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粉煤灰和珍珠岩尾矿粉是大排量的固体废弃物，如不加以处理和利用，会造成严重的环境污染。陶粒和陶砂是建筑上使用的人造轻集料，可以取代部分砂石制备混凝土或作为水处理填料，在建筑和环保领域有着广泛应用。由于轻集料的生产会消耗大量粘土，加之土地资源的短缺和政策的限制，利用固体废物烧制陶粒和陶砂成为目前主要的生产和研究方向。而陶粒和陶砂在研究和生产方面存在不足的地方，限制了二者的应用范围，而工业或建筑业对二者的需求量又较大，故对于二者的更深入的研究很有必要。以矿化沉积细菌为代表的微生物已被广泛用于建筑领域，本文在已有研究的基础上提出了一种通过硅酸盐细菌的燃烧制造微米级孔隙来降低保温板导热系数的方法。
本研究主要包括超轻空心陶粒的制备、超轻空心陶砂的制备和粉煤灰基微生物保温板的制备三大部分。超轻空心陶粒的制备部分研究了制备低密度陶粒的各影响因素的最优值，并分析了空心陶粒的形成机理。空心陶砂的研究基于空心陶粒的研究，通过在珍珠岩表面包裹陶粒原料加上高温烧结的方式来制备空心陶砂，研究了影响空心陶砂的形成及性能的各影响因素，亦分析了空心陶砂的形成机理。粉煤灰基微生物保温板部分先研究了粉煤灰基保温板各影响因素的适宜的数量，然后研究了空心陶粒、空心陶砂的加入对保温板各项性能的影响，最后，通过试验来验证硅酸盐细菌菌粉对保温板的导热系数是否有降低的作用。
通过本实验的系统的结果和分析，可以得到以下结论:
（1）陶粒原料（粉煤灰、膨润土和珍珠岩尾矿粉）配比对陶粒性能无显著影响，当粉煤灰：膨胀土：珍珠岩尾矿粉=50:7.5:47.5（质量比）时，陶粒的表观密度最低。
（2）发泡剂碳化硅、助熔剂氟化钙、球磨时间、烧结温度和烧结时间等因素对陶粒各项性能有显著影响，当碳化硅添加量为1%、氟化钙用量为2%、球磨时间为50min、烧结温度为1250℃、烧结时间为40min时可得到超轻空心陶粒。
（3）珍珠岩外包裹陶粒原料可制备得到空心陶砂，当陶粒原料中不添加助熔剂和发泡剂均或者只添加助熔剂时，可得到表观密度较大的空心陶砂，当助熔剂和发泡剂均添加时可制得表观密度较低的空心陶砂。
（4）粉煤灰碱激发和水玻璃发泡共同作用可制备得到导热系数较低、抗压强度和抗拉强度较高的无机保温板;当烧结温度为400℃时水玻璃发泡最充分，相应地保温板导热系数最低；烧结温度达到500℃时，水玻璃发泡程度反而减小，粉煤灰、氢氧化钠和水玻璃三者的混合体变得致密，保温板强度和导热系数升高。
（5）空心陶粒的加入会降低保温板的各项性能，而空心陶砂（粒径为2.5mm-3.2mm）的加入会使保温板的导热系数降低，当空心陶砂添加量为20%(以珍珠岩和陶砂的总质量为基数)时，可制备得到干密度为260kg/m3、导热系数为0.0579W/(m·K)，抗压强度为0.668MPa、抗拉强度为0.151MPa的保温板。
（6）在水玻璃中加入硅酸盐细菌菌粉可降低保温板的导热系数，同时基本不影响保温板的抗压强度和抗拉强度。
（7）降低保温板的干密度会同时显著降低保温板的导热系数、抗拉强度和抗压强度，但当保温板的干密度由200kg/m3降低到190kg/m3时，保温板的导热系数不降反升。当保温板的干密度为200kg/m3时，可制得导热系数为0.0472W/(m·K)，抗压强度为0.374MPa、抗拉强度为0.107MPa的保温板，上述性能均满足JG_T435-2014（无机轻集料防火保温板通用技术要求），且具有优秀的保温性能。
本研究主要包括超轻空心陶粒的制备、超轻空心陶砂的制备和粉煤灰基微生物保温板的制备三大部分。超轻空心陶粒的制备部分研究了制备低密度陶粒的各影响因素的最优值，并分析了空心陶粒的形成机理。空心陶砂的研究基于空心陶粒的研究，通过在珍珠岩表面包裹陶粒原料加上高温烧结的方式来制备空心陶砂，研究了影响空心陶砂的形成及性能的各影响因素，亦分析了空心陶砂的形成机理。粉煤灰基微生物保温板部分先研究了粉煤灰基保温板各影响因素的适宜的数量，然后研究了空心陶粒、空心陶砂的加入对保温板各项性能的影响，最后，通过试验来验证硅酸盐细菌菌粉对保温板的导热系数是否有降低的作用。
通过本实验的系统的结果和分析，可以得到以下结论:
（1）陶粒原料（粉煤灰、膨润土和珍珠岩尾矿粉）配比对陶粒性能无显著影响，当粉煤灰：膨胀土：珍珠岩尾矿粉=50:7.5:47.5（质量比）时，陶粒的表观密度最低。
（2）发泡剂碳化硅、助熔剂氟化钙、球磨时间、烧结温度和烧结时间等因素对陶粒各项性能有显著影响，当碳化硅添加量为1%、氟化钙用量为2%、球磨时间为50min、烧结温度为1250℃、烧结时间为40min时可得到超轻空心陶粒。
（3）珍珠岩外包裹陶粒原料可制备得到空心陶砂，当陶粒原料中不添加助熔剂和发泡剂均或者只添加助熔剂时，可得到表观密度较大的空心陶砂，当助熔剂和发泡剂均添加时可制得表观密度较低的空心陶砂。
（4）粉煤灰碱激发和水玻璃发泡共同作用可制备得到导热系数较低、抗压强度和抗拉强度较高的无机保温板;当烧结温度为400℃时水玻璃发泡最充分，相应地保温板导热系数最低；烧结温度达到500℃时，水玻璃发泡程度反而减小，粉煤灰、氢氧化钠和水玻璃三者的混合体变得致密，保温板强度和导热系数升高。
（5）空心陶粒的加入会降低保温板的各项性能，而空心陶砂（粒径为2.5mm-3.2mm）的加入会使保温板的导热系数降低，当空心陶砂添加量为20%(以珍珠岩和陶砂的总质量为基数)时，可制备得到干密度为260kg/m3、导热系数为0.0579W/(m·K)，抗压强度为0.668MPa、抗拉强度为0.151MPa的保温板。
（6）在水玻璃中加入硅酸盐细菌菌粉可降低保温板的导热系数，同时基本不影响保温板的抗压强度和抗拉强度。
（7）降低保温板的干密度会同时显著降低保温板的导热系数、抗拉强度和抗压强度，但当保温板的干密度由200kg/m3降低到190kg/m3时，保温板的导热系数不降反升。当保温板的干密度为200kg/m3时，可制得导热系数为0.0472W/(m·K)，抗压强度为0.374MPa、抗拉强度为0.107MPa的保温板，上述性能均满足JG_T435-2014（无机轻集料防火保温板通用技术要求），且具有优秀的保温性能。