论文总字数：16991字

摘 要

随着社会的发展，能源日益紧张，而建筑能耗占据了社会总能耗近50%。我国现有建筑中95%以上为高能耗建筑，因此建筑节能迫在眉睫。建筑围护结构对于能耗有着重要影响，可通过改善围护结构减少夏季热量的输入和冬季热量的流失。轻质陶瓷作为新型外墙保温材料，具有导热系数低、保温效果好等优点，但是因多孔的结构导致其强度较低，所以提高轻质陶瓷的强度是一个重要的研究方向。本文对于轻质陶瓷的热导率和强度的影响因素进行了分析，通过对气孔的引入、轻质陶瓷的制备方法及强度的增高进行研究，寻找出一条制备高强度轻质陶瓷的设计思路。

关键词：轻质陶瓷；外墙保温；热导率；强度；气孔；制备方法

Abstract

With the rapid economic development today, energy is increasingly scarce, but under such circumstances, building energy consumption accounts for nearly half of China's total energy consumption.More than 95% of the houses in our country now consume too much energy, so we need to reduce the energy consumption of houses.Building envelope has an important impact on energy consumption, which can be improved to reduce heat input in summer and heat loss in winter。Lightweight ceramics appear in front of people as a new thermal insulation material because of its porous interior, low density and good thermal insulation performance.However, the porous structure of lightweight ceramics results in lower strength.Therefore, how to improve the strength is very important.This paper explores the relationship between thermal conductivity and strength, studies the introduction of pores, the preparation method of lightweight ceramics and the increase of strength, and finds out a design idea for preparing high-strength lightweight ceramics.

Key Words：Light ceramic; external wall insulation; thermal conductivity; strength; air hole; preparation method

目 录

第1章 绪论 1

1.1建筑节能重要性 1

1.2外墙保温材料现状 1

1.3本论文研究目的及意义 3

第2章 高强度轻质陶瓷影响因素 4

2.1 保温材料隔热机理 4

2.2 保温材料热导率影响因素 4

2.2.1 体积对热导率的影响 4

2.2.2 气孔尺寸对热导率的影响 5

2.2.3 显微结构对热导率的影响 6

2.2.4 保温材料组分对热导率的影响 6

2.3保温材料对强度的影响因素 6

2.3.1 孔结构对强度的影响因素 7

2.3.2结合剂对强度的影响 8

第3章 高强度轻质陶瓷制备思路 10

3.1 气孔的制备及影响因素 10

3.1.1 燃尽物法 10

3.1.2 发泡法 10

3.1.3 多孔材料法 12

3.1.4 颗粒堆积法 12

3.1.5凝胶注模法 13

3.2提高轻质陶瓷强度 13

3.2.1纤维补强 13

3.2.2选用合适的气孔引入方法 13

3.2.3减小气孔尺寸 13

3.2.4原料组成 14

3.3高强轻质陶瓷制备思路 14

第4章未来展望 16

参考文献 17

致谢 18

第1章 绪论

1.1建筑节能重要性

随着社会不断发展，我国城镇化速度加快，多层以及高层建筑越来越多，建筑能耗也在大幅度上升。目前，我国建筑行业及建筑物消耗能源已占全国能耗的三分之一，每年建筑材料的生产及相关行业也会产生巨大的能耗,建筑总能耗已达全国能源总消耗的47%左右。在我国，已有建筑物的建筑面积已多达400多亿㎡,其中绝大部分为高能耗建筑，并且每年新增建筑近20亿㎡,其中94%以上仍是高能耗建筑^[1]。

在我国，单位建筑面积采暖所需能量是世界上条件相近的其他国家的3倍以上。虽然我国愈发重视建筑节能，但我国节能建筑占比仍然很少。我国在能源发展过程中主要存在以下几个问题^[2]:

1. 我国随能源量多，但人数也多，人均能源拥有量低：

（2)我国能源储备以煤矿为主，占全国能量储备的70%左右,全国煤矿年消耗量已超过14亿吨;

（3)能源分布与经济发展和人口分布不匹配。

（4)存在能源浪费以及对节能不够重视的现象，能源利用率低，

能源的短缺以及建筑物庞大的能耗，对于我国经济的发展已然成为一种制约。因此,对于建筑物进行节能优化就显得十分必要。

建筑节能不仅是具有节能、环保等社会效益，而且因其较普通建筑有着更高的舒适度，因而受到市场的青睐。建筑节能是一项庞大的工程,涉及到许多方面，例如建筑节能设计、节能材料、施工工艺和等方面。其中建筑节能的设计至关重要,可以减少建筑施工以及建筑物使用的能耗，而建筑节能的设计相当大一部分是建立在绿色节能材料之上。因此我们应该通过研究及尝试，使建筑设计既符合建筑学原理，又符合节能原则。

