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低成本、高性能EPS保温砂浆的研究

作　者: 彭鹏飞
导　师: 余其俊
学　校: 华南理工大学
专　业: 材料学
关键词: EPS保温砂浆抗裂性高性能成本
分类号: TU578.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

鉴于我国能源短缺问题日益严峻,建筑能耗日益攀升,加快建筑节能工作刻不容缓。EPS保温砂浆保温隔热效果好,施工简单方便等诸多优点受到人们的青睐,广泛应用于外墙外保温系统中,可满足国家“十一五”规划提出的节能65%的要求,将成为未来建筑节能系统的主流之一。但目前EPS保温砂浆的工程应用和推广过程中还存在一些问题,具体表现在:(1)易空鼓、开裂;(2)导热系数较高、成本较高;(3)EPS保温砂浆中主要有机外加剂纤维素醚和可再分散乳胶粉的作用机理尚不清晰,造成实际应用中对这两种价格昂贵的材料的使用存在误区。本文对比研究了国内外几种代表性的纤维素醚、可再分散乳胶粉产品对EPS保温砂浆稠度、保水性、强度等性能的影响,并采用SEM观察、荧光试验等方法研究了纤维素醚、可再分散乳胶粉的作用机理。结果表明,同掺量下国产纤维素醚较进口纤维素醚的增稠保水效果差,国产可再分散乳胶粉与进口可再分散乳胶粉相比,在低掺量下(1%以下)粘结强度相当,但掺量1%以上时,反而降低砂浆的粘结强度。纤维素醚具有一定的引气作用,引入气泡的孔径在0.3~0.7mm之间;纤维素醚可有效提高砂浆的保水率,使自然养护条件下水泥水化充分进行,纤维素醚掺量越高,水泥水化程度越高;纤维素醚作用机理是:在水中溶解后吸附大量水分,形成连续的膜结构,随着水泥水化的进行,膜结构逐渐变薄放出水分,并形成大量孔洞,其保水作用与成膜作用同时存在,同时发生。可再分散乳胶粉在水泥颗粒周围分散成膜,其掺量越高,膜结构越厚,砂浆硬化12h后,可再分散乳胶粉膜未完全硬化成膜;乳胶粉膜早期耐水性较差;膨润土可吸附部分乳胶粉,使其膜结构变薄;可再分散乳胶粉的掺加不改变水化产物的种类,但能降低氢氧化钙的取向和富集,随着可再分散乳胶粉掺量的增加,砂浆水化产物结构越来越致密。通过调整EPS颗粒的掺量、矿物掺合料种类及合理的复配,可在保证EPS保温砂浆强度的前提下,降低其导热系数,使其满足国家标准要求的0.06 W/(m·K);掺入适量的憎水剂可降低EPS保温砂浆的饱和吸水率,提高其抗压强度和拉伸粘结强度的软化系数,改善EPS颗粒与浆体间的结合,从而提高EPS保温砂浆抗空鼓脱落的能力;开裂性试验结果表明保水率对EPS保温砂浆早期开裂性的影响较大,而干缩值影响较小,调整保水率在85%以上时,可得到抗裂性良好的EPS保温砂浆,并有较好的耐侯性。所研制的EPS保温砂浆各项性能满足国家标准GB/T 20473-2006《建筑保温砂浆》Ⅰ型的要求,其中粘结强度为0.1MPa,大大高于标准0.05MPa的要求,改善了一般EPS保温砂浆存在的问题,是一种高性能的EPS保温砂浆。研究了木质纤维素、改性膨润土和改性聚氧化乙烯胶粉对EPS保温砂浆保水率、强度等性能的影响。用0.3%(胶凝材料质量百分比)木质纤维素、4%改性膨润土、0.5%聚氧化乙烯乳胶粉替代0.2%纤维素醚和1%可再分散乳胶粉后,EPS保温砂浆主要性能指标可满足标准Ⅰ型的要求,生产成本较市场上常用配方每吨降低4.7%左右,每方成本约为450元,而Ⅰ型EPS保温砂浆的市场价为800-1200元/方,具有较大的空间,前景良好。选取木质纤维素、改性膨润土和石灰作为保水增稠材料,采用正交试验研究了其对抹面砂浆性能的影响关系,以及开裂性试验进行了研究,并与市场上常见抹面砂浆进行对比。结果表明,最佳配比为木质纤维素0.4%、改性膨润土4%和石灰15%,按该配比配制的砂浆抗开裂性良好;与市场上常用抹面砂浆性能相比,保水率、强度等性能优势明显;该砂浆成本较低,仅为市售同种砂浆成本的78%,具有广阔的市场前景。

