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生物炭砂浆基本力学性能及保温调湿性能研究

生物炭砂浆基本力学性能及保温调湿性能研究

作者：周文建浙江科技大学

学位级别：硕士

建筑行业能耗居高不下,严重阻碍我国双碳目标的实现。保温调湿材料应用于建材中能够有效降低建筑能耗,对我国双碳目标的实现具有重要意义。本文选用山核桃蒲壳和毛竹废料制得的生物炭为原料,采用元素分析、扫面电镜、压汞试验等方法,研... 详细信息

建筑行业能耗居高不下,严重阻碍我国双碳目标的实现。保温调湿材料应用于建材中能够有效降低建筑能耗,对我国双碳目标的实现具有重要意义。本文选用山核桃蒲壳和毛竹废料制得的生物炭为原料,采用元素分析、扫面电镜、压汞试验等方法,研究了两种生物炭元素组成、微观形貌、孔隙结构等理化性质。将两种生物炭分别以25%、50%、75%、100%的体积分数替代砂作为细骨料制备砂浆,研究生物炭种类、替代比例以及养护方式对砂浆基本力学性能的影响规律,并结合扫描电子显微镜(SEM)和压汞法(MIP)等微观方法分析生物炭对砂浆强度的影响规律及作用机理。对两种生物炭砂浆进行导热系数、调湿性能测试,结合生物炭砂浆的导热系数曲线、平衡含湿率曲线、吸放湿速率变化曲线等参数研究山核桃蒲壳、毛竹生物炭对砂浆保温、调湿性能的影响规律及作用机理。本文的研究表明:(1)山核桃蒲壳、毛竹生物炭级配、细度模数与砂相似,能较好地替代砂。两种生物炭中鲜有可激发二次水化的活性成分,化学性质稳定。SEM和MIP试验表明,两种生物炭孔隙比表面积大、孔隙丰富,且毛竹生物炭孔隙结构更加致密。(2)两种生物炭砂浆流动度均随着生物炭替代率的增大而逐渐减小,WB100、BB100流动度最小,较对照组分别下降了4.9%、6.0%,但仍具有良好的粘聚性和保水性,因此可认为将生物炭采取预饱水处理后替代砂,对水泥砂浆流动度的影响较小。(3)采用生物炭替代砂提高水泥砂浆强度存在最优掺量。两种生物炭以体积分数的10%替代砂时,砂浆试件的抗折强度和抗压强度均高于对照组试件。但随着生物炭替代率继续增加,两种生物炭砂浆试件的强度均逐级减小,且均低于对照组试件。过量的生物炭会引发稀释效应并且在水泥砂浆中引入更多初始孔隙,导致砂浆试件宏观力学性能降低。自然养护条件下,生物炭替代率越高,砂浆试件相较于标准养护条件下的试件强度降低幅度越小。不同种类的生物炭因理化性质差异使生物炭砂浆的力学性能有不同表现。(4)水泥砂浆导热系数随着生物炭用量的增加呈显著的逐级下降趋势,WB100、BB100试件导热系数最低,较对照组分别降低73.9%、77.5%。生物炭丰富的原生孔隙结构不仅延长了热传导路径,其中的空气同时起到了慢导热的作用,使得热量难以通过生物炭颗粒传递,起到提升砂浆隔热保温作用。(5)生物炭砂浆吸放湿过程均可分为三个阶段,在55%～75%的相对湿度范围内,吸(放)湿速率较缓;在35～55%、75～95%的相对湿度范围内,吸(放)湿速率明显加快。在55～75%相对湿度范围内的滞后环较为明显,在35～55%、75～95%相对湿度范围内的滞后环最窄,这说明试件在该相对湿度范围内的吸放湿能力最为接近,且生物炭替代砂可显著提升砂浆的吸放湿性能以及稳定性。通过本文的研究,明确了将山核桃蒲壳、毛竹生物炭用于砂浆以提高保温调湿性能的适用性及可行性。本文的研究结果为在保温调湿建材研发领域资源化利用生物炭提供了研究依据。

关键词：生物炭砂浆细骨料强度保温性能调湿性能

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焙烧和氯化钙改性对硅藻土调湿性能的影响

大连工业大学学报 2024年第4期43卷 281-285页

作者：杨耀东段晓涵高文元大连工业大学纺织与材料工程学院辽宁大连116034

以低品位硅藻土为原料,采用先焙烧后氯化钙改性处理工艺制备硅藻土调湿材料。通过X射线衍射仪、傅里叶变换红外光谱仪、扫描电子显微镜、能谱仪和全自动比表面及孔隙度分析仪等对焙烧前后及改性硅藻土进行表征,研究了焙烧工艺及改性条... 详细信息

