【摘 要】
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膨胀珍珠岩（EP）的多孔性能使其成为优异的无机防火保温材料,但目前膨胀珍珠岩保温材料的强度普遍不高。本文侧重于材料的强度和憎水性研究,以膨胀珍珠岩、偏高岭土为研究对象;采用复配式憎水剂对膨胀珍珠岩进行憎水改性,以偏高岭土为胶凝材料粘接改性膨胀珍珠岩制备得到高强度的膨胀珍珠岩保温材料,并研究膨胀珍珠岩保温材料样品的性能。为保证材料有较低热导率和较强的抗断裂性能,实验浆料中添加机械发泡产生的细泡沫和聚
【基金项目】
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陕西省科技厅重点研发计划项目（2018SF-355）； 动力工程多相流国家重点实验室开放基金； 西安市碑林区科技计划项目（GX1804）；
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膨胀珍珠岩（EP）的多孔性能使其成为优异的无机防火保温材料,但目前膨胀珍珠岩保温材料的强度普遍不高。本文侧重于材料的强度和憎水性研究,以膨胀珍珠岩、偏高岭土为研究对象;采用复配式憎水剂对膨胀珍珠岩进行憎水改性,以偏高岭土为胶凝材料粘接改性膨胀珍珠岩制备得到高强度的膨胀珍珠岩保温材料,并研究膨胀珍珠岩保温材料样品的性能。为保证材料有较低热导率和较强的抗断裂性能,实验浆料中添加机械发泡产生的细泡沫和聚乙烯醇（PVA）纤维。同时,实验定性分析保温材料制备过程中的各因素对结果的影响程度,并进行正交实验得出优化的因素参数组合,根据优化的因素参数制备得到各项性能良好的膨胀珍珠岩保温材料样品。主要内容有:首先,用甲基硅酸钠和有机硅憎水剂对膨胀珍珠岩进行憎水改性研究,为了获得较低吸水率的膨胀珍珠岩,利用复配式憎水剂对膨胀珍珠岩进行憎水实验。实验结果表明:复配式憎水剂（有机硅憎水剂与甲基硅酸钠按一定比例混合）最佳配比为1:8,经过憎水处理后,膨胀珍珠岩的吸水率为32.1%,较未改性膨胀珍珠岩降低了91.8%,说明改性后的膨胀珍珠岩憎水性能良好。其次,为了研究因素参数变化对实验结果的影响规律,实验进行了一系列影响因素分析,分别研究了膨胀珍珠岩/偏高岭土（EP:MK）、水玻璃模数、碱激发剂含量、泡沫含量、纤维掺量等因素对膨胀珍珠岩保温板样品性能的影响。实验研究发现:当EP:MK超过1.0时,样品的抗压强度下降幅度变大,样品成型情况不好;EP:MK小于1.0时,样品的抗压强度最小为1.88 MPa,远远超过标准要求0.4MPa。水玻璃模数为1.5时最佳,样品的体积密度相对较小为298 kg/m3,此时样品的抗压强度达到最大值2.99 MPa。碱激发剂掺量（液固比）为1.0时,样品的抗压强度取得最大值2.88 MPa,此时样品的体积密度为284 kg/m3。样品的体积密度和抗压强度会随着泡沫掺量的增加逐渐下降,当泡沫掺量达到5%时,对样品体积密度影响效率下降,同时实验过程中发现,泡沫掺量过大会严重影响样品的固化成型。PVA纤维掺量对样品抗压强度的影响存在最佳掺量值5%,此时样品的抗压强度最大为2.97 MPa,样品的体积密度值283 kg/m3。进而,为了获得各因素对实验结果影响的最佳数值,实验进行L16（45）5因素4水平的正交实验,正交实验的五个因素分别为EP:MK（A）,碱激发剂掺量（B）,泡沫掺量（C）,纤维掺量（D）,空列（E）;并分别以样品的体积密度、抗压强度、热导率为考核指标获得各因素的最佳优化组合。以体积密度为正交实验样品的考核指标,可以获得五个因素对实验结果的影响程度,按由大到小排序为:A>C>E>B>D,各因素的优化组合为A4B3/4C4D4。以抗压强度为正交实验样品的考核指标,可以获得五个因素对实验结果的影响程度,按由大到小排序为:A>B>C>D/E,各因素的优化组合为:A1B2C1D2。结合体积密度得出的结果A4B3/4C4D4,得到优化组合A4B3/4C3D3。以体积密度为正交实验样品的考核指标,可以获得五个因素对实验结果的影响程度,按由大到小排序为:A>C>D>B/E,各因素的优化组合为:A4B3C4D3/4,结合抗压强度得出的优化组合A4B3/4C3D3,得出最终样品的因素优化组合A4B3C4D3。最终,以正交实验得到的因素优化组合数据制备得到的膨胀珍珠岩保温材料样品的体积密度为299 kg/m3,抗压强度为1.82 MPa,热导率为0.0702W/（m.K）,样品24 h的体积吸水率为21.82%。本实验研究获得的膨胀珍珠岩建筑外墙保温材料各项性能良好,整个实验制备工艺流程简单,无需500℃左右的高温煅烧,极大降低了能源消耗,具有绿色环保的优点。
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