SiO 2 气凝胶/发泡水泥复合材料的制备与性能研究

曹家豪，刘洪丽，潘华，韩雪，李洪彦

1 引言

随着人们生活水平的不断提高，能源消耗也日趋增多，其中建筑能耗约占我国总能耗的35%[1，2]，制约了我国经济社会的发展。为了降低建筑能耗，改善建筑材料的保温隔热性能是主要的方法之一。发泡水泥作为一种良好的节能、环保型墙体保温建筑材料，具有密度小、隔声好、保温隔热性好、耐火性强和抗震性优良等特点[3-6]，广泛应用于外墙保温、地面保温、屋顶保温隔热等领域[7，8]。为进一步提高发泡水泥的保温性能，可以通过添加轻质集料聚氨酯（PU）、可膨胀聚苯乙烯（EPS）或工业废料（如石英石废料、高温矿渣、乙二醇化合物和粉煤灰废料）等来得以实现[9-14]。同时，还可以通过添加玻璃纤维、聚丙烯纤维、纳米级二氧化硅等多种纤维和泡沫改性剂[15-17]，进一步提高发泡水泥的机械强度。

SiO2气凝胶是近年来出现的新型轻质纳米多孔非晶固态材料，通常以纳米颗粒相互聚集的方式形成纳米多孔三维网络结构，并在孔隙内充满气态分散介质，是一种保温隔热性能十分优越的新型材料[18]。SiO2气凝胶可作为轻骨料在发泡水泥中得以应用，其应用形式主要有三种：作为唯一的一种轻骨料；与其他轻骨料搭配使用；SiO2气凝胶填充多孔轻骨料孔隙。Ng等[19]采用一种超高性能混凝土作为基质，在添加50vol%气凝胶的情况下，复合材料抗压强度为20MPa，导热系数为0.55W/（m·K）；当气凝胶添量增至80vol%时，复合材料抗折强度仅为0.2MPa，导热系数降为0.31W/（m·K）。Júlio等[20]以水泥和粉煤灰为粘……