以低品位硅藻土为原料,采用先焙烧后氯化钙改性处理工艺制备硅藻土调湿材料。通过X射线衍射仪、傅里叶变换红外光谱仪、扫描电子显微镜、能谱仪和全自动比表面及孔隙度分析仪等对焙烧前后及改性硅藻土进行表征,研究了焙烧工艺及改性条件对硅藻土结构与性能的影响。结果表明,低品位硅藻土经过焙烧处理,去除了有机杂质,比表面积从16.95 m^(2)/g增大到17.46 m^(2)/g,放湿速率从7.80%增大到12.97%,放湿能力得到改善;经过氯化钙改性,氯化钙颗粒包覆在硅藻土表面及孔道中,吸湿速率从18.02%增大到100.92%,大大提高了吸湿能力。

关键词：硅藻土焙烧氯化钙调湿性能

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硅藻土复合材料的调湿性能研究

中国住宅设施 2024年第5期 151-153页

作者：王险达陈伟娇刘星雨张迪豪王成瀚林明优北方工业大学土木工程学院北京100144

本研究以白水泥和硅藻土为基础材料制备了10种硅藻土复合调湿材料,采用密闭箱法对各材料的吸湿和放湿性能进行了测试及分析。结果表明:10种复合材料中,样品5的吸湿性能和放湿性能最优,在高相对湿度环境下该材料具有很强的持续性吸湿和... 详细信息

本研究以白水泥和硅藻土为基础材料制备了10种硅藻土复合调湿材料,采用密闭箱法对各材料的吸湿和放湿性能进行了测试及分析。结果表明:10种复合材料中,样品5的吸湿性能和放湿性能最优,在高相对湿度环境下该材料具有很强的持续性吸湿和相对较强的持续放湿能力;除样品3及样品4,其余各材料在同一相对湿度环境下所对应的逐级放湿平衡后含湿率高于该材料逐级吸湿过程平衡后含湿率,各材料放湿性能需进一步研究强化。

关键词：硅藻土复合调湿材料调湿性能含湿率

改性沸石粉掺合料对混凝土力学及调湿性能的影响研究

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居舍 2024年第24期 23-25页

作者：刘明明辽宁地质工程职业学院

沸石粉是一种天然的矿物粉末，可作为混凝土矿物掺合料使用，是一种调节湿度的基材。通过正交试验，研究了水胶比、砂率、改性沸石粉掺量3因素对沸石粉混凝土工作性能、力学性能和调湿性能的影响。试验结果表明：随着改性沸石粉掺量的... 详细信息

沸石粉是一种天然的矿物粉末，可作为混凝土矿物掺合料使用，是一种调节湿度的基材。通过正交试验，研究了水胶比、砂率、改性沸石粉掺量3因素对沸石粉混凝土工作性能、力学性能和调湿性能的影响。试验结果表明：随着改性沸石粉掺量的增加，沸石粉混凝土的坍落度逐渐降低，最大吸放湿率逐渐增加，抗压强度先增加后降低。以混凝土最大吸(放)湿率和28d抗压强度为主要考核指标，同时兼顾混凝土坍落度，可知C30混凝土最适宜配比组合为水胶比为0.42，砂率为35%，改性沸石粉掺量为15%。按照最适宜配比组合配制的沸石粉混凝土，与普通混凝土相比，其坍落度降低了6.4%，28d抗压强度略高于普通混凝土，最大吸放湿率分别增加了38.4%，41.5%。

关键词：沸石粉掺合料混凝土力学性能调湿性能

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仿松球叶片结构面料的制备及其调湿性能

纺织学报 2023年第8期44卷 118-125页

作者：胡亦雯唐虹唐天一魏书涛南通大学纺织服装学院江苏南通226019 对外经济贸易大学剑桥国际学校北京100029 三六一度(中国)有限公司江苏苏州215000

为实现面料随人体湿度变化而自动调节散湿量的功能,研究并模拟松球叶片随湿度自动张开闭合的微观结构,采用在涤纶/氨纶针织物表面涂层聚氨酯,形成吸湿伸长变化差异大的主动层与从动层结构,从而制备仿松球功能面料。研究了仿松球面料叶... 详细信息

为实现面料随人体湿度变化而自动调节散湿量的功能,研究并模拟松球叶片随湿度自动张开闭合的微观结构,采用在涤纶/氨纶针织物表面涂层聚氨酯,形成吸湿伸长变化差异大的主动层与从动层结构,从而制备仿松球功能面料。研究了仿松球面料叶片纵横比、叶片方向、涂层附着率等结构参数与叶片张开时间、张开角度、张开速度和有效张开率等湿度调节相关性能之间的关系。研究发现:当仿松球叶片纵横比为65%、叶片方向为从动层面料经向、涂层附着率为66.7%时,仿松球面料的调湿性能最优,其仿松球叶片面料可根据穿着者衣下湿度的变化而自动张开闭合,快速调节湿度从而提高穿着者的舒适性。

