輕質隔熱陶瓷磚的研究

羅淑芬 張國杰 楊建明 潘耀雄

摘 要：我國各種建筑的總面積已經(jīng)達到400億m2以上，并且每年新竣工房屋面積為16～20億m2，其中絕大多數(shù)建筑的外墻沒有進行隔熱保溫處理。隔熱保溫陶瓷外墻磚具有導熱系數(shù)低、強度高、防火、抗雨水滲透、美觀和經(jīng)久耐用等優(yōu)點，能夠極大地降低建筑能耗，對于我們實現(xiàn)節(jié)能的目標具有非常重要的意義。本文主要研究了添加劑對吸水率、抗壓強度、氣孔率等方面的影響，并分析了燒成溫度對氣孔率、抗壓強度的影響，研制出了導熱系數(shù)在0.30W/M·K以下，抗壓強度在10MPa以上的輕質隔熱陶瓷磚。

關鍵詞：陶瓷磚；隔熱；導熱系數(shù)；氣孔率

1 引言

建筑陶瓷具有強度高、防火、耐腐蝕、抗雨水滲透、美觀和經(jīng)久耐用等性能。目前，我國的陶瓷墻地磚產(chǎn)量已經(jīng)達到45億m2左右，其中有大約一半用于內(nèi)外墻的鋪貼。但是普通建筑陶瓷在室溫的導熱系數(shù)一般為1W/m·K左右，空氣的導熱系數(shù)為0.025W/m·K。顯然，如果適當提高陶瓷墻地磚的氣孔率，并且是以小的閉合氣孔為主，則其導熱系數(shù)會明顯降低，成為良好的隔熱材料。在能源相對緊缺的今天，一方面，研究具有較高的強度、抗?jié)B透性強、導熱系數(shù)遠低于現(xiàn)有墻面磚的隔熱保溫墻面磚對于建筑物的節(jié)能具有非常重要的意義；另一方面，該產(chǎn)品的研究開發(fā)也為我國建筑陶瓷產(chǎn)品的高性能化和多功能化開拓新的途徑，為利用高新技術改造傳統(tǒng)優(yōu)勢產(chǎn)業(yè)作了示范。本文以工業(yè)廢渣為主要原料制備導熱系數(shù)低、強度高的輕質隔熱陶瓷磚，并研究了添加劑和燒成溫度對吸水率、抗壓強度、氣孔率等方面影響，并研究了導熱系數(shù)與容重的關系。

2 實驗部分

2.1原料

本實驗以工業(yè)廢渣為主要原料，以膨潤土、河道淤泥、玻璃粉等為輔助原料，并增加適量的分散劑三聚磷酸鈉和增塑劑羧甲基纖維素，制備出具有高性能隔熱性能的陶瓷磚。

2.2樣品制備

根據(jù)各種化學成分對陶瓷燒成時低共熔點的形成、液相量、粘度等影響機理，研究出有利于生成微細氣孔的添加劑配方。將復合添加劑加入到該配方中，在不同的溫度和燒成時間條件下，獲得添加劑、氣孔率、氣孔大小和分布、燒成溫度和時間、陶瓷強度之間的關系。其主要工藝流程為：將研制好的基礎配方原料、復合添加劑、外加0.5%三聚磷酸鈉，混合球磨，其中料:水=1:0.45；過250目篩余為2%～2.5%，烘干過篩并造粒；干壓成形、干燥、燒成；獲得60mm×240mm×8mm規(guī)格的陶瓷磚。

3 實驗結果分析與討論

3.1添加劑用量對吸水率、抗壓強度、氣孔率的影響

經(jīng)過分析，本文對含微細閉氣孔陶瓷的成孔機理、成孔劑以及多孔陶瓷的配方和制造工藝進行了比較深入的研究。探討了添加劑用量對吸水率、抗壓強度、氣孔率的影響，其研究結果如圖1、2所示。

從圖1可以看出，隔熱保溫陶瓷的吸水率與添加劑含量有著一定的關系。當添加劑含量≤1.25%時，吸水率呈下降狀態(tài)；當添加劑含量約在1.25%～3.25%之間時，吸水率保持在0.5%；當添加劑≥3.25%時，吸水率呈上升狀態(tài)。由圖2可知，隨著添加劑用量增加，超過一定程度后，增加了開口氣孔率。因為開口氣孔率增加，導致產(chǎn)品吸水率上升。同時，隨著添加劑含量的不斷增加，隔熱陶瓷磚的抗壓強度則隨之下降。因為添加劑用量增加后，氣孔率并沒有明顯增加，而是氣孔直徑增大，導致抗壓強度的降低。

3.2導熱系數(shù)與體積密度之間的關系

導熱系數(shù)與體積密度的關系如圖3所示。

由圖3可以看出，隨著體積密度的降低，導熱系數(shù)也隨之降低。

3.3燒成溫度對抗壓強度與氣孔率的影響

陶瓷抗壓強度、氣孔率與燒成溫度的關系如圖4、5所示。

從圖4、5可以看出，隨著煅燒溫度的不斷升高，陶瓷的抗壓強度卻不斷下降。當煅燒溫度<1220℃時，氣孔率有明顯增加；當煅燒溫度>1220℃時，氣孔率沒有明顯變化。說明煅燒溫度在1200～1220℃之間，添加劑逐漸分解，形成大部分封閉氣孔，而隨著溫度升高，氣孔并沒增多，而是逐漸增大，導致了產(chǎn)品強度的急劇下降。

4 結論

（1） 本文所用的復合添加劑的用量為2%～3%時，磚坯的氣孔率和抗壓強度等指標效果最佳。

（2） 本文所采用的煅燒溫度為1210～1230℃時，磚坯效果最佳。

（3） 選用工業(yè)廢渣為主要原料，可制備出導熱系數(shù)在0.3 W/M·K以下，抗壓強度在10MPa以上，吸水率在1%以下的輕質隔熱陶瓷磚。

參考文獻

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