秸秆地聚合物保温性及环境稳定性的初步研究

【摘要】：在高性能无机地聚合物材料中添加具有低导热系数的秸秆类物质,形成既经久耐用又节能保温的新型建筑复合材料,不仅能扩大材料的应用范围,缓解建材资源紧张现状,还能节能降耗,保护环境,实现环境友好可持续发展。 论文主要研究了秸秆基地聚合物材料的最佳工艺配方,得出秸秆最佳掺量及添加方式,进而对复合材料的保温性能和环境稳定性能两大方面进行初步试验研究。通过室内保温模型的建立,评估材料所产生的潜在建筑应用价值和长期环境经济效益,并结合SEM和TG-DTA微观表征,分析秸秆地聚合物的结合方式及其热力学性能。主要结论如下： (1)工艺实验表明,当秸秆掺量为1.0-6.0%时,秸秆地聚合物抗压强度随着掺量的增加而下降,导热系数随着掺量的增加而降低。当掺量为2.0-3.0%时,秸秆地聚合物的建筑抗压强度达70MPa以上,导热系数约为0.06-0.08W/(m·K)；当掺量为4.0-6.0%时抗压强度约有50MPa,导热系数接近0.05W/(m·K),保温效果与矿渣棉接近。结合SEM微观电镜扫描结果可知,地聚合物自身具有无定形层状结构,属于高密实型无机复合材料,因秸秆的掺入形成孔隙而进一步提高了地聚合物的保温性能。 (2)耐温实验表明,秸秆地聚合物的抗压强度随着煅烧时间和煅烧温度的增加而降低。在600℃温度下煅烧1小时,秸秆地聚合物抗压强度还保持在25.08MPa,结合TG-DTA分析,地聚合物在600℃以上可聚合生成相对稳定的晶体结构而保持一定抗压强度,相较于水泥混凝土500℃煅烧温度下结构完全破坏瓦解,秸秆地聚合物具有较好的耐温性能。 (3)冻融实验表明,秸秆地聚合物的抗压强度随着冻融次数的增加而逐渐下降。当冻融循环次数达到25次时,压强损失率达到26.3%,但抗压强度仍达40MPa以上,抗压值接近5次冻融循环结果,说明秸秆地聚合物具有较好的抗冻融性能。 (4)抗硫酸盐腐蚀实验表明,秸秆地聚合物的抗压强度随着硫酸盐浸泡次数的增加而逐渐下降。15次干湿浸泡循环后,抗压强度仍能达40MPa以上,压损失率为25.3%,接近6次循环结果,说明秸秆地聚合物内部结构相对稳定,具有较好的抗硫酸盐腐蚀性能。 (5)以普通三七外墙及厚度为64.2mm的秸秆地聚合物材料涂层为节能墙体模型,参照《居住建筑节能设计标准》(DBJ01-602-2004),计算得单位面积秸秆地聚合物复合墙体每年节能量q达44.05MJ/(kg·a),即每年单位面积墙体可节约1.5kg标煤,节能效益显著。 【关键词】：保温 地聚合物 秸秆 TG-DTA SEM
【学位授予单位】：浙江工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TU531.6
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-11
• 前言11-12
• 第一章 文献综述12-30
• 1.1 地聚合物的研究12-20
• 1.1.1 地聚合物概述12
• 1.1.2 地聚反应机理12-15
• 1.1.3 地聚合物特性15-17
• 1.1.4 国内外应用现状17-20
• 1.2 秸秆的应用研究20-23
• 1.2.1 传统利用途径21-22
• 1.2.2 新型利用途径22-23
• 1.3 保温材料的研究23-27
• 1.3.1 保温材料的性能参数23-24
• 1.3.2 保温材料的优缺点24-25
• 1.3.3 保温材料的施工技术25-26
• 1.3.4 保温材料的发展趋势26-27
• 1.4 课题研究目的及意义27-30
• 1.4.1 课题研究目的27-28
• 1.4.2 课题研究意义28-30
• 第二章 实验内容与方法30-36
• 2.1 实验内容30-31
• 2.2 实验设备及材料31-34
• 2.2.1 实验主要仪器设备31-32
• 2.2.2 实验主要材料及组成32-34
• 2.3 实验工艺流程34-36
• 第三章 秸秆地聚合物的工艺配方研究36-46
• 3.1 实验内容与方法36-37
• 3.1.1 实验配比计算36
• 3.1.2 实验方法36-37
• 3.2 秸秆掺量及长度的工艺研究37-45
• 3.2.1 掺量对秸秆地聚合物抗压强度的影响37-41
• 3.2.2 长度对秸秆地聚合物抗压性能的影响41-44
• 3.2.3 掺量对秸秆地聚物的抗折性能影响44-45
• 3.3 本章小结45-46
• 第四章 秸秆地聚合物的保温性能46-52
• 4.1 实验方法46-48
• 4.1.1 实验仪器及方法46-47
• 4.1.2 导热系数的测定47-48
• 4.2 秸秆掺量对秸秆地聚合物导热系数的影响48-49
• 4.3 秸秆地聚合物的SEM分析及其保温机理49-51
• 4.4 结果与讨论51-52
• 第五章 秸秆地聚合物环境稳定性的初步研究52-66
• 5.1 耐温性研究52-61
• 5.1.1 实验方法52-53
• 5.1.2 高温对地聚合物的影响53-59
• 5.1.3 热重分析59-61
• 5.2 抗冻融性研究61-63
• 5.3 抗硫酸盐腐蚀性研究63-64
• 5.4 结果与讨论64-66
• 第六章 秸秆地聚合物的环境经济效益66-72
• 6.1 节能效益分析66-70
• 6.1.1 节能模型的建立66-68
• 6.1.2 节能量的计算68-69
• 6.1.3 环境效益评估69-70
• 6.2 经济效益分析70-72
• 第七章 结论与建议72-78
• 7.1 结论72-75
• 7.2 创新点75
• 7.3 建议75-78
• 参考文献78-84
• 致谢84-86
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文86

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