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电磁波吸收性石膏复合材料的设计与制备

电磁波吸收性石膏复合材料的设计与制备

作者：宜颖莹海南大学

学位级别：硕士

伴随电子技术和信息化社会的快速发展,空间电磁辐射越来越重,国际卫生组织已将电磁污染列为继水、空气和固体废弃物之后的第四大环境污染,建筑室内电磁污染防护被各国高度重视,已经成为国际研究热点。采用电磁波吸收材料是电磁辐射防... 详细信息

伴随电子技术和信息化社会的快速发展,空间电磁辐射越来越重,国际卫生组织已将电磁污染列为继水、空气和固体废弃物之后的第四大环境污染,建筑室内电磁污染防护被各国高度重视,已经成为国际研究热点。采用电磁波吸收材料是电磁辐射防护的最有效途径。传统的建筑用电磁波吸收材料主要采用水泥混凝土等添加吸波剂来制备,比重大、能耗高。石膏具有量轻,隔热,隔声,耐火性好,以及加工简单,能耗较低等优异的特性,本文以石膏为基材,根据电磁波吸收原理,对传统的石膏材料进行功能化改造,通过理论设计和模拟研究,并进行了λ/4型以及多层石膏复合吸波材料的实验研究,制备出系列石膏基电磁波吸收材料,并成功实现了石膏基复合吸波材料的吸收宽化和材料薄化。采用λ/4电阻膜型电磁波吸收体制备方法,创新性通过添加轻质颗粒(珍珠岩及eps颗粒)调制石膏介电常数,成功地实现了S带吸波材料的制备。其中,厚度为1.5cm的eps复合石膏吸波板,其吸收峰值达-18.71dB,带宽达85%。利用位相调制膜的减薄特性,进行了位相调制膜型吸波体制备研究。探索了两大结构：λ/4蜂窝状位相调制膜和网格状位相调制膜型电磁波吸收体。研究发现：当蜂窝状位相调制膜线长a=4cm,线宽b=2mm时,-10dB吸收带宽可达65%;网格状位相调制膜线长a=4cm,线宽b=4mm时,-10dB吸收带宽达65.5%,且可实现2.32GHz-3.63GHz全波段的吸收,明显优于蜂窝状位相调制膜。另外,材料也得到了极大的减薄,由原来的1.5cm减薄到现在的1.1cmm,与理论计算的1.59cm相比,减薄了30.8%,创新性实现了材料的宽化、薄化。为展宽和扩展电磁波吸收频带,进一步进行了多层结构石膏复合吸波材料的设计和制备。首先利用无反射曲线和λ/4方法进行了石膏板介电常数的反演计算,得出石膏板平均介电常数;并以此设计制备出三层石膏板俩电阻膜复合的多层结构吸波体,通过理论计算,当电阻值分别为400Ω/□和150Ω/□、多层石膏吸波板整体厚度为9mm时,可实现2-18GHz较好吸收。实验测试表明,在3.33GHz-17.08GHz全波段带宽基本达100%(S<-10dB),吸收效果很好,理论和实验基本吻合。

关键词：电磁波吸收石膏复合材料珍珠岩 eps颗粒位相调制膜

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节能保温轻型墙板和楼板研制

节能保温轻型墙板和楼板研制

作者：吴月月安徽理工大学

学位级别：硕士

我国的能源形势严峻,能源生产的增长速度长期滞后于国内生产总值的增长速度,因此,节约能源已成为我国的基本国策和发展国民经济的客观需要。围护结构节能和供热采暖系统节能是建筑节能的两个方面,其中,围护结构对建筑物的能耗和居住舒... 详细信息

