課題結(jié)題報(bào)告 (2)

目錄一、課題研究的背景2二、課題研究的意義3三、課題研究的界定4四、課題研究的達(dá)成目標(biāo)4五、課題研究的主要內(nèi)容5六、課題研究的方法5七、課題研究的主要過程61、 原材料篩選62、保溫板結(jié)構(gòu)研究63、物理性能研究64、中試生產(chǎn)線設(shè)計(jì)7八、課題研究的果7九、研究中的反思成及今后的設(shè)想7一種礦物棉環(huán)保膠泥粘接保溫隔熱板的研發(fā)與應(yīng)用課題結(jié)題報(bào)告一、課題研究的背景能源危機(jī)是人類面臨的重大問題之一，節(jié)能已經(jīng)成為全社會(huì)的廣泛共識(shí)，收到越來越多的重視。尤其是隨著低碳經(jīng)濟(jì)的觀念的提出，各國(guó)政府亦相繼出臺(tái)了相應(yīng)的發(fā)展節(jié)能減排政策。在我國(guó)，節(jié)能減排已確定為一項(xiàng)基本國(guó)策，隨著民用建筑數(shù)量不斷增加，民用建筑運(yùn)行能耗增長(zhǎng)迅速，未來隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和城鎮(zhèn)化進(jìn)程的不斷加快，人民生活水平的日益提高，這種快速增長(zhǎng)的態(tài)勢(shì)仍將持續(xù)一段時(shí)間。而在工業(yè)化的推動(dòng)下，工業(yè)行業(yè)能效水平提升較快，工業(yè)領(lǐng)域節(jié)能潛力下降，未來建筑領(lǐng)域?qū)⒊袚?dān)越來越大的節(jié)能減排任務(wù)。然而我國(guó)量大面廣的既有建筑中，很多達(dá)不到建筑節(jié)能設(shè)計(jì)的要求，仍有一定數(shù)量的新增建筑節(jié)能不達(dá)標(biāo)。大多數(shù)建筑單位建筑面積能耗為氣候相近的發(fā)達(dá)國(guó)家的35倍，這將給社會(huì)帶來沉重的能源負(fù)擔(dān)。在一般性建筑中，通過圍護(hù)結(jié)構(gòu)的散熱量最高可達(dá)建筑砽能耗的72%，空氣滲透熱量損失最大時(shí)可達(dá)建筑使用能耗的28%。2013年，我國(guó)建筑能耗約占全社會(huì)總能耗的39%，其中最主要的是采暖和空調(diào)，占20%。由此可見提高建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的保溫隔熱性能，也是建筑節(jié)能的關(guān)鍵之一。對(duì)于房屋建筑而言，從能源流失的角度來看，圍護(hù)結(jié)構(gòu)的熱量流失比達(dá)5777%左右。在圍護(hù)結(jié)構(gòu)中，窗體和外墻流失能量的比重都比較大，大約為30%左右，因此窗體節(jié)能和外墻保溫節(jié)能是重點(diǎn)。當(dāng)前，住建部提倡重點(diǎn)推廣的主要保溫形式為外墻外保溫，因此外墻外保溫體系產(chǎn)品也受到了大范圍推廣，具有廣闊的市場(chǎng)發(fā)展前景。二、課題研究的意義目前，建筑外墻以及屋面的保溫板材料大多使用有機(jī)材料，如擠塑聚苯板（XPS板）、膨脹聚苯板（EPS）、硬泡聚氨酯板（PUSP）等。由于有機(jī)材料易燃，著火后不易撲救，并產(chǎn)生大量有毒有害氣體，會(huì)造成嚴(yán)重的人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失，有機(jī)保溫材料的著火危險(xiǎn)性存在于外墻保溫施工前的材料存放、施工中的交叉作業(yè)以及使用后的整個(gè)建筑壽命中，安全隱患是長(zhǎng)期的。目前，市場(chǎng)上的無機(jī)保溫板多數(shù)是將無機(jī)材料（如礦渣棉、巖棉、玻璃棉等）作為板材的填充料，生產(chǎn)出來的板材雖然防火性能較好，但是由于整體較軟，且松散。在作為屋面材料時(shí)，施工過程中極易被踩壓損壞，降低保溫效果和屋面安全性；而作為墻體保溫材料使用時(shí)，安裝過程中抗風(fēng)較差，且吸水量高，遇惡劣（大風(fēng)大雨）天氣，極易脫落，造成安全事故。