全文目录

摘要  6-8
ABSTRACT  8-14
第一章绪论  14-22
  1.1 建筑节能的提出和发展趋势  14-17
    1.1.1 能源短缺的现实  14
    1.1.2 建筑节能的必要性  14-15
    1.1.3 建筑节能的发展状况  15-17
  1.2 EPS保温砂浆——未来的发展方向  17-20
    1.2.1 外墙外保温技术的构造及发展趋势  17-19
    1.2.2 EPS保温砂浆的研究现状及存在问题  19-20
  1.3 本课题研究的目的和研究内容  20-22
    1.3.1 课题的研究目标  20
    1.3.2 主要研究内容  20-22
第二章试验原材料与方法  22-28
  2.1 试验原材料  22-24
    2.1.1 水泥  22
    2.1.2 粉煤灰  22
    2.1.3 矿渣  22-23
    2.1.4 石灰石  23
    2.1.5 石灰  23
    2.1.6 EPS颗粒  23
    2.1.7 纤维素醚  23
    2.1.8 可再分散乳胶粉  23
    2.1.9 聚丙烯纤维  23-24
    2.1.10 膨润土  24
    2.1.11 木质纤维素  24
    2.1.12 憎水剂  24
    2.1.13 改性聚氧化乙烯  24
    2.1.14 膨胀剂  24
    2.1.15 水  24
    2.1.16 砂  24
  2.2 实验方法  24-28
    2.2.1 EPS保温砂浆基本性能试验方法  24-25
    2.2.2 EPS保温砂浆导热系数测定方法  25
    2.2.3 XRD试验分析  25-26
    2.2.4 SEM 观察  26
    2.2.5 荧光试验研究  26
    2.2.6 EPS保温砂浆搅拌制度  26
    2.2.7 抹面砂浆性能试验方法  26-28
第三章几种常用组分对EPS保温砂浆性能的影响  28-36
  3.1 前言  28
  3.2 纤维素醚对EPS保温砂浆性能的影响  28-30
    3.2.1 纤维素醚对EPS保温砂浆稠度的影响  28-29
    3.2.2 纤维素醚对EPS保温砂浆保水率的影响  29
    3.2.3 纤维素醚对EPS保温砂浆强度的影响  29-30
  3.3 可再分散乳胶粉对EPS保温砂浆性能的影响  30-33
    3.3.1 可再分散乳胶粉对EPS保温砂浆稠度的影响  31-32
    3.3.2 可再分散乳胶粉对EPS保温砂浆保水率的影响  32
    3.3.3 可再分散乳胶粉对保温砂浆抗压折强度的影响  32
    3.3.4 可再分散乳胶粉对保温砂浆拉伸粘结强度的影响  32-33
  3.4 聚丙烯纤维对EPS保温砂浆性能的影响  33-34
    3.4.1 聚丙烯纤维对EPS保温砂浆抗折抗压强度的影响  34
    3.4.2 聚丙烯纤维对EPS保温砂浆折压比的影响  34
  3.5 本章小结  34-36
第四章有机外加剂在EPS保温砂浆中的作用机理探讨  36-46
  4.1 前言  36
  4.2 纤维素醚在EPS保温砂浆中的作用机理  36-40
    4.2.1 立体显微镜观察  36-37
    4.2.2 SEM 观察  37-39
    4.2.3 荧光试验研究  39-40
  4.3 可再分散乳胶粉在EPS保温砂浆中的成膜机理  40-44
    4.3.1 荧光试验研究  40-42
    4.3.2 可再分散乳胶粉对水泥水化产物的影响  42-44
  4.4 本章小结  44-46
第五章高性能EPS保温砂浆的研究  46-58
  5.1 前言  46
  5.2 EPS保温砂浆导热系数与强度的协调  46-48
    5.2.1 EPS颗粒含量对保温砂浆的影响  46-47
    5.2.2 掺合料对保温砂浆的影响  47-48
  5.3 EPS 保温砂浆的抗空鼓研究——憎水剂对保温砂浆性能的影响研究  48-52
    5.3.1 憎水剂掺量对保温砂浆饱和吸水率的影响  49-50
    5.3.2 憎水剂掺量对保温砂浆抗压强度及其耐水性的影响  50
    5.3.3 憎水剂掺量对保温砂浆粘结强度及其耐水性的影响  50-51
    5.3.4 憎水剂掺量对保温砂浆微观结构的影响  51-52
  5.4 EPS保温砂浆开裂性分析  52-56
    5.4.1 保水率对EPS保温砂浆开裂性的影响  53-55
    5.4.2 干缩率对EPS保温砂浆开裂性的影响  55-56
  5.5 EPS保温砂浆耐候性研究  56-57
  5.6 本章小结  57-58
第六章低成本EPS保温砂浆的研究  58-68
  6.1 前言  58
  6.2 木质纤维素对EPS保温砂浆性能的影响  58-60
  6.3 膨润土对EPS保温砂浆性能的影响  60-62
  6.4 改性聚氧化乙烯胶粉对EPS保温砂浆性能的影响  62-63
    6.4.1 改性聚氧化乙烯胶粉对EPS保温砂浆保水性的影响  62
    6.4.2 改性聚氧化乙烯胶粉对 EPS 保温砂浆拉伸粘结强度的影响  62-63
  6.5 EPS 保温砂浆的低成本化研究  63-66
    6.5.1 保温砂浆性能综合比较  63-64
    6.5.2 经济成本分析  64-66
  6.6 本章小结  66-68
第七章抹面砂浆的研究  68-78
  7.1 前言  68
  7.2 低成本高性能抹面砂浆配方优化  68-74
    7.2.1 正交试验设计  69
    7.2.2 正交试验结果  69-70
    7.2.3 外加剂组分对砂浆流动度的影响分析  70-71
    7.2.4 外加剂组分对砂浆保水率的影响分析  71
    7.2.5 外加剂组分对砂浆干缩的影响分析  71-72
    7.2.6 外加剂组分对砂浆28 天抗压强度的影响分析  72-73
    7.2.7 外加剂组分对砂浆28 天抗折的影响分析  73-74
  7.3 抹面砂浆抗开裂性研究  74-75
  7.4 抹面砂浆成本分析  75-77
    7.4.1 抹面砂浆性能综合比较  75-76
    7.4.2 经济成本分析  76-77
  7.5 本章小结  77-78
结论  78-80
参考文献  80-84
攻读硕士学位期间取得的研究成果  84-85
致谢  85

低成本、高性能EPS保温砂浆的研究

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