我国的能源形势严峻,能源生产的增长速度长期滞后于国内生产总值的增长速度,因此,节约能源已成为我国的基本国策和发展国民经济的客观需要。围护结构节能和供热采暖系统节能是建筑节能的两个方面,其中,围护结构对建筑物的能耗和居住舒适度至关重要,其材料的热工性能直接决定了供给建筑物的热能在建筑物内部是否得到有效利用及建筑物节能保温隔热的效果,因此,保温材料是实现建筑节能的关键。本文研制的是围护结构中墙体和楼板的轻型材料,为研制出轻质高强的混凝土墙板和楼板材料,作者构思了三种试验方案,并通过正交试验设计方法得出三种方案下混凝土试块的28天抗压强度和干表观密度。通过对试验结果等的对比分析,选定方案一为墙体材料,方案二为楼板材料,并确定了基准混凝土的最佳配合比。在一定范围内,混凝土的干表观密度越大,导热系数也越大。对于方案一基准混凝土,干表观密度偏大,因此通过掺入发泡剂降低干表观密度以达到较好的保温性能;为了满足强度要求,在发泡剂最佳掺量的基础上掺入玻璃纤维。试验结果表明：随着发泡剂掺量的增加,方案一混凝土的抗压强度和干表观密度均逐渐降低,最终确定发泡剂的最佳掺量为1.0kg/m3在掺加1.0kg/m3发泡剂的基础上,混凝土的抗压强度随着玻璃纤维掺量的增加先增大后减小,玻璃纤维的最佳掺量为1.0kg/m3。对于方案二基准混凝土,掺入玻璃纤维不仅没有使页岩陶粒混凝土的抗压强度增加,反而随着玻璃纤维掺量的增加,混凝土的抗压强度呈逐渐下降的趋势,结果表明：在页岩陶粒轻集料混凝土中掺入玻璃纤维来提高其抗压强度的方案是不可行的。最终,得到轻集料混凝土的各组成成分的掺量为最佳配合比,由此最佳配合比得到的拌合物为新型轻集料混凝土,然后再测试新型轻集料混凝土的其他各项性能。图[39]表[34]参[56]

关键词： eps颗粒页岩陶粒陶砂发泡剂玻璃纤维导热系数干表观密度最佳配合比抗压强度正交试验

石膏基胶凝材料复合eps保温材料的试验研究

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石膏基胶凝材料复合EPS保温材料的试验研究

作者：武萍西安建筑科技大学

学位级别：硕士

eps颗粒与建筑石膏复合制成的不定形保温材料可以克服传统的聚苯板类保温材料与罩面砂浆的亲和性差、施工复杂、综合成本高等缺点，而且可以充分利用工业废料，保护生态环境，节约能源。因此，本文对石膏基胶凝材料复合eps保温材料进行... 详细信息

eps颗粒与建筑石膏复合制成的不定形保温材料可以克服传统的聚苯板类保温材料与罩面砂浆的亲和性差、施工复杂、综合成本高等缺点，而且可以充分利用工业废料，保护生态环境，节约能源。因此，本文对石膏基胶凝材料复合eps保温材料进行试验研究。为克服石膏胶凝材料不耐水的缺点，利用矿渣、石灰、水泥等材料对建筑石膏进行改性，并进行耐水性试验，结果表明，经过改性的石膏具有较高的强度和软化系数。因此，石膏基胶凝材料可替代传统的水泥作为保温材料胶粉料。选用废弃的eps颗粒作为保温骨料，对石膏基胶凝材料复合eps保温材料进行试验研究，分析了胶粉料、耐碱玻璃纤维、纤维素醚对保温材料性能的影响。在试验研究的基础上，通过单因素分析和正交试验确定保温材料各组分的最佳配比，对优选的保温材料的强度、导热系数、表观密度，线形收缩率和软化系数进行测试。结果表明，石膏基胶凝材料复合eps保温材料各项指标均达到胶粉聚苯乙烯颗粒外墙外保温体系(JG158—2004)标准要求。对eps颗粒的改性机理、保温材料的抗裂、强度和保温机理进行了理论分析。

关键词： eps颗粒石膏基胶凝材料保温材料导热系数环保节能

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回收泡沫—纸蜂窝复合结构传热机理研究

回收泡沫—纸蜂窝复合结构传热机理研究

作者：徐召来江南大学

学位级别：硕士

在运输和储存的过程中,保温不当将导致温度敏感性产品破损失效问题的发生。将温度敏感性产品控制在一个适宜的温度范围内,并对其进行保温隔热包装就显得非常重要。目前的隔热材料通常采用聚合物泡沫塑料,而泡沫塑料的大量使用会对环境... 详细信息