故此，研發(fā)一種具有重量輕、成本低、結(jié)構(gòu)性能好、耐熱性及耐火性好、使用壽命長(zhǎng)、有利于環(huán)保、可直接用于結(jié)構(gòu)上的一種礦物棉膠泥粘結(jié)保溫成品板，以取代目前建筑市場(chǎng)中常用的有機(jī)材料保溫板及一些單一無機(jī)保溫材料板，是十分必要的。本課題的研究以廣西建工集團(tuán)第三建筑工程有限責(zé)任公司以及廣西科技大學(xué)為主要研究力量，通過申請(qǐng)課題，與保溫隔熱板生產(chǎn)廠家等單位聯(lián)合，發(fā)揮各自的優(yōu)勢(shì)，組成產(chǎn)、學(xué)、研的研究團(tuán)隊(duì)，團(tuán)結(jié)協(xié)作，研究出了具有重量輕、成本低、結(jié)構(gòu)性能好、耐熱性及耐火性好、使用壽命長(zhǎng)、有利于環(huán)保、可直接用于結(jié)構(gòu)上的一種礦物棉膠泥粘結(jié)保溫成品板，可通過在基板面層根據(jù)使用要求進(jìn)行粘貼各種飾面材料，做為隔熱板、吊頂、輕質(zhì)墻板、門芯板和墻面保溫板使用。三、課題研究的界定礦物棉是指：由礦物原料制成的蓬松狀短細(xì)纖維。具有不燃、不霉、不蛀等性能?？勺龀蓺?、毯、墊、繩、板等。用作吸聲、減震、隔熱材料。將天然巖石或冶金礦渣在沖天爐或池窯等設(shè)備內(nèi)熔化后，用噴吹法或離心制取。礦物棉噴涂系統(tǒng)是指：將纖維專用噴涂棉與配套膠黏劑經(jīng)過專用纖維噴涂設(shè)備噴涂于建筑及機(jī)車、船舶等基體表面，無需吊掛件、支撐等，經(jīng)自然干燥后形成具有一定強(qiáng)度和厚度的無接縫、整體穩(wěn)定密閉的噴涂層。該噴涂層呈現(xiàn)彈性的自然紋理和纖維質(zhì)地，具有保溫隔熱、減振隔音、吸聲降噪、A級(jí)防火的杰出功能，施工高效快捷，尤其適合異性復(fù)雜結(jié)構(gòu)，顏色可根據(jù)設(shè)計(jì)要求。四、課題研究的達(dá)成目標(biāo)以礦物棉為主要材料，加以膠泥粘接，通過科學(xué)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，研制出一種具有重量輕、成本低、抗壓強(qiáng)度高、耐水性及耐火性能好、使用壽命長(zhǎng)、隔熱性能佳、有利環(huán)保等明顯優(yōu)勢(shì)，推廣前景廣闊的礦物棉膠泥粘接保溫隔熱板。五、課題研究的主要內(nèi)容采用礦物棉為主要材料，以特制的環(huán)保膠泥為粘接劑，把礦物棉纖維粘制成為噴膠棉。噴膠經(jīng)齒輪擺錘擺動(dòng)折疊成布綿，棉層厚薄均勻，并形成多層垂直交疊結(jié)構(gòu)，后經(jīng)差速壓輥打褶使纖維折疊交叉亂向交錯(cuò)壓在一起，從而使礦物綿不出現(xiàn)棉質(zhì)分層的現(xiàn)象。打褶壓制后的礦物棉板養(yǎng)護(hù)脫模后，經(jīng)切斷或裁邊，進(jìn)入自動(dòng)包裝線，包裝入庫(kù)，最后制成以礦物為主要材料研制一種新型保溫隔熱板材。通過本課題研究實(shí)施所獲得的主要?jiǎng)?chuàng)新內(nèi)容如下：（1）利用水玻璃與氟硅酸鈉、滑石粉等制作出環(huán)保膠泥，對(duì)礦物棉進(jìn)行噴灑，提高礦物棉纖維本身的硬度，并根據(jù)所需板塊空隙率，通過雙向壓力機(jī)壓制成板塊，使礦物棉形成一種蜂窩狀，有一定強(qiáng)度、剛度的結(jié)構(gòu)板。礦物棉作為結(jié)構(gòu)材料使用，區(qū)別于現(xiàn)有板材中，礦物棉作為填充材料等使用。（2）制成的礦物棉板面層可根據(jù)使用要求進(jìn)行粘貼各種失眠材料，作為隔熱板、吊頂板、輕質(zhì)墻板、門芯板和墻面保溫板等，用途十分廣泛。六、課題研究的方法本課題的研究主要通過實(shí)驗(yàn)法來進(jìn)行研。通過對(duì)不同的材料進(jìn)行組合試驗(yàn)并其各種物理性能，最終選出最佳的組合材料。然后，根據(jù)最佳組合材料的各種物理性能來研究制作工藝，通過對(duì)各種制作工藝進(jìn)行試驗(yàn)，確定最佳施工工藝。七、課題研究的主要過程1、 原材料篩選對(duì)預(yù)先選擇的材料、備選材料進(jìn)行理化成分分析，選定合適的原材料；按選定的原材料的理化成分，先在理論上計(jì)算研究粘結(jié)膠泥配合比。