气凝胶水泥复合材料的研究与应用

气凝胶水泥复合材料的研究与应用

李婉秋

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摘要:由气凝胶塑料的特性下手,最先论述了气凝胶原材料的保温隔热和光催化性能,觉得气凝胶可替代一般质量轻石料(如晶石和玻化微珠等)制取质量轻隔热保温湿凝土:次之归纳了气器胶融合砂浆以及复合型混凝土的探索理状,觉得气凝胶砂浆以及复合型混凝土的探索不但可以反映其出色保温隔热性能,也需要结合气凝胶复合材质的光催化性能,制取具备光催化性能的隔热保温隔砂浆;最终给出了以上的方向发展行业仍待克服的一些关键科学问题,选择使用前提下,气凝胶复合型混凝土构造耐用性特点指标与主要参数等。

关键字:气凝胶:超绝缘层材料:砂浆:混凝土:光催化

１ 气凝胶性能科学研究

气凝胶是一种纳米技术多孔结构,一般由二氧化硅构成,它气孔率可达到 ９９相对密度可低到

０３,比表面在５００~１２００m２/g,其导热系数通常是在０其多孔材料及高比表面赋予气凝胶隔热、吸咐、催化反应等特点气凝胶的热传导是由固态导热、汽体导热和辐射源导热３种方法互相配合,与传统保温隔热原材料对比,气凝胶有较低的传热系数以降低成本工业型硅酸钠为硅源,选用溶胶凝胶法在自然压环境下制取了低导热系数０的SiO２气凝胶.康爽以硅酸钠为硅源,提升制取计划方案, 选用两步法胶体溶液Ｇ疑胶制取了传热系数较低的SiO２气凝胶,传热系数为０较一步法减少了28但气凝胶具备很大的间隙使之结构力学性能较弱,选用化学纤维和遮光剂复合型提高是改进气凝胶结构力学性能和隔热保温性能更为合理的路径[１７Ｇ１８].谭僖将化学纤维复合型于二氧化硅气凝胶中,在超临界萃取干躁环境下制取出化学纤维复合型二氧化硅气凝胶原材料,抗拉强度较纯气凝胶可提升约１０倍,传热系数可低到０气凝胶光催化原材料的多孔材料跟高比表面也赋予其粘附和催化反应特点,能够很好的处理光催化设备在运用中的分散及回收利用难题.TiO２气凝胶在催化反应、金属催化剂、电级及吸咐隔热保温等行业有广泛应用市场前景,但纯 TiO２气凝胶易破碎、易煅烧,高温下会降低其比表面.为解决这种缺点,学者将 TiO２气凝胶与SiO２等其它氢氧化物开展复合型.张贵珣[２０]以硅基气凝胶为载体制取 TiO２ＧSiO２复合型气凝胶,不但提升了气凝胶网络架构抗压强度,也提升了 TiO２的比表面,提高气凝胶的光催化性能,从而使它具有憎水,更有助于金属催化剂的回收再利用.

２ 气凝胶砂浆

气凝胶砂浆有出色的保温隔热性能和阻燃性,适合于墙面的保温隔热或涂敷于混凝土表层提升混凝土的阻燃性,一起还可以降低所产生的环境污染,减少对自然生态环境环境污染与人体造成的伤害.现阶段世界各国对气凝胶砂浆的探索归属于初始阶段,最主要的科学研究以硅基气凝胶为主导,关键反映气凝胶砂浆的隔热和阻燃性特性,研究方向还在气凝胶掺入量与砂浆强度传热系数之间的关系.针对气凝胶做为光催化剂复合型砂浆制取光催化砂浆的探索鲜有报道,但气凝胶作为一种具出色光催化性能的纳米复合材料,其融合砂浆做成气凝胶光催化砂浆也是有着宽阔应用价值的研究内容.

2.1 气凝胶防火安全保温隔热砂浆

气凝胶防火安全保温隔热砂浆作为一种新式保温隔热原材料,与传统保温隔热原材料(矿物棉、膨胀珍珠岩板、泡沫等[２３Ｇ２５])相比,它不仅有着不错保温隔热性能,并且也填补了传统式保温隔热材料在防火安全性能层面的不足.与一般防火安全隔热保温砂浆(澎涨珍珠岩保温砂浆、玻化微珠保温砂浆[２６Ｇ２７])对比,气凝胶防火安全隔热保温砂浆具备密度小、传热系数小与整体更美观优势.现阶段针对气凝胶防火安全保温隔热砂浆的探索都集中在混凝土类型、气凝胶掺入量与砂浆强度传热系数之间的关系,针对气凝胶堆积密度对复合型砂浆性能危害未作深入分析.