在运输和储存的过程中,保温不当将导致温度敏感性产品破损失效问题的发生。将温度敏感性产品控制在一个适宜的温度范围内,并对其进行保温隔热包装就显得非常重要。目前的隔热材料通常采用聚合物泡沫塑料,而泡沫塑料的大量使用会对环境造成严重污染。纸蜂窝具备优异的力学和热学性能,使其有望成为一种兼具承载和隔热功能一体化的包装材料。同时,泡沫塑料具有优异的保温隔热性能,如果能重新利用废弃泡沫塑料并将其作为纸蜂窝芯层中的填充材料,则可以进一步降低纸蜂窝的有效导热系数。鉴于此,基于纸蜂窝和废弃泡沫塑料,制备回收泡沫-纸蜂窝复合结构包装箱,对温度敏感性产品的包装设计具有实践指导意义。为了评估回收泡沫-纸蜂窝复合结构包装箱在隔热包装中应用的可能性,以纸蜂窝和回收泡沫-纸蜂窝复合结构为研究对象,开展传热性能的研究。研究内容主要包括:(1)建立纸蜂窝典型单元的物理模型,分析纸蜂窝中可能存在的传热方式与传热特点,给出了热传导、辐射换热和对流换热有效导热系数的理论公式,并利用有限元软件COMSOL Multiphysics模拟验证纸蜂窝内的空气对流。通过稳态传热试验测定纸蜂窝的有效导热系数,定性考察纸蜂窝在上热下冷和上冷下热工况下的传热性能及其影响机理。拟合试验结果得到预测纸蜂窝有效导热系数的理论模型,并在此基础上,考察对流换热对纸蜂窝有效导热系数的影响。(2)从理论层面分析颗粒堆积结构中的传热特点,给出颗粒堆积结构中不同传热路径有效导热系数的理论模型。选用eps颗粒作为纸蜂窝芯层的填充材料,制备回收泡沫-纸蜂窝复合结构板,给出制作流程,用孔隙率描述其典型单元的结构特征。通过稳态传热试验测定回收泡沫-纸蜂窝复合结构板的有效导热系数,拟合试验结果得到预测回收泡沫-纸蜂窝复合结构有效导热系数的理论模型,进一步考察孔隙通道中对流换热对回收泡沫-纸蜂窝复合结构有效导热系数的影响。(3)基于试验结果和理论结果,探讨传热方向、纸蜂窝单元结构几何参数、颗粒粒径和颗粒导热系数对纸蜂窝传热性能的影响,并定量考察热传导、辐射换热和对流换热对纸蜂窝和回收泡沫-纸蜂窝复合结构有效导热系数的贡献。(4)利用纸蜂窝和eps颗粒设计制备回收泡沫-纸蜂窝复合结构隔热包装箱,分析包装箱的传热过程,并研究包装箱尺寸和蓄冷剂质量对回收泡沫-纸蜂窝复合结构隔热包装箱保温时间的影响。本文研究拓展了纸蜂窝和回收泡沫的应用领域,丰富了包装材料体系,建立了纸蜂窝和回收泡沫-纸蜂窝复合结构为隔热层制备包装材料的工艺方法和理论,研究结果在隔热包装中具有一定的理论意义和工程应用价值。

关键词：纸蜂窝 eps颗粒理论模型对流换热有效导热系数

节能保温轻型板材（楼板、墙板）的研究与应用

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节能保温轻型板材（楼板、墙板）的研究与应用

作者：王磊安徽理工大学

学位级别：硕士

能源问题日趋成为影响世界经济发展的一个重要问题,每个国家都在寻求解决这一问题的方法。在我国能耗问题更为突出,我国的建筑能耗占总能耗的比例排在世界前列,达到25%。所以解决节能问题迫在眉梢。本论文主要研究的是节能保温轻型的楼... 详细信息

