水泥基梯度功能保溫材料梯度結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及共擠制備

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1、碩士學(xué)位論文水泥基梯度功能保溫材料梯度結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及共擠制備作者姓名蘇揚(yáng)學(xué)科專業(yè)材料學(xué)指導(dǎo)教師韋江雄教授所在學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院論文提交日期2015年6月Gradientstructuredesignandco-extrusionpeparationofcement-basedinsulationmaterialswithgradedstructureADissertationSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：SuYangSupervisor：Prof.WeiJiangxiongSouthChinaUniversityofTech

2、nologyGuangzhou,China分類號(hào)：TU52學(xué)校代號(hào)：10561學(xué)號(hào)：201220115998華南理工大學(xué)碩士學(xué)位論文水泥基梯度功能保溫材料梯度結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與共擠制備作者姓名：蘇揚(yáng)指導(dǎo)教師姓名、職稱：韋江雄教授申請(qǐng)學(xué)位級(jí)別：碩士學(xué)科專業(yè)名稱：材料學(xué)研究方向：高性能水泥基復(fù)合材料論文提交日期：2015年4月20日論文答辯日期：2015年6月2日學(xué)位授予單位：華南理工大學(xué)學(xué)位授予日期：年月日答辯委員會(huì)成員：主席：余其俊委員：韋江雄樊粵明殷素紅吳笑梅呂輝摘要墻體材料改革與建筑節(jié)能己成為我國(guó)的基本國(guó)策，研制滿足國(guó)家建筑節(jié)能規(guī)范的新型保溫材料，己成為材料科研工作者的使命。

3、傳統(tǒng)保溫材料在應(yīng)用中力學(xué)性能和耐久性能的不足，已成為保溫材料大規(guī)模應(yīng)用的主要瓶頸。本研究將梯度功能材料的設(shè)計(jì)原理應(yīng)用到保溫材料的設(shè)計(jì)中，制備出具有由保溫層、中間過(guò)渡層和外部保護(hù)層多層漿體構(gòu)成的由內(nèi)到外逐漸致密的梯度結(jié)構(gòu)，通過(guò)對(duì)各層漿體的擠壓流變性能和單層擠出制品的性能研究，確定保溫材料各梯度層的材料組成；將整體成型制備方法-共擠出技術(shù)應(yīng)用到保溫材料的制備中，通過(guò)對(duì)梯度層共擠出的流變性能研究和計(jì)算機(jī)模擬分析，揭示各梯度層漿體流變性能匹配的本構(gòu)關(guān)系，建立共擠出工藝參數(shù)和共擠模型；同時(shí)，探討了共擠出工藝對(duì)制品的物理性能、力學(xué)性能、保溫性能和微觀結(jié)構(gòu)的影響。本文的研究工作及所取得

4、的成果主要如下：（1）研究了水泥基漿體可擠出性。漿體的可擠出性表現(xiàn)為新拌漿體狀態(tài)稠度適中、擠出過(guò)程壓力穩(wěn)定以及擠出制品表觀完整三個(gè)方面；水灰比是新拌水泥基漿體可擠出性最主要的影響因素，當(dāng)水灰比為0.21時(shí)，新拌水泥基漿體的可擠出性較佳；摻入粉煤灰、甲基纖維素、纖維是改善水泥基漿體可擠出性的重要手段，摻入40%的I級(jí)粉煤灰能夠顯著降低漿體的擠出壓力，改善擠出制品，提升漿體的可擠出性；甲基纖維素作為增稠劑，摻入水泥基漿體中能增加漿體的稠度，使?jié){體更為穩(wěn)定，摻量為拌合水質(zhì)量的3.3%時(shí)較合適；摻入PVA纖維有利于提升漿體的保水性、粘聚性和塑性，其摻量為漿體總體積的2‰較為適宜。

5、（2）研究了水泥基材料擠出過(guò)程的流變性能和共擠出流變性能的匹配原則。利用約束條件下Benbow非線性方程對(duì)漿體的擠出流變性能進(jìn)行了定量分析，表征擠出流變性能的參數(shù)包括初始體積屈服應(yīng)力σ0、擠出速率對(duì)體積屈服應(yīng)力影響因子α、屈服應(yīng)力線性指數(shù)m、初始壁面剪切應(yīng)力τ0、擠出速率對(duì)壁面剪切應(yīng)力影響因子β及剪切應(yīng)力線性指數(shù)n；通過(guò)調(diào)節(jié)水灰比，以及粉煤灰、甲基纖維素、空心玻璃微珠摻量，設(shè)計(jì)出了具有不同表觀密度和擠出流變性能的各功能層漿體，掌握了多層共擠出成型工藝的擠出流變性能匹配原則：在平推流動(dòng)階段，要求漿體各自的體積屈服應(yīng)力大于壁面剪切應(yīng)力，而在變形流動(dòng)階段，要求各層漿體的擠出流變

6、性能相互匹配以發(fā)生均勻變形，匹配的重I點(diǎn)在于體積屈服應(yīng)力方面；在雙層共擠出試驗(yàn)中，外層與內(nèi)層的體積屈服應(yīng)力之比在1.6~2.8之間為宜；而在三層共擠出試驗(yàn)中，外層、中間層、內(nèi)層體積屈服應(yīng)力的最優(yōu)匹配關(guān)系為1：a：(0.7a+1.37)，a∈(1.6，2.3)。（3）研究了單層擠出制品的物理性能、力學(xué)性能、保溫性能和微觀結(jié)構(gòu)。保護(hù)層的表觀密度1.73~1.87g/cm3、抗壓強(qiáng)度46.8~54.8Mpa、抗折強(qiáng)度11.9~13.1Mpa、拉伸強(qiáng)度3.6~4.8Mpa、導(dǎo)熱系數(shù)為0.60~0.67W/mK；過(guò)渡層的表觀密度1.51~1.57g/cm3、抗壓強(qiáng)度32.4~38.

7、1Mpa、抗折強(qiáng)度6.75~7.98Mpa、拉伸強(qiáng)度1.96~2.64MPa，導(dǎo)熱系數(shù)為0.3722~0.4659W/mK；保溫層的表觀密度1.03~1.28g/cm3、抗壓強(qiáng)度9.5~11.9MPa，抗折強(qiáng)度3.01~3.17MPa，拉伸強(qiáng)度0.61~0.86MPa，導(dǎo)熱系數(shù)為0.1659~0.1875W/mK；由外部保護(hù)層、中間過(guò)渡層和內(nèi)部保溫層的組成的三層共擠梯度功能保溫材料，其表觀密度1.42~1.47g/cm3，抗壓強(qiáng)度31.3~33.7MPa，抗折強(qiáng)度7.1~9.0MPa，拉伸強(qiáng)度1.7~2.4MPa，導(dǎo)熱系數(shù)為0