关键词：仿松球面料功能面料自动调湿面料结构聚氨酯涂层调湿性能

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SiO_2气凝胶调湿性能的实验研究

建筑材料学报 2006年第5期9卷 517-520页

作者：冯磊陈超王陈栋赵墨闻婧祁威北京工业大学建筑工程学院北京100022

对一种纳米级材料———SiO2气凝胶的吸、放湿性能及规律进行了实验研究,并与普通变色硅胶的调湿性能进行了实验比较.初步实验结果表明,SiO2气凝胶具有较好的调湿性能.

关键词： SiO2气凝胶硅胶调湿性能比较实验

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氯化钙改性硅藻土的调湿性能

材料科学与工程学报 2014年第4期32卷 493-498页

作者：邓妮武双磊陈胡星浙江大学材料科学与工程学系浙江杭州310027

利用CaCl2对硅藻土进行改性,以改善硅藻土的调湿性能。制备不同CaCl2浓度改性的硅藻土样品,通过测定在不同相对湿度下的最大平衡含湿量和吸放湿动力学曲线,研究CaCl2对硅藻土调湿性能的影响规律,并通过SEM、BET等测试方法,表征改性硅藻... 详细信息

利用CaCl2对硅藻土进行改性,以改善硅藻土的调湿性能。制备不同CaCl2浓度改性的硅藻土样品,通过测定在不同相对湿度下的最大平衡含湿量和吸放湿动力学曲线,研究CaCl2对硅藻土调湿性能的影响规律,并通过SEM、BET等测试方法,表征改性硅藻土的微观形貌和孔结构,探讨改性作用的机制。结果表明,随着CaCl2浓度提高,改性硅藻土在不同相对湿度下的最大平衡湿含量和吸放湿速率均明显增大。改性后硅藻土表面包覆了一层均匀的颗粒,比表面积和孔容积下降,平均孔径增大。硅藻土多孔结构增大了CaCl2与水蒸气的接触面积,促进了水合反应,而CaCl2吸附的水会被及时地输送到孔隙中,促进了硅藻土的物理吸附。CaCl2改性是提高硅藻土调湿性能的有效途径。

关键词：硅藻土 CaCl2 调湿性能

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改性海泡石粉体的孔结构与调湿性能

武汉理工大学学报 2010年第5期32卷 9-11页

作者：姜洪义栾聪梅武汉理工大学材料科学与工程学院武汉430070

用CaCl2溶液改性海泡石粉,研制出一种具有较强吸附能力的调湿材料。用BET吸附测试仪测试样品的孔结构,静态吸附法测试其吸附性能。结果表明:改性后的海泡石粉孔结构发生明显改变,吸、放湿率增大,吸附速度加快,CaCl2的加入量对样品的调... 详细信息

用CaCl2溶液改性海泡石粉,研制出一种具有较强吸附能力的调湿材料。用BET吸附测试仪测试样品的孔结构,静态吸附法测试其吸附性能。结果表明:改性后的海泡石粉孔结构发生明显改变,吸、放湿率增大,吸附速度加快,CaCl2的加入量对样品的调湿性能有显著影响。

关键词：海泡石 CaCl2 改性孔结构调湿性能

煅烧温度对NaCl/凹凸棒土复合材料调湿性能的影响

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非金属矿 2015年第6期38卷 9-10,41页

作者：刘阳钰胡志波郑水林中国矿业大学(北京)化学与环境工程学院北京100083

通过NaCl对凹凸棒精矿复合和改性,以改善凹凸棒土的调湿性能;采用动态测定法对复合材料的吸放湿性能进行了测定,并探讨煅烧温度对复合材料调湿性能的影响机制。结果表明,随着煅烧温度的升高,复合材料的吸放湿性能先增加后减小,在300℃... 详细信息

通过NaCl对凹凸棒精矿复合和改性,以改善凹凸棒土的调湿性能;采用动态测定法对复合材料的吸放湿性能进行了测定,并探讨煅烧温度对复合材料调湿性能的影响机制。结果表明,随着煅烧温度的升高,复合材料的吸放湿性能先增加后减小,在300℃时达到最优。材料的调湿性能随比表面积和孔体积的增大而增大,随平均孔径的增大而先增大后减小。煅烧温度主要通过改变材料的比表面积和孔体积来影响材料的调湿性能。

关键词：煅烧温度 NaCl 凹凸棒土调湿性能