2.2光催化砂浆

光催化砂浆可作为建筑物建筑立面和环氧地坪收面砂浆的整体面层应用,根据催化反应使污染物质空气氧化,进而净化处理空气.如今在光催化砂浆的实验中,TiO２是采用数最多的光催化剂,科学研究重点就是根据对 TiO２夹杂或复合型等改善方法提升砂浆的光催化高效率,及其光催化剂夹杂方法及掺入量对砂浆的光催化高效率、消毒杀菌和抑菌性能产生的影响.但是对于光催化剂与砂浆融合对砂浆自身强度、耐用性产生的影响都还没系统软件逻辑性解决方案.

３ 气凝胶复合型混凝土

气凝胶可以作为混凝土添加物用以减少混凝土的传热系数,并实现混凝土的轻型和隔热保温.但是由于气凝胶的基本掺合也会降低混凝土的结构力学性能,由此特性,可将气凝胶混凝土用以承重梁,或做为粘结实验试剂应用水泥砂浆.现阶段世界各国对气凝胶混凝土的探索重点在于气凝胶掺入量与混凝土抗压强度、相对密度、含水量和传热系数之间的关系,关键反映气凝胶混凝土的质量轻、隔热保温和防火特性,但是对于气凝胶与混凝土的融合方法、页面融合原理及其气凝胶的增加对混凝土自身的耐用性危害并没有科学研究.与此同时气凝胶做为光催化材料及混凝土结合的科学研究也鲜有报道,气凝胶做为光催化原材料较 TiO２光催化剂较为在融合方法及光催化性能有着许多优点,是一个有创意的研究内容.

3.1 气凝胶质量轻保温隔热混凝土

针对保温隔热混凝土,低导热系数往往需要在混凝土内存有间隙,而混凝土高结构力学强度规定,内部结构更需要的是固态而非间隙,为了满足这一种冲突的要求,必须选用优良冲击韧性和高导热系数的原材料来达到隔热保温混凝土.根据改进气凝胶的结构力学性能,使气凝胶混凝土在具备低导热系数的同时还有良好的结构力学性能。

3.２ 光催化混凝土

光催化混凝土是由喷撒、涂敷等加上技术性将纳米 TiO２引进混凝土表层或内部结构骨料中,使混凝土具备光催化作用溶解污染物质或完成混凝土自清洁性能.光催化混凝土适合于混凝土地面吸咐和溶解空气中的金属氧化物(NOx 和SO２);可用于工程建筑使它具有光催化自清洁作用,在保证工程建筑自身美观与此同时减少对建筑物的维护费用.现阶段世界各国对光催化混凝土的探索主要体现在光催化混凝土的制取及性能评定、光催化溶解污染物质实际效果等多个方面.

结束语

将气凝胶和传统装饰建材砂浆、混凝土紧密结合,可明显减少砂浆和混凝土的传热系数,提高其防火安全保温隔热水平.现阶段针对气凝胶砂浆的探索关键充分体现它质量轻、保温隔热和阻燃性,气凝胶混凝土的探索重点在于气凝胶的加上方法及掺入量、混凝土强度、相对密度、含水量和传热系数关联;光催化砂浆和光催化混凝土制取的共同的特点全是将 TiO２ 粉末状或溶液喷漆在砂浆和混凝土表面,存在的不足是纳米技术TiO２粉末状的比表面较小易团圆进而影响光催化溶解高效率,可将气凝胶做为光催化原材料用于砂浆和混凝土中,运用气凝胶的憎水性特性选用一体化成型方法,制取具备光催化活性的气凝胶砂浆或气凝胶混凝土功能梯度材料具备辽阔的应用价值.

参考文献:

[１]杨健辉,朱利伟,余建雨,等．不同轻质混凝土的强度及耐久性影响因素分析[J]．混凝土,２０１７(７):１３９Ｇ１４３．

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[３]王武斌,赵文辉,苏谦,等．聚丙烯纤维增强泡沫轻质混凝土力学性能试验研究[J]．铁道建筑,２０１７(２):１４６Ｇ１５０．