
上传时间:时间:2024-10-08 10:37:42
摘要:为改善包裹聚苯乙烯颗粒发泡水泥保温材料的力学性能,在基础配方工艺上额外掺加聚丙烯纤维,并分析发泡水泥保温材料采用不同掺加方式、掺加不同质量分数聚丙烯纤维后的力学性能差异。研究结果表明:聚丙烯纤维的最佳掺加方式为先掺法,纤维质量分数为0.8%时保温材料的力学性能达到最佳值;掺入最佳质量分数聚丙烯纤维后发泡水泥保温材料养护3、28 d的抗折强度分别提升至0.31、0.53 MPa,3、28 d的抗压强度分别提升至0.48、1.03 MPa。
当前各行业中能源消耗占比最大的行业依旧以建筑业、工业和交通运输业为主,而随着建筑行业规模不断扩大,建筑结构高度日益提升,能耗占比也在随之增加。目前住宅能耗总量中建筑制品的生产占比已达到20%~40%[1],这也是目前很多国家在节能减排战略规划中不断提升建筑工程节能重要性的原因所在。建筑结构室内和外界环境之间通过建筑外围结构产生热传递,这也是引发能源消耗的关键环节所在[2],这就对外围结构保温材料的性能提出了高要求,其除了具备优异的保温特性以避免发生热传递外,也需满足作为围护结构的力学性能要求[3]。发泡水泥是一种通过化学方式制备的水泥基轻质多孔保温材料,该类材料应用于建筑工程中能够达到保温、隔热效果,阻燃性能良好的同时也能够起到隔声效果,具有良好的节能环保特点,目前已开始应用于部分建筑保温施工实践中[4,5]。
包裹聚苯乙烯颗粒的发泡水泥制品具有异于常规材料的泡孔结构,其中填充有大量聚苯乙烯颗粒,能够在质量较小的同时获得良好的力学强度性能,并具有良好保温隔热性能。其制备过程中所用主要材料为聚苯乙烯颗粒、发泡水泥,制备简便且材料易得。但常规发泡水泥制品不仅吸水率较高,同时韧性较差也容易开裂,力学强度性能往往不够理想[6,7],而聚丙烯纤维的掺入能够通过牵引效应大幅提升发泡材料的断裂强度,因此加入定量纤维可以提高保温浆体的抗裂强度,有效改善发泡水泥制品的力学性能。娄东等[8]设计试验分析了轻质水泥基发泡保温材料韧性的主要影响因素,并通过电子显微镜等方式观察了不同聚乙烯醇纤维条件下发泡材料的微观结构差异,结果显示,掺入适量聚乙烯醇纤维后发泡材料微观状态得到显著改善,同时材料韧性也得到有效提升。侯星等[9]依托物理发泡工艺制备水泥基轻质发泡保温材料,并探究了不同工艺条件、不同玻璃纤维掺量条件下发泡保温材料的微观孔洞结构,结果显示不同玻璃纤维掺量条件下材料微观孔洞状态存在明显差异。李静等[10]分析了聚苯乙烯颗粒经过化学发泡工艺所制备的保温材料中掺入不同聚乙烯纤维后的性能差异,并探究了超高分子质量聚乙烯纤维调节发泡材料的基本原理。
聚丙烯纤维是由聚丙烯经特殊工艺加工制备的高强度束状纤维,该类纤维材料具有良好的抗微生物特性,同时自身韧性良好、力学强度优异,非常适用于房屋外围结构材料的性能增强。本文制作了包裹聚苯乙烯颗粒的发泡水泥保温材料,并探究了聚丙烯纤维对发泡水泥轻质保温墙体材料力学性能的影响,确定了合理的纤维掺加方式和掺量,为发泡水泥轻质保温墙体材料的应用提供了一定的理论指导。
1、试验
1.1原材料
水泥:普通波特兰水泥,强度等级为42.5R级。聚苯乙烯颗粒:采购自青岛某建材公司。化学发泡剂:自制。稳泡剂:质量分数6%的聚乙烯醇溶液。聚丙烯纤维:采购自山东某化纤制品公司。
1.2保温板基础试验配方的确定
根据经验及试验确定保温板基础试验配方(以100 g水泥为基准),具体如表1所示。为便于本次试验开展,额外加入了一定量的早强剂和CaO。其中,早强剂用于加快水泥水化反应,提高早期强度;CaO用于调节发泡水泥的密度。以该配方为依据制作保温板,抗压强度和抗折强度分别为0.46 MPa和0.24 MPa,符合标准要求的指标。
表1基础试验配方
2、试验结果与分析
2.1纤维掺加方式
制备保温板时,根据生产中聚丙烯纤维的掺加顺序可分为先掺法和后掺法,两种方式的具体应用工艺分别如图1、2所示,两种方式制备的保温板的性能差异对比结果如表2所示。
图1先掺法
图2后掺法
表2不同掺加方式下保温板性能对比
由表2结果可得:采用先掺法掺入聚丙烯纤维后制得的保温板养护3 d的抗折强度和28 d的抗压强度分别为0.27 MPa和0.47 MPa,相比后掺法提高了18.52%和12.77%。这说明采用先掺法掺入聚丙烯纤维所制备的保温板具有更优异的抗压强度和抗折强度,建议试验及工程实践中采用先掺入纤维的方法。