2、保溫板結(jié)構(gòu)研究根據(jù)板的用途、噴膠方法、壓制方式來研究板的結(jié)構(gòu)以及噴膠程度。3、物理性能研究礦物棉環(huán)保膠泥粘接保溫隔熱板基本力學(xué)性能試驗(yàn)研究包括：抗拉強(qiáng)度、壓縮強(qiáng)度、導(dǎo)熱系數(shù)、斷裂彎曲負(fù)荷等4項(xiàng)，并判定力學(xué)性能是否符合要求。通過對(duì)礦物棉環(huán)保膠泥粘接保溫隔熱板的試驗(yàn)研究，要了解其以下特點(diǎn)：板材抗壓強(qiáng)度及破壞時(shí)的脆性;板材斷裂彎曲負(fù)荷;板材的導(dǎo)熱系數(shù)測(cè)定。 4、中試生產(chǎn)線設(shè)計(jì)選取礦物棉環(huán)保膠泥粘接保溫隔熱板的最佳制備過程參數(shù)、最優(yōu)配合比，對(duì)保溫板進(jìn)行中試試驗(yàn)。需要結(jié)合粘接膠泥的噴膠方式、噴膠程度、壓制程度、板塊結(jié)構(gòu)的參數(shù)優(yōu)化等問題完成礦物棉環(huán)保膠泥粘接保溫隔熱板的穩(wěn)定生產(chǎn)工藝。八、課題研究的成果本課題實(shí)施完成后，課題組對(duì)其綜合效果進(jìn)行了深入分析，對(duì)照合同約定的相關(guān)考核要求已全部滿足，具體如下：（1）研制出了一種新型的礦物棉環(huán)保膠泥保溫隔熱板，并達(dá)到了預(yù)定指標(biāo)的要求；（2）已獲得國(guó)家發(fā)明專利1項(xiàng)，專利名稱一種巖棉膠泥粘接保溫隔熱板，專利號(hào)：ZL201210405850.0。（3）在專業(yè)刊物上發(fā)表論文1篇：歐陽力業(yè)，楊和源。一種輕質(zhì)高強(qiáng)、保溫隔熱的礦物棉板研制及應(yīng)用J.工程技術(shù)，2016,03:261。（4）制定了企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)1項(xiàng)：高強(qiáng)保溫隔熱礦物棉板的制作。（5）與廣西增錢門業(yè)有限公司合作，建立了1條年生產(chǎn)規(guī)模500萬元的礦物棉環(huán)保膠泥保溫隔熱板生產(chǎn)線，并將40mm厚保溫隔熱板每平米控制在12元，20mm厚防水保護(hù)層板每平米控制在9元。九、研究中的反思及今后的設(shè)想目前，國(guó)內(nèi)對(duì)礦物棉保溫產(chǎn)品的使用越來越廣泛，主要是使用巖棉板、巖棉氈、玻璃棉板、玻璃棉氈等作為建筑的保溫隔熱層或吸音墻。隨著越發(fā)多的高層外墻保溫火災(zāi)的發(fā)生，對(duì)于礦物棉外保溫技術(shù)的研究也愈來愈多，主要研究礦物棉作為保溫墻體、吸音墻體填充材料的使用。礦物棉材料與常規(guī)的保溫材料相比，具有不燃性，并具有良好的吸聲性，但其單獨(dú)使用時(shí)容易分層剝落。目前對(duì)將礦物棉板單獨(dú)制作成結(jié)構(gòu)板使用的研究較少，因此研究如何加強(qiáng)礦物棉材料的整體性，使其具有一定的強(qiáng)度、剛度，是建筑材料行業(yè)應(yīng)考慮的重要環(huán)節(jié)。通過本課題研究取得的成果表明，可以采用特制的膠泥對(duì)礦物棉進(jìn)行噴膠處理，能夠增強(qiáng)礦物棉制品的強(qiáng)度、剛度，起到增強(qiáng)其整體穩(wěn)定性的作用。但目前的研究尚不夠全面，后續(xù)可針對(duì)此問題開展專題深入研究。此外在保溫隔熱板中摻入珍珠巖或陶粒會(huì)給環(huán)保膠泥粘結(jié)保溫隔熱板生產(chǎn)線帶來一些問題，如缺少珍珠巖或陶粒的送料和計(jì)量裝置；缺少噴膠程度控制和計(jì)量裝置；生產(chǎn)保溫板時(shí)底部壓制力度與摻入珍珠巖或陶粒時(shí)保溫板中部壓制力度不同；噴膠力度對(duì)珍珠巖或陶粒的均勻分布性的影響等。這些問題已經(jīng)通過另增加陶粒送料裝置和計(jì)量裝置，噴膠控制裝置得到解決。由于課題經(jīng)費(fèi)有限，下一步的研究工作需要在充足經(jīng)費(fèi)的前提下，考慮大規(guī)模生產(chǎn)工藝的改進(jìn)。