能源问题日趋成为影响世界经济发展的一个重要问题,每个国家都在寻求解决这一问题的方法。在我国能耗问题更为突出,我国的建筑能耗占总能耗的比例排在世界前列,达到25%。所以解决节能问题迫在眉梢。本论文主要研究的是节能保温轻型的楼板与墙板。目前我国常见的板材的性能日趋不能满足人们使用的要求,新型的保温隔热材料的研究就显得很有必要。这种新型材料主要应用于建筑物的围挡结构,它的特点主要有保温隔热性能好、抗压强度高、导热系数低、隔声抗震、且造价较低。本论文主要是对基于水泥基的保温隔热轻质板材的研究。进过初步的的可行性研究分析,作者构思出三组不同的正交试验方案,通过这三组正交试验,得到一系列的考核指标数据,对这数据的对比分析,选定其中一种方案为制造墙板的材料的方案,一种方案为制造墙板材料的方案。本论文第一种方案配制出的是再生eps颗粒轻集料混凝土,主要用来制造墙板。我们通过基准试验和对基准实试验数据的分析,得出墙板材料的最佳配合比,但发现制造出的试块干表密度较大,这样就会导致导热系数较大,就会影响到材料的保温隔热性能。于是作者尝试向方案一的最佳基准组配合比中掺入一定的铝粉,铝粉能够和水泥水化后产生的物质进行化学反应,会放出一定量的气体,起到“发气”作用,混凝土内部就会有大量这种气泡,这样干表观密度就会降低,导热系数同时也降低,提高了材料的保温隔热性能。本论文第二种方案配制出的是页岩轻集料混凝土,主要是用来制造楼板。通过收集数据并分析,得出基准试验的最佳配合比。因为本方案配制的混凝土须作为楼板材料,其对抗压强度的要求较高,与是作者尝试向基准最佳组中掺入一定量的钢纤维,通过加入不同量的钢纤维,制造出大量的试块,对这些试块进行数据采集,得到其性能指标参数28d抗压强度、导热系数、干表观密度。通过分析删选,选出一组最佳的配合比。本论文主要研究的是轻质的保温隔热板材,我们所需要的材料要具有质轻、高强、保温等性能。这就涉及到研究其干表观密度、抗压强度、导热系数。它们之间有一定的矛盾关系,要兼顾到彼此,我们必须寻求一个平衡,就是要通过不断的试验,不断的对数据进行分析,最终得到一个相对平衡的最佳配合比。

关键词： eps颗粒铝粉钢纤维导热系数表观密度最仕配合比强度正交试验

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水泥基复合保温板芯层材料的性能研究

墙材革新与建筑节能 2013年第6期 47-52页

作者：刘超王武祥张磊蕾廖礼平王爱军中国建筑材料科学研究总院绿色建筑材料国家重点实验室北京100024

水泥基复合保温板(简称复合保温板)由芯层和面层组成,其生产过程包括芯层浆料制备、面层浆料制备、布网、辊压、挂浆、养护、切割等工序。芯层是复合保温板主体,可直接制成复合保温板,其性能直接决定复合保温板的物理力学性能、热工性... 详细信息

水泥基复合保温板(简称复合保温板)由芯层和面层组成,其生产过程包括芯层浆料制备、面层浆料制备、布网、辊压、挂浆、养护、切割等工序。芯层是复合保温板主体,可直接制成复合保温板,其性能直接决定复合保温板的物理力学性能、热工性能、燃烧性能和耐久性。面层则是在芯层表面通过布网和挂浆工艺形成,可改善复合保温板的表面强度、防火性能、收缩性能和耐久性,避免复合保温板坯体在脱板和转运时出现破损。水泥基复合保温板芯层材料(简称芯层材料)是以水泥、膨胀聚苯乙烯泡沫颗粒(简称eps颗粒)、活性混合材、短切纤维、复合外加剂和水为主要原料,经制浆、搅拌、辊压、养护等工序制成,其浆料性能还将影响复合保温板坯体的成型工艺、尺寸稳定性和密实度。本文研究各组成材料对芯层材料性能的影响,探讨芯层材料的热工性能和环保性能,提出改善板芯层材料性能的技术措施。

关键词：水泥基复合保温板芯层 eps颗粒粉煤灰性能

矿渣基地质聚合物轻质保温砂浆的制备与性能研究

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新型建筑材料 2022年第11期49卷 78-84页

作者：张卫鹏葛雪祥樊传刚朱泽天牛茂祥华磊李圣军安徽工业大学材料科学与工程学院安徽马鞍山243032

采用矿渣基地质聚合物制备轻质保温砂浆,研究了2种粒径聚苯(eps)颗粒与玻化微珠掺量对保温砂浆干密度、吸水率、导热系数、抗压强度及粘结强度的影响,通过SEM揭示了玻化微珠对改善地聚物保温砂浆力学性能的作用机理。结果表明:掺eps颗... 详细信息

