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发泡石膏轻质墙体材料的制备与性能研究

作　者: 张卫豪
导　师: 李国忠
学　校: 济南大学
专　业: 材料科学与工程
关键词: 物理发泡改性磷石膏发泡材料轻质保温内隔墙条板
分类号: TU526
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

本文重点研究了发泡磷石膏材料的制备、改性以及其在内隔墙板中的应用。利用X射线衍射分析(XRD)、化学成分分析等测试手段分析了原料的主要组分构成,通过物理发泡的方式向石膏料浆内引入泡孔结构制备发泡石膏材料,利用多种改性组分对发泡石膏材料进行了改性研究。通过扫描电子显微镜(SEM)等测试手段探讨了相应的改性机理,最终通过纤维增强制备了发泡石膏轻质保温内隔墙条板,并对条板进行了性能指标测试。主要研究的内容分为以下几部分：1.利用市场常见的几种发泡剂分别对磷建筑石膏进行发泡研究,并对不同发泡剂的发泡效果进行对比分析。试验表明,与磺酸盐类发泡剂、动物发泡剂相比,植物发泡剂发泡倍数为18.7,发泡能力强,泡沫大小适中,其制备的发泡石膏材料性能较好,最适于制备发泡石膏材料。向石膏中掺加缓凝剂以改善其凝结时间过短的问题,比较了四种缓凝剂对石膏的缓凝效果。试验表明,明胶掺入量为0.2wt%时,石膏初凝时间由5分钟延缓至31分钟,而且与其他缓凝剂相比,明胶掺入后对石膏材料强度的影响较小,故本实验最终选用明胶作为缓凝剂。2.研究了泡沫的掺量对试样性能的影响,并通过掺加稳泡剂改善了泡沫的稳定性和泡孔结构,探讨了稳泡剂的作用机理。试验表明：与未经发泡的空白石膏试样对比发现,经过发泡工艺制得的发泡石膏试样富含大量均匀分散的泡孔,降低了材料的导热系数和表观密度,提高了材料的轻质保温性能。制备发泡石膏试样过程中掺入0.8wt%稳泡剂时,与未掺加稳泡剂的试样相比,泡沫的消泡率降低18%,发泡石膏试样内部封闭的泡孔增多、泡孔大小更均匀；制备发泡石膏材料的泡沫最佳掺量为100g粉料掺加150m1泡沫,在此掺量下,发泡石膏材料的表观密度和导热系数达到一个较优的值,与空白石膏试样相比,试样的密度由1205kg/m3降为517kg/m3,导热系数由0.217W/(m·K)降为0.121W/(m·K)。试样的力学性能和耐水性能相对较好,仍能满足制备发泡石膏材料的要求。3.针对发泡石膏材料力学、耐水性能较差的问题,通过掺加粉煤灰、水泥、复合防水剂等改性组分对其进行了改性研究,探讨了改性剂对石膏材料性能影响的规律及作用机理。试验发现,粉煤灰的掺加可改善石膏料浆的和易性,掺入水泥和复合防水剂可以提高石膏制品的力学、耐水性能。试验确定最佳改性方案为：内掺15wt%水泥、20wt%粉煤灰,外掺6wt%复合防水剂。改性后制得发泡石膏试样标准稠度用水量为44%,抗折强度为1.98MPa,抗压强度为3.90MPa,吸水率18.6%,软化系数为0.67。与未改性试样相比,试样标准稠度降低5%,抗折强度提高44.5%,抗压强度提高38.3%,吸水率降低58.6%,软化系数提高45.7%。4.掺加聚丙烯纤维对发泡石膏材料进行增强,并制备了纤维增强的发泡石膏轻质保温内隔墙条板。试验表明,纤维的加入保证了发泡石膏材料的抗折防裂性能,当掺加纤维的长度为10-16mm,掺量为1.Owt%时,按后掺法制备的纤维增强发泡石膏材料的综合性能较好,与未掺纤维试样相比,抗折强度提高55.9%,抗压强度提高18.1%,其他性能也均能满足制备发泡保温隔墙材料的要求。研究了纤维增强发泡石膏轻质保温内隔墙条板的生产工艺流程及应用技术,制备的纤维增强发泡石膏轻质保温内隔墙条板轻质、保温、隔音等性能突出,条板的各项性能均达到了国家相应标准的要求。

