粉煤灰泡沫玻璃性能分析与孔结构优化研究.pdf

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1、II分类号：密级：公开学号：2015210526单位代码：10759石河子大学硕士学位论文粉煤灰泡沫玻璃性能分析与孔结构优化研究学位申请人申鹏飞指导教师李刚教授王延尉高级工程师申请学位类别专业硕士专业名称工程硕士研究领域建筑与土木工程所在学院水利建筑工程学院中国·新疆·石河子2018年5月StudyonPerformanceAnalysisandPoreStructureOptimizationofFlyAshFoamedGlassADissertationSubmittedtoShiheziUniversityInPartialFu

2、lfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringByShenpeng-fei(Architectureandcivilengineering)DissertationSupervisor:Prof.LiGang&Ir.WangYan-weiMay,2018石河子大学学位论文独创性声明及使用授权声明学位论文独创性声明本人所呈交的学位论文是在我导师的指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含其他个人已经发表或撰写过的研究成果

3、。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中作了明确的说明并表示谢意。研究生签名：时间：2018年6月4日使用授权声明本人完全了解石河子大学有关保留、使用学位论文的规定，学校有权保留学位论文并向国家主管部门或指定机构送交论文的电子版和纸质版。有权将学位论文在学校图书馆保存并允许被查阅。有权自行或许可他人将学位论文编入有关数据库提供检索服务。有权将学位论文的标题和摘要汇编出版。保密的学位论文在解密后适用本规定。研究生签名：时间：2018年6月4日导师签名：时间：2018年6月4日摘要泡沫玻璃属于A级难燃多孔轻质保温材料，其孔隙结构

4、直接影响到材料隔热保温性能，而外加剂种类及用量、原材料配比、发泡温度和时间会对孔隙产生直接影响。本论文研究以粉煤灰和玻璃粉为主要原料，并添加适量碳酸钠、磷酸三钠、硼砂等外加剂，制备泡沫玻璃，并对制品的力学性能、表观密度、孔径、导热系数等物理性能指标进行了测定并对其孔隙结构进行表征。首先研究了外加剂种类及掺量对粉煤灰泡沫玻璃物理性能的影响，确定外加剂的最优掺量；其次采用正交试验方法，研究最佳的泡沫玻璃制备工艺；最后运用ANSYS软件模拟分析了泡沫玻璃孔隙率、孔径、厚度对其导热性能的影响。具体的研究内容与结论如下：（1）采用单因素试验探讨

5、不同掺量的外加剂对泡沫玻璃性能的影响，结果表明：以磷酸三钠作为稳泡剂时，随其掺量的增加，泡沫玻璃的表观密度、导热系数呈减小趋势，孔隙率不断增大，试样孔径在1-3mm范围分布相对较为均匀，其平均孔径为1.1mm；综合考虑泡沫玻璃各性能指标，磷酸三钠掺量在4%时，制得的泡沫玻璃试样性能较为理想。（2）采用单因素试验探讨不同掺量的碳酸钠对泡沫玻璃性能的影响，结果表明：随着碳酸钠掺量的增加，粉煤灰泡沫玻璃的导热系数、力学强度、表观密度等物理性能指标总体呈下降趋势；气泡相互吞并的现象格外明显，导致孔隙率不断增大，连通孔增多；碳酸钠掺量为5%时，

6、制备的泡沫玻璃性能较好，导热系数为0.0735W/（m·K），抗压强度为1.58MPa，抗折强度为0.75MPa，表观3密度为0.276g/cm。（3）采用正交试验研究粉煤灰掺量、碳酸钠掺量、发泡温度、发泡时间四个因素共同影响下粉煤灰泡沫玻璃性能的变化趋势，结果表明：粉煤灰掺量对试样的抗压强度、孔隙率和导热系数影响最大，碳酸钠掺量对泡沫玻璃的抗压强度影响最小；根据极差分析和方差分析，兼顾降低能耗与烧制成本综合考虑，选定制备粉煤灰泡沫玻璃试样的最佳试验方案为：粉煤灰掺量25%、碳酸钠掺量4%、发泡温度为850℃和发泡时间为20min。（

7、4）利用有限元分析软件ANSYS模拟分析了泡沫玻璃试样孔径、样品厚度和孔隙率与材料导热性能的关系，结果表明：当孔隙率为一定值时，导热系数随着孔径的增大整体上呈减小的趋势，而不同的孔隙率下泡沫玻璃的导热系数随孔径变化并不相同；当泡沫玻璃样品的厚度为一定值时，随着孔隙率的升高，泡沫玻璃试样热阻增大，其保温隔热性能逐渐提高；泡沫玻璃材料内部气孔分布越均匀、排列越整齐，材料热阻越大，相应地其保温性能越好。关键词:泡沫玻璃；力学性能；导热系数；孔隙；ANSYSIAbstractFoamglassisaflameretardantporousli

8、ghtweightthermalinsulationmaterialofClassA,itsporestructuredirectlyaffectsthethermalinsulationperformanceofthe