采用矿渣基地质聚合物制备轻质保温砂浆,研究了2种粒径聚苯(eps)颗粒与玻化微珠掺量对保温砂浆干密度、吸水率、导热系数、抗压强度及粘结强度的影响,通过SEM揭示了玻化微珠对改善地聚物保温砂浆力学性能的作用机理。结果表明:掺eps颗粒可迅速降低地聚物保温砂浆的干密度和导热系数,掺量为6%时可制备干密度446 kg/m^(3)、导热系数0.078 W/(m·K)的保温砂浆,但内部空隙增多,吸水率高达13.4%。掺加0.5~1.0 mm小粒径eps颗粒可有效降低砂浆内部空隙,促使吸水率降低。在eps颗粒掺量为5%的基础上掺加10%的玻化微珠,可使砂浆获得581 kPa的最高粘结强度,当玻化微珠掺量为20%时可获得3.26 MPa的最高抗压强度。

关键词：保温砂浆矿渣微粉地质聚合物 eps颗粒玻化微珠

含不同聚苯乙烯泡沫颗粒密度夹层隧道结构的抗爆性能数值分析

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防护工程 2012年第3期34卷 38-43页

作者：胡俊孙强巫绪涛安徽建筑工业学院土木工程学院合肥230601 合肥工业大学土木工程学院合肥230009

采用LS-DYNA软件对含不同密度聚苯乙烯泡沫（eps）颗粒夹层的隧道结构进行了抗爆性能研究。通过对不同点的压强结果进行分析表明：eps颗粒夹层对应力波的衰减起到很好的作用；压强衰减率随eps颗粒密度的增加而增加；同时eps颗粒夹层能... 详细信息

采用LS-DYNA软件对含不同密度聚苯乙烯泡沫（eps）颗粒夹层的隧道结构进行了抗爆性能研究。通过对不同点的压强结果进行分析表明：eps颗粒夹层对应力波的衰减起到很好的作用；压强衰减率随eps颗粒密度的增加而增加；同时eps颗粒夹层能降低由隧道自由面冲击波反射产生的拉应力。建立了与eps颗粒密度和相对距离相关的压强衰减率的数学模型。

关键词： eps颗粒抗爆性能衰减率数学模型

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次生孔隙缺陷对混凝土拉压强度影响试验研究

市政技术 2024年第7期42卷 220-225,231页

作者：张茅张国辉文韬张晓禹彭铭旭中国建筑第二工程局有限公司北京100160 昆明理工大学电力工程学院云南昆明650500

混凝土内部次生孔隙缺陷对其拉压强度影响显著。运用多种尺寸的eps颗粒模拟混凝土内部的次生孔隙率与孔径分布,对不同次生孔径及孔隙率下的混凝土抗压强度和劈裂抗拉强度进行了研究,并基于灰色关联度理论开展了次生孔隙率和孔径对混凝... 详细信息

混凝土内部次生孔隙缺陷对其拉压强度影响显著。运用多种尺寸的eps颗粒模拟混凝土内部的次生孔隙率与孔径分布,对不同次生孔径及孔隙率下的混凝土抗压强度和劈裂抗拉强度进行了研究,并基于灰色关联度理论开展了次生孔隙率和孔径对混凝土抗压强度和劈裂抗拉强度的关联性分析。研究结果表明:混凝土抗压强度和劈裂抗拉强度均随着次生孔隙率的增大呈近似线性下降趋势。混凝土抗压强度随着次生孔径的增大而下降,而劈裂抗拉强度则随着次生孔径的增大呈先降后增趋势,且孔径为4 mm时降幅达到最大值。随着次生孔隙率的增大,混凝土抗压强度和劈裂抗拉强度的降幅均增大。灰色关联度分析结果表明,相较于次生孔隙率,次生孔径对混凝土抗压强度和劈裂抗拉强度的影响更为显著。

关键词：混凝土次生孔隙缺陷 eps颗粒孔隙率孔径抗压强度劈裂抗拉强度拉压比