全文目录

摘要  7-9
Abstract  9-12
第一章绪论  12-23
  1.1 研究背景  12-13
  1.2 国内外应用研究现状  13-17
    1.2.1 无机发泡材料的应用研究现状  13-15
    1.2.2 发泡石膏材料的应用研究现状  15-16
    1.2.3 发泡剂及其应用研究现状  16-17
  1.3 发泡石膏的发泡工艺与设备及其在墙体材料中的应用现状  17-19
    1.3.1 石膏发泡工艺  17-18
    1.3.2 发泡设备  18
    1.3.3 发泡石膏在墙体材料中的应用现状  18-19
  1.4 研究意义与前景  19-20
  1.5 研究内容及创新点  20-23
    1.5.1 研究内容  20-22
    1.5.2 本文创新之处  22-23
第二章试验材料、仪器设备与试验方法  23-30
  2.1 原料  23-25
  2.2 试验仪器与设备  25
  2.3 发泡石膏材料的性能测试方法  25-29
    2.3.1 标准稠度需水量的测定  25-26
    2.3.2 凝结时间的测定  26
    2.3.3 绝干表观密度的测定  26-27
    2.3.4 抗折强度的测定  27
    2.3.5 抗压强度的测定  27
    2.3.6 吸水率的测试  27-28
    2.3.7 软化系数的测试  28
    2.3.8 导热系数的测试  28-29
  2.4 发泡石膏轻质保温内隔墙条板的性能测试方法  29-30
第三章发泡石膏材料的制备工艺研究  30-46
  3.1 发泡剂的研究  30-35
    3.1.1 发泡剂的起泡原理  30-31
    3.1.2 发泡剂的性能及石膏发泡剂的确定  31-35
  3.2 缓凝剂的影响及机理分析  35-38
    3.2.1 柠檬酸  35-36
    3.2.2 硼砂  36
    3.2.3 纤维素  36-37
    3.2.4 明胶  37-38
  3.3 稳泡剂对发泡石膏性能的影响及机理分析  38-42
  3.4 泡沫掺量对发泡石膏性能的影响及机理分析  42-44
  3.5 小结  44-46
第四章发泡石膏材料的改性研究  46-58
  4.1 掺加无机粉料对发泡石膏材料的改性研究  46-50
    4.1.1 掺加快硬硫铝酸盐水泥对发泡石膏材料的改性及机理分析  46-48
    4.1.2 掺加粉煤灰对发泡石膏材料的改性及机理分析  48-50
  4.2 掺加有机高分子乳液防水剂对发泡石膏材料的改性研究  50-56
    4.2.1 掺加VAE乳液、苯丙乳液对发泡石膏材料的改性及机理分析  50-53
    4.2.2 自制高分子乳液复合防水剂对发泡石膏材料改性及机理分析  53-56
  4.3 发泡石膏材料的改性方案  56
  4.4 发泡石膏材料的性能研究  56-57
  4.5 小结  57-58
第五章纤维增强石膏发泡材料的制备与性能研究  58-63
  5.1 试验内容  58-59
  5.2 聚丙烯纤维/发泡石膏复合材料制备工艺研究  59-62
    5.2.1 聚丙烯纤维的掺加工艺  59-60
    5.2.2 聚丙烯纤维的掺加尺寸  60-61
    5.2.3 聚丙烯纤维的掺加对复合材料性能的影响及机理分析  61-62
  5.3 小结  62-63
第六章纤维增强石膏发泡轻质保温内隔墙板的研究与应用  63-67
  6.1 纤维增强石膏发泡轻质保温内隔墙板制备工艺的研究  63-65
    6.1.1 纤维增强石膏发泡轻质保温内隔墙板的生产工艺流程  63
    6.1.2 纤维增强石膏发泡轻质保温内隔墙板的性能指标测试  63-65
  6.2 纤维增强发泡石膏轻质保温内隔墙板的应用研究  65-66
    6.2.1 应用存在的问题和施工防治措施  65-66
    6.2.2 成品保护及注意事项  66
  6.3 小结  66-67
第七章结论与展望  67-69
  7.1 结论  67-68
  7.2 今后工作建议  68-69
参考文献  69-73
致谢  73-74
附录  74-75

发泡石膏轻质墙体材料的制备与性能研究

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