1.2外墙保温材料现状

建筑物的使用能耗主要是为了弥补通过墙体、门窗等结构的热量的传递，在此传热量中,墙体传热量约占60%左右;。一般来说，通过改善墙体结构耗费费用仅占4%左右,而对于能耗的节约效果却可达到20%~40%。改善建筑围护结构的导热性能,可以减少房屋内外之间热量的传递,使建筑的热环境得到改善,从而减少建筑的能源消耗。因此，对外墙进行节能化改造对于提高建筑物节能的效率具有十分重要的作用^[2]。

目前市场上常见的墙体保温的方式有夹心保温、内墙保温和外墙保温三种保温方式。其中以外墙外保温技术与其他建筑节能技术相比,外保温方式基本消除热桥的影响,节约保温材料使用，成本较低，具有良好的建筑节能效果。因此外保温技术的发展较快，各种外墙保温技术体系的应用研究也越来越被人们所重视^[3]。

外墙保温节能材料属于保温绝热材料。保温绝热材料. 是阻滞热流传递的材料，又称为热绝缘材料。隔热材料分为多孔材料、真空材料和热反射材料三类，既包括保温材料也包括保冷材料。在不影响光线传播的同时可以将热量反射出去以达到阻碍热量传递的效果的材料称之为热反射材料。多孔材料因为内部具有较多孔隙，孔隙内充斥着空气，而空气的导热系数很低，仅有0.023W/m·k，因而具有较好的隔热效果。真空隔热材料是通过内部抽为真空，没有热传导和热对流的介质进而达到保温效果。外墙保温作为保证建筑节能的一种有效措施主要是依靠隔热材料作为建筑围护的保温材料。目前常见隔热材料有以下几种^[3]：

（1）岩(矿)棉是无机矿物棉。岩(矿)棉燃烧性能为A,价格低廉，在满足保温绝热性能的同时还有着良好的隔音效果。但岩(矿)棉的质量参差不齐，不适合大规模施工。岩棉具有较高的吸水率，一方面在南方多雨地区容易吸水增加自重造成垮塌，另一方面在气温较低的地区和季节，孔隙中的水分会结冰膨胀，造成保温材料的开裂。玻璃棉性质与该材料类似，但手感及质量较好，同时成本也高。

（2）EPS板又名泡沫板、是以聚苯乙烯树脂为主要原料由含有挥发性液体发泡剂的可发性聚苯乙烯珠粒，经加热预发后在模具中加热成型的白色物体。由于该材料内部有众多微小闭气孔，气孔中充斥着气体，因此他的密度小、导热系数低、抗冲击性能好，尺寸精度高‘结构均匀。EPS板在具有良好保温效果的同时，也有着以下这些缺点：1.由于该物质是高分子材料，随着时间推移会老化变脆，因此使用年限有限。2.易燃、有毒。即使添加阻燃剂后，燃烧性能仅仅达到B级，燃烧产生的烟雾中具有毒性。在外墙保温发生火灾中，聚苯乙烯泡沫保温板占95%。3.需要挂网，施工繁琐，工期长。

（3）聚苯颗粒保温砂浆是以聚苯颗粒为轻质骨料与聚苯颗粒保温胶粉料按照一定比例配置而成的有机保温砂浆材料。具有导热系数小、隔热效果好；重量轻，强度高，抗雨水冲击能力强；施工方便等优点。该材料在建筑现场加水混合均匀后即可使用。建筑内墙外墙保温均可使用，且保温效果较好但是其拥有吸水率高，燃烧性能仅有B2级，阻燃性能差等缺点。同时有机砂浆作为外墙涂料使用范围较小，不适用日常时间较长地区，防止因日照加速老化，缩短其使用寿命。

（4）玻化微珠作为一种无机材料，是一种新型保温材料。其内部具有很多气孔，因而具有密度低、保温效果好、吸音等优点，同时因为其表面玻化，适用范围广，具有一定的强度。该材料可替代珍珠岩等轻质骨料在生产中的应用。在建材行业中，该材料因具有一定强度，作为轻质骨料，可提高浆料的和易性坯体强度强度，减少烧成收缩，提高产品综合性能，降低了保温材料生产成本。玻化微珠制备的砂浆具有早期强度值提升快的特点，因而可以缩短抹灰时间，提高施工效率。但玻化微珠保温料浆吸水性大，具有一定的收缩率，粘结性不高，强度与导热系数相矛盾，使其成为致命缺陷。由于玻化微珠质量参差不齐，且该材料的性能极度依赖施工质量，若施工质量不符合设计标准，将带来巨大的安全隐患，因此该材料曾一度在国外被禁止使用。

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