆粒隨著其粒徑的增大,保溫板的導熱系數也逐漸增大;與粒徑1.18~2.36mm膨脹珍珠巖顆粒組合時則呈相反趨勢。

  從可以看出,大小粒徑膨脹珍珠巖顆粒質量比為1:1和7:1的保溫板抗壓強度變化趨勢及波動程度基本相同;質量比為7:1時保溫板的抗壓強度普遍比質量比為1:1的高,其相應的導熱系數也普遍比質量比為1:1的高,這正好與保溫性能強度兩矛盾體現象相吻合;當組分中膨脹珍珠巖顆粒粒徑均較大時,抗壓強度較高,而且不論怎樣的雙粒徑組分組合,保溫板的抗壓強度均不小于0.4MPa. 2.43種粒徑組合試驗3種粒徑組分膨脹珍珠巖顆粒制作的保溫板的導熱系數和抗壓強度,結果如表2所示。

  表2膨脹珍珠巖3種不同粒徑組合對保溫板導熱系數和2種顆粒粒徑組合/ran膨脹珍珠巖2種粒徑組合對保溫板導熱系數的影響抗壓強度的影響顆粒粒徑組合導熱系數/抗壓強度/MPa從表2可以看出,3種不同粒徑的膨脹珍珠巖顆粒組合與雙粒徑組合相比,保溫板的導熱系數較小,即在保溫性能上有優勢。當組分中膨脹珍珠巖顆粒粒徑大小兼有時,保溫板的導熱系數最小。

  2.5試驗結果分析從以上試驗結果可以看出,膨脹珍珠巖顆粒單粒徑、雙粒徑組合及3種粒徑組合的保溫板均在滿足抗壓強度的基礎上較大地改善其保溫性能。膨脹珍珠巖顆粒級配大小粒徑兼有且質量比適中時,保溫板性能的改善效果較佳。從保溫性能和力學性能綜合考慮,最佳級配是雙粒徑組合中粒徑1.18~2.36mm與細粉以質量比7:1組合。此組合的保溫板的導熱系數為0.0644W/(nrK),抗壓強度為0.63MPa,與未級配的膨脹珍珠巖保溫板的導熱系數0.0812W/(nrK)相比降低了20.7%.在試驗中發現,各粒級的混合比例對混合體空隙率的影響很明顯,只有當下一粒級的體積剛好填滿上一粒級的空隙體積時,其空隙率最小'本試驗中保溫板采用壓制方式制成,故認為空隙率與堆積方式無關,而與顆粒直徑等因素有關。此時在相同的干密度情況下,空隙率最小即保溫板中貫通孔最少,反映到保溫板的性能就是導熱系數降低。

  級配一般分為連續級配和間斷級配。間斷級配是指在骨料顆粒組成中,大小顆粒不是連續存在的,在某一個或幾個粒徑范圍內沒有或很少有骨料顆粒。這種混合料不僅有足夠數量的粗骨料形成空間骨架,而且有一定數量的細料填充于骨架間的空隙,使混合料在一定的壓力下空隙率較低,其內摩阻力和粘結力均較高。雙粒徑組合中粒徑1.18~2.36mm與細粉以質量比7:1的組合正好與此相吻合。

  3結語未級配的膨脹珍珠巖顆粒粒徑分布范圍較廣,各粒徑(上接第37頁)基層必須滿足規范要求,并經現場監理工程師驗收合格方可施工。

  ⑶防水層節點特殊部位的細部做法,必須符合設計和方案要求及施工驗收規范的規定。

  ⑷防水層嚴禁有破損和滲漏現象。

  防水涂料施工有專人配料、攪拌,保證涂料配料準確,攪拌均勻,刮涂時一定要保證涂刷遍數,涂刷厚薄均勻,涂層要實干后才能進行防水卷材的施工。分布質量比例不均勻,小粒徑顆粒極少(細粉含量小于2%),不利于減小保溫板中的孔隙及減少空隙率。將膨脹珍珠巖顆粒進行粒徑級配組合可以改善保溫板的性能。

  膨脹珍珠巖顆粒單粒徑組合、雙粒徑組合及3種粒徑組合的保溫板均在滿足抗壓強度的基礎上較大地改善了保溫性能。膨脹珍珠巖顆粒級配大小粒徑兼有且質量比適中時保溫板性能的改善效果較佳。

  不同膨脹珍珠巖顆粒粒徑級配對保溫板的性能影響不同。從保溫性能和力學性能綜合考慮,最佳級配是雙粒徑組合中粒徑1.18~2.36mm與細粉以質量比7:1組合。此組合的保溫板的導熱系數為0.0644Wy(nrK),抗壓強度為0.63MPa,與未級配的膨脹珍珠巖保溫板導熱系數0.0812WKnrK)相比降低了20.7%.

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