基于外墙保温应用的泡沫石膏制备及嵌生稳泡机理研究

Calcined gypsum is internationally regarded as green energy-saving materials because of its characteristics of light weight, fire prevention, energy saving and no harmness, and thus mainly used for interior decoration materials. Due to the poor water resistance and insulation performance is insufficient, calcined gypsum can not be used as the exterior wall thermal insulation materials. How to improve the strength, water resistance, set performance of the calcined gypsum, reduce the thermal conductivity through the component phase, structure inter-embed of hydration products and optimized porosity, and low heat bridge effect caused by the continuity and integrity of gypsum plaster , so that modified gypsum can achieve high performance heat preservation material requirements and be used to take instead of the flammable EPS board of the popular thermal insulation system partly or completely. This is undoubtedly one scientific problem of innovation for wall energy-saving materials. On the ideas of component phase and structure inter-embed of hydration products, we will modify the calcined gypsum by adding compound admixture and foaming agent in basic gypsum materials to find the way of improving bonded strength, waterproof, fireproof and insulation performance of gypsum. We will try to not only explore the mechanism of compound admixture modifying gypsum, but also reveal the intrinsic relations among the properties, hydrated phase composition and hardened paste structure in the project. This is very important to provide the important theory basis and method guidance for preparing a new exterior wall thermal insulation material of energy saving, being environmentally friendly and low carbon.

建筑石膏具有质轻、防火、节能和无害等特点,是国际上推崇发展的节能型绿色材料，主要用作室内装饰材料。由于耐水性差和保温性能不足，不能用作外墙保温材料。如何在对建筑石膏的强度、耐水性和凝结性能进行有效改性的基础上，通过组成复合和水化产物的相嵌生使石膏的硬化体具有优化的泡沫孔结构，从而使石膏制品的导热系数大幅降低，达到高性能保温材料的要求，而且泡沫石膏铺贴的连续性和整体性能够降低热桥效应，可以部分或全部代替目前外墙保温系统采用的聚苯板等易燃、高碳的保温材料，无疑是一项对墙体保温材料具有重大革新意义的研究课题。本项目基于组成复合和相态嵌生的原理，以建筑石膏为基材，通过筛选添加复合改性助剂和发泡组分，探索粘结牢固、耐水和保温性能优良的可用于外墙保温材料的泡沫石膏配制参数，揭示复合助剂改性泡沫石膏的水化作用和嵌生稳泡机理，为建筑节能制备低碳、环保、经济的石膏基外墙保温材料提供重要的理论基础和技术途径。

建筑石膏具有质轻、防火、节能和无害等特点,是国际上推崇发展的节能型绿色材料，主要用作室内装饰材料。由于耐水性差和保温性能不足，不能用作外墙保温材料。如何在对建筑石膏的强度、耐水性和凝结性能进行有效改性的基础上，通过组成复合和水化产物的相嵌生使石膏的硬化体具有优化的泡沫孔结构，从而使石膏制品的导热系数大幅降低，达到高性能保温材料的要求，而且泡沫石膏铺贴的连续性和整体性能够降低热桥效应，可以部分或全部代替目前外墙保温系统采用的聚苯板等易燃、高碳的保温材料，无疑是一项对墙体保温材料具有重大革新意义的研究课题。本项目基于组成复合和相态嵌生的原理，以建筑石膏为基材，通过筛选添加复合改性助剂和发泡组分，试验研究了粘结牢固、耐水和保温性能优良的可用于外墙保温材料的泡沫石膏配制参数，揭示了复合助剂改性泡沫石膏的水化作用和嵌生稳泡机理。在此基础上，还进行了嵌装相变储能材料的保温石膏的制备和性能研究，在充分对比研究后选取了正十八烷、十二醇、相变蜡、脂肪酸和无机共晶盐为相变组分材料，通过熔融共混法制备了一元至四元组成的热工性质较优的相变材料，并使用氨基树脂为封装胶囊材料对相变材料进行有效封装。采用建筑石膏为基材，以硫铝酸盐水泥、硅酸盐水泥、双氧水、硬脂酸钙、熟石灰、缓凝剂、催化剂为复合组分，试验研究了水胶比、硅酸盐水泥掺量、双氧水掺量、缓凝剂掺量对发泡石膏的力学性能、耐水性能和保温性能的影响，根据功效系数法得出了综合性能较优的发泡石膏的配制参数。最后应用直接加入法和浸泡法成功制备了嵌装相变材料的发泡石膏保温材料，研究并明确了嵌装相变材料的发泡石膏保温材料的基本性质。本项目的研究成果将为建筑节能制备低碳、环保、经济的石膏基外墙保温材料提供重要的理论基础和技术途径。