为探究先掺法和后掺法制备的保温板之间强度差异来源,取样两种方式制备的保温材料断裂口处材料并进行微观分析,结果显示先掺法制备的保温材料中纤维分布以单根均匀分布为主,相邻纤维之间极少存在粘连等情况,究其原因在于采用先掺法制备材料时,水泥粉末和纤维材料在搅拌过程中逐渐分布均匀,打散了受静电影响而相互吸附的纤维。而采用后掺法加入纤维材料时,聚丙烯纤维分散均匀性难以得到有效保障,聚丙烯纤维自身为束状纤维,和水泥之间具有良好黏结性能,而未提前做好分散处理则会导致受水浸润作用后纤维相互粘连,发生团聚现象,限制了纤维的作用。
2.2纤维质量分数
在0~1.4%的纤维质量分数,以每0.2%为一个梯度分别掺入聚丙烯纤维并制作保温材料,测定不同组保温材料的力学性能,所得结果如图3所示。
图3保温材料的强度曲线
由图3(a)可知:保温材料养护3 d抗压强度、抗折强度在掺入一定量纤维时均随纤维质量分数的增大而逐渐提升,但当纤维质量分数提升至0.8%以上时强度反而有所降低;养护3 d抗压强度、抗折强度在纤维质量分数为0.8%时分别达到0.48 MPa和0.31 MPa。究其原因在于:纤维质量分数增大至一定程度后容易集聚成团,反而削弱了纤维的作用。因此建议使用纤维质量分数0.8%以平衡经济成本和应用性能。
由图3(b)可知,保温材料养护28 d的抗折强度、抗压强度随纤维质量分数增大的发展趋势与3 d的大致相似,当纤维质量分数为0.8%时,保温材料养护28 d的抗压强度、抗折强度分别为1.03 MPa和0.53 MPa。
3、结语
(1)对于发泡水泥轻质保温墙体材料,在掺入聚丙烯纤维进行性能改善时,采用先掺入纤维制备的保温材料具有更强的力学性能水平,其中养护3d的抗折强度和28 d的抗压强度提升幅度分别为18.52%和12.77%,推荐试验和工程实践中采用先掺加纤维的方法。
(2)为更好地改善建筑用发泡水泥保温墙体材料的力学性能,建议工程实践中采用质量分数0.8%作为聚丙烯纤维的掺量。
参考文献:
[1]姬颖,连会会,陈永保,等.基于庞大算例变量提取的办公建筑能耗预测方法及应用[J].北京工业大学学报, 2023, 49(3):386-394.
[2]修蓬岳.建筑围护结构对夏季室内热环境影响及节能降温方式研究[D].济南:山东大学, 2022.
[3]吴晅,户澳文,徐芳强,等.相变储热材料应用于建筑围护结构的研究现状和发展趋势[J].化工新型材料, 2023, 51(3):25-30.
[4]王圣怡,朱然,占羿箭. PVA纤维轻骨料混凝土的力学性能及抗压强度尺寸效应研究[J].混凝土与水泥制品, 2022(6):46-52.
[5]李雨珊,尹世平,徐世烺,等.工程水泥基复合材料与发泡式聚苯乙烯保温板的界面黏结性能[J].复合材料学报, 2022, 39(11):5251-5263.
[6]吴子豪,王武祥,刘晓通,等.硅灰对超轻水泥基复合保温材料性能的影响[J].硅酸盐通报, 2021, 40(12):4030-4036.
[7]刘海顺,罗志明,程亚军,等.粉煤灰纤维架构弹性保温隔热材料的研究[J].混凝土与水泥制品, 2021(2):65-68.
[8]娄冬,曹京京.高韧性轻质硫铝酸盐水泥基发泡保温材料的制备及性能研究[J].新型建筑材料, 2016, 43(11):79-82.
[9]侯星,薛群虎,萧礼标,等.影响水泥基发泡保温材料孔结构的因素研究[J].硅酸盐通报, 2015, 34(8):2325-2329.
[10]李静,李国忠,李小龙.超高分子量聚乙烯纤维增强水泥基轻质墙体保温材料的试验研究[J].粉煤灰, 2015, 27(2):35-37.
文章来源:王臣林.建筑保温用掺聚丙烯纤维发泡水泥制品的力学性能[J].合成纤维,2024,53(06):82-84.
近年来,急诊科作为医院救治急危重症的"前沿阵地",却因高强度工作与薪酬倒挂问题陷入"人才荒"。数据显示,三级医院急诊科医生三年内离职率高达62.7%,护理队伍同样面临"招不来、留不住"的困境。这一现象被业内形象地称为"急诊科塌方",直接威胁到突发公共卫生事件的应急响应能力。在此背景下,卫健委近期出台的薪酬保障新规,犹如一剂强心针,试图扭转这一困局。薪酬红线:从"洼地"到"保底"的质变新规明确要求急...
