CaCO3晶须/ATO纳米空心微球共同增强水泥基发泡保温材料的研究

• 作 者: 张冰
• 机 构: 山东科技大学
• 出 处: 山东科技大学
• 发表日期: 2017年期
• 关键词: CaCO3晶须 空心微球 抗压强度 导热系数 发泡保温材料

随着积极响应国家节能环保的号召，水泥基发泡保温材料越来越受到市场的青睐。传统的水泥基发泡保温材料大多掺加聚丙烯纤维、玻璃纤维等进行增强或增韧，但存在与水泥基体相容性差、耐碱性差、影响浆体流动性等一系列问题。晶须作为一种新型的无机微观纤维，兼具纤维和矿物微细粉的双重作用，显示出优异的物理化学性质和机械性能，成为理想的纤维增强材料。其次，水泥基发泡保温材料导热系数高，传统的方法大多通过改变孔结构来降低材料的导热系数，而引入纳米隔热材料来提高其性能的研究少之又少。　　首先，本文选用性能优良、价格低廉的CaCO3晶须作为微观纤维，探究了其掺量对水泥基发泡保温材料抗压强度、早期水化速率、干密度等的影响；其次，本文以酵母菌为模板，结合直接沉淀法制备得到了空心结构的氧化锡锑（ATO）纳米微球。探究了ATO空心微球的掺入对水泥基发泡保温材料导热系数的影响，并分析了ATO空心微球的形成机理和隔热机理。　　实验结果表明：低掺量的CaCO3晶须可以有效增强水泥基发泡保温材料的抗压强度，并加快材料的早期水化速率。当晶须掺量为3％时，材料的干密度为350Kg/m3，28天抗压强度可达0.961MPa，与纯水泥发泡保温材料相比，抗压强度提高了23.39%。　　高掺量的CaCO3晶须能有效降低水泥基发泡保温材料的干密度，当晶须掺量为50%时，试样的干密度仅为244.7Kg/m3，与晶须掺量为20%的试样相比，密度降低了24.82%。但是，高晶须掺量会严重降低材料的抗压强度，晶须掺量为50%的试样与晶须掺量为3%的试样相比，28天抗压强度降低了56.3%，有待进一步改进。　　将制得的ATO空心微球用作纳米隔热材料掺加到水泥基发泡保温材料中，采用导热仪测量了材料导热系数的变化。测试结果显示：少量ATO纳米空心微球的掺入就可以较明显地改变材料的导热系数，ATO掺量为1%时，材料的导热系数仅为0.444W/(m·K)，与未掺加ATO粉体的试样相比，导热系数下降了31.48%，随着ATO掺量的继续增加，材料的导热系数变化不再明显。