基于国内外研究现状,根据最佳配合比制备气凝胶保温砂浆,研究相关因素对其导热系数的影响。以郑州市某座高层住宅楼为例,对比分析了气凝胶砂浆保温体系与玻化微珠砂浆保温体系的建筑能耗。研究发现,气凝胶保温砂浆导热系数随着温度的提高而增大,并且与其干表观密度呈现线性增加的趋势;与玻化微珠砂浆保温体系建筑物相比,气凝胶砂浆保温体系建筑物的单位面积耗煤量与单位面积采暖费均降低18%。

以石蜡/膨胀石墨复合相变材料为功能组分,制备出具有蓄热调温功能的保温砂浆。利用SEM分析了复合相变材料的微观形貌,测试了相变保温砂浆的抗压强度、软化系数、导热系数和调温蓄热等技术性能。结果表明,随着相变膨胀石墨掺量的提高,砂浆28d抗压强度逐渐降低,软化系数则先增加后降低;热导率较高的膨胀石墨提高了石蜡的热交换效率,使保温砂浆具有较好的调温蓄热能力。

陶瓷微珠具有质轻、导热系数低的特点,目前主要应用于建筑反射隔热涂料中,采用热线法导热系数仪测试其导热系数为0.0350W/(m·K),比玻化微珠和膨胀珍珠岩导热系数低20%~30%,干密度为78kg/m^3,有利于制备轻质高强、保温性能好的保温砂浆。为降低保温砂浆的导热系数,通过复掺少量陶瓷微珠和聚苯颗粒,制备的保温砂浆的干密度为228kg/m^3,28d抗压强度为0.4MPa,导热系数为0.060W/(m·K),除干密度稍偏高外,其它主要性能指标满足GB/T 10303—2001《膨胀珍珠岩绝热制品》中200号优等品标准要求。

在前期正交试验配合比的基础上,进行单掺小麦秸秆试验,研究了小麦秸秆掺量对复合保温砂浆干密度、抗压强度、抗折强度、折压比、线收缩率、导热系数、吸水率等性能指标的影响。试验结果显示,随秸秆掺量增加,保温砂浆干密度、抗压强度、抗折强度、折压比先增大后减小,导热系数减小,保温性能增强。秸秆掺量为24%时,各项性能指标除干密度外基本能满足Ⅱ型保温砂浆要求。对于掺有小麦秸秆的保温砂浆,导热系数与吸水率相关性强,相关系数为0.934,可以由保温砂浆的吸水率来估算其导热系数。为玻化微珠-小麦秸秆复合保温砂浆配合比进一步优化提供了依据。

通过在聚苯乙烯颗粒保温砂浆中复掺矿粉与粉煤灰的试验研究,建立了强度与容重之间的关系,找出了保温与强度相对较好的砂浆配比。试验结果表明,随着粉煤灰与矿粉掺量的增加,保温砂浆早期强度下降,后期强度增长较快,但在矿粉掺量为20%,粉煤灰掺量在30%时,保温砂浆出现强度相对较高,容重相对较低的情况,满足了保温砂浆最佳配比的要求。

通过正交试验,研究了膨胀珍珠岩与玻化微珠复合骨料、粉煤灰、聚丙烯纤维和引气剂对保温砂浆的物理、力学性能以及保温性能的影响。用膨胀珍珠岩与玻化微珠按适宜比例配合组成复合骨料来制备保温砂浆,可有效改善骨料颗粒级配,降低砂浆的干密度,提高强度。掺加粉煤灰,不仅可降低砂浆的干密度,而且可有效降低成本。在砂浆中掺入聚丙烯纤维可有效提高砂浆的抗折强度。引气剂的掺入可以进一步降低砂浆的干密度,改善其保温性能,同时也可提高砂浆的流动性。