硅酸钙复合纳米孔超级绝热钢结构防火板的研制-结构工程专业论文.docxVIP

北京科技大学硕士学位论文摘 北京科技大学硕士学位论文 摘 要 本论文主要研究了将具有中空结构硬硅钙石二次粒子和具有纳米孔结构si02气凝 胶采用真空复合结合超临界干燥技术制备硅酸钙复合继米孑L超级绝热材料的方法，将此 复合材料制成的纳米孔超级绝热板应用于钢结构防火保护。 Si02气凝胶的合成采用溶胶一凝胶法。对合成si02气凝胶的影响因素、超临界干 燥、物性及结构特征进行了研究。研究表明，以正硅酸乙酯(TEOS)作为前驱体、乙 醇和水的混合液为溶剂、赫酸和氨水为酸碱催化剂，经过溶胶～凝胶过程，可以获得 si02醇凝胶。制备凝胶配方为：H20／TEOS=3～8(摩尔比)：pH值在第一步反应控制 在3～4，第二步反应控制在7～8；温度在室温下或不高于60。C：老化时间是在室温下 老化2～4天；EtoH厅EOS视拟制备气凝胶密度而定。然后使用超临界干燥技术得到了 不同密度具有纳米孔结构的Si02气凝胶样品。 采用真空浸渍技术成功的制备出中空结构的硬硅钙石二次粒子内部充满了具有纳米 孔Si02气凝胶的复合超级绝热材料。这种材料的平均孑L径为9．1nm，90％孑L径小于 50rim，其他都在80rim以内。与si02气凝胶复合后，硬硅钙石的导热系数降低了 38％，常温常压下导热系数为O．025W／(m．K)，已经低于空气的导热系数值，抗压强度提 高了67％，抗折强度提高了29％，保温绝热性能和机械强度明显提高，且匀温灼烧实验 的线性收缩率仅为1％。 利用ANSYS有限元软件的热分析模块对普通防火涂料和复合防火板在钢结构应用 中的防火性能进行对比分析，实验结果表明复合防火扳的防火时间远远高于目前一般厚 质防火涂料的防火时间，从而在很大程度上提高了钢结构的防火性能。 关键词：硅酸钙，si02气凝胶，纳米孔，钢结构防火 北京科技大学硕十学位论文On 北京科技大学硕十学位论文 On the Development of the Steel Structural Fireproof Board for the Super Calcium Silicate Insulation with Composite Nanometer Pores Abstract The thesis probes a research method ofpreparing super insulator calcium silicate composite with nanometer pores by vacuu,m composite—supercritical drying technology．The super thermal insulating materials can be prepared by using xonoflite secondary particles with hollow structure and Si02 aerogel with nanometer pores structure through vacuum compounded method+The super heat insulating shield with nanometer pores made by this composite material is used in the fireproofprotection ofsteel strucmres． Si02 aerogel is synthesed by using a sol-gel method．This paper makes a rearch on the effects，supereritical drying，formed mechanism，structure features ofcomposite Si02 aerogel． The research shows that Si02 aerogd can be obtained through a sol—gel method by using TEOS as a major raw materials，EtOH and water as solvents，HCl and NH3·H20 as catalysts．The formulation preparing Si02 aerogel is H20：TEOS=3—8(mol ratio)．with pH 3～4 to prepare Si02 aerogel during the first step．pH 8～9 to prepare Si02 during the second step．all ordinary tonperature or no more than 60C，t