近日,国家疾病预防控制局与国家卫生健康委员会联合印发的《登革热防控方案(2025年版)》正式实施,标志着我国对登革热这一急性蚊媒传染病的防控进入科学化、系统化新阶段。该方案以“预防为主、防治结合”为核心原则,通过多部门协作和全链条管理,构建覆盖监测、处置、宣教的立体防线,为公众健康提供更坚实的保障。蚊虫控制:切断传播链的关键环节作为登革热的主要传播媒介,伊蚊的密度直接影响疫情扩散风险。新版方案强调...
美国食品药物监督管理局(FDA)已批准balfaxar(人源凝血酶原复合物浓缩物)用于需要紧急手术或侵入性手术的成年患者,以逆转由维生素K拮抗剂(如华法林)治疗引起的获得性凝血因子缺乏症。 Balfaxar简介Balfaxar是一种人源血浆衍生的非活化四因子凝血酶原复合物浓缩物(4F-PCC),含有凝血因子II、VII、IX和X,以及抗凝蛋白C和S。它可以通过补充患者因华法林治疗而缺乏的...
风心病会给人的身体和生活带来很多不便,这就需要护士和家人给予患者好好的护理,有哪些常见的护理风心病患者的方法呢? 一、风湿性心脏病患者要注意休息,劳逸结合,不要做过重的体力劳动。但可以在心功能允许情况下,进行适量的轻体力活动或轻体力的工作,同时还要保证休息。 二、患有风湿性心脏病的患者还要注意预防感冒、防止扁桃体、牙龈炎等。如果发生了感染要及时选用药物进行治疗,避免病情加重更加伤害患者的身体,这...
在主管护师考试体系中,内科护理学、外科护理学、妇产科护理学和儿科护理学共同构成四大核心科目。各学科因其知识结构、临床场景和操作特点的不同,呈现出差异化的学习难度与考核侧重点。以下从学科重点与考试难点角度进行系统性分析,帮助考生建立科学的备考策略。内科护理学:心血管领域成中流砥柱作为护理学的基础学科,内科护理学以心血管系统疾病护理为核心考核模块,涉及心衰、冠心病等常见病的护理评估与干预措施。考生需掌...
引言:现代社会的快节奏生活让许多人都陷入了熬夜的怪圈中。因工作原因、学习压力抑或疯狂追剧,熬夜成了我们追求更多时间和乐趣的方式。然而,我们也不能忽视熬夜可能带来的健康隐患。 近日,哈佛医学院研究团队发表于顶级医学期刊《内科学年鉴》(AnnalsofInternalMedicine,IF:39.2)的一项前瞻性研究表明:“晚睡晚起”的生活习惯与糖尿病风险增加19%密...
2024年3月27日,爱思唯尔(Elsevier)重磅发布2023“中国高被引学者”(HighlyCitedChineseResearchers)榜单,受到国内外众多媒体和学者的高度关注。2023“中国高被引学者”上榜共计5801人,来自496所高校、企业及科研机构,覆盖了教育部10个学科领域、84个一级学科。其中临床医学上榜308人,名单如下: ...
导读慢性肾脏病(CKD)是近年来国际热议的话题,其患病率逐年上升,已成为我国乃至全球的重大公共卫生问题。钠-葡萄糖协同转运蛋白2(SGLT2)抑制剂是一类治疗CKD的药物,已被多篇国内外指南/共识列为1A类推荐,无论患者是否合并糖尿病。尽管SGLT2抑制剂在临床中的疗效已得到广泛认可,其作用于肾脏疾病的具体机制尚未完全阐明。2024年10月24日-27日,美国肾脏病学会年会(ASN)肾脏周在美国加...
摆脱尘土飞扬,搬进建设工厂,一条条流水线正生产着建筑物所需的各种构件。与传统建造方式相比,装配式建筑生产效率高,建筑质量高……近年来,装配式建筑产业发展迅猛,像搭积木一样盖房子的建筑新理念也逐渐被人们所熟知。标准支撑引领转型升级多地在发展装配式建筑过程中,以标准为支撑,提高装配式建筑部品部件标准化水平,促进建筑产业现代化转型升级和装配式建筑行业的持续发展。近日,湖北省装配式建筑设计、生产有了统一标...
近年来,随着医疗行业学术活动的蓬勃发展,如何规范从业人员参与学术活动的行为成为管理重点。贵州省卫生健康委员会近期发布的《贵州省医疗卫生从业人员参加学术活动行为规范(征求意见稿)》(以下简称《规范》),明确要求医护人员未经审批不得参加学术活动,这一新规旨在通过全流程监管实现资源优化与廉政防控的双重目标。审批流程:四步筑牢合规防线根据《规范》,公立医疗机构医务人员参与学术活动需完成“提交申请→部门审核...