泡沫玻璃的应用主要在哪些方面?

泡沫玻璃的研究与应用 摘要 泡沫玻璃具有质轻、绝热、防水和吸声等优良性能, 是一种新型环保材料。泡沫玻璃的出现使长期以来一直无法有效处理的破碎玻璃制品、废玻璃、粉煤灰等生活垃圾及工业废渣得到了合理的利用, 不仅节约了大量的可再生资源, 为建筑工程行业提供了一种性能优异的轻质材料, 而且在一定程度上减缓了环境污染, 起到了环保的作用。泡沫玻璃是固体废弃物合理有效利用的典范, 是具有良好社会效益和经济效益的环保型建材。概述了泡沫玻璃的概念,从结构方面讨论了泡沫玻璃的性能及应用。 关键词 泡沫玻璃 ;固体废弃物;隔热;吸声 引言 近年来,随着人们生活质量的提高,人们的环保意识不断增强,自然资源的紧缺,再利用废玻璃及工业废渣日益受到重视。泡沫玻璃是一种人工制作的多孔材料,内部充满无数微小均匀连通或封闭气孔的玻璃材料。它具有机械强度高、导热系数小、热工性能稳定、热膨胀系数低、不燃烧、不变形、使用寿命长、工作温度范围宽、耐腐蚀性能强、不具放射性、不吸水、不透湿、不受虫害、易加工可锯切、施工极其方便等优点,是一种性能良好的保温隔热和吸声的节能环保材料,也是一种轻质的高强建筑材料和装饰材料。世界各国关于泡沫玻璃的研究已经取得了长足的进展,本文对泡沫玻璃的结构与性能的关系进行了概述,并展望了其发展方向。 1 泡沫玻璃的概念 泡沫玻璃(foam glass)可分为闭孔泡沫玻璃和开孔泡沫玻璃,是由定量的碎玻璃、助溶剂、发泡剂、改性剂和促进剂等,经过粉碎混合均匀形成配合料,放入到特定的模具中,再经过预热、熔融、发泡、退火等工艺制成的,有许多球状密封的或相互链接的微孔结构的无机材料,属多孔玻璃的一种,是均匀的气相和固相体系,气泡直径在0.1~5mm,占总体的80%~95%,表观密度约为120~50kg/m3。 2 泡沫玻璃的结构与性能 2.1 闭孔泡沫玻璃 闭孔泡沫玻璃是一种硬质多孔材料,由碳黑或焦炭发泡制得,由于其内部分布着大量的均匀独立气孔,导热系数小于0.06w/(m·k),加上无机玻璃的物化性质,所以可用作保温、绝热、防潮材料。 泡沫玻璃的传热包括玻璃的孔壁和气孔中的气体。孔壁是固相,以传导为主,而气孔中的气体,除了传导以外,主要是对流和辐射。闭孔泡沫玻璃中气孔率约为70%~90%,所以传热主要以气孔中气体的对流和辐射为主,独立气泡将空气分子封闭在微小空间内,分子就不能随意运动,而是处于一种相对的静止状态,从而阻绝热量的传递,达到保温的效果。 闭孔泡沫玻璃由于气孔均为独立的,具有很高的气密性,所以吸水率很小,一般小于0.2%,主要是制品外表吸附的微量水分,因而闭孔泡沫玻璃具有不吸水、不吸湿、不透潮、抗水防冻等优良性质,在低温或超低温条件下是隔热性能良好、隔热性能持久的隔热保温潮材料。 由于闭孔泡沫玻璃的膨胀系数与黏土砖、砌块、水泥灰砂粉刷层等墙体构筑材料的胀缩率十分接近,与硅酸盐系水泥灰浆之间有良好的粘结力。因此,它可与耐久耐候性较高的建筑胶凝材料配套使用,是整个保温系统都具有良好的耐久耐候性,能够完全满足墙体保温要求。 2.2 开孔泡沫玻璃 开孔泡沫玻璃由石灰石发泡制得,开孔的孔泡相互连通与外界贯通,制品主要用于吸声。当声波入射到泡沫玻璃表面时,主要是两种机理导致声能转变为热能而逐渐衰减,以至消失:一种是由于声波产生的振动引起小孔或间隙内的空气运动,造成与孔壁的摩擦,紧靠孔壁的空气受孔壁的影响不易动起来,由于摩擦和粘滞力的作用,使相当一部分声能转化为热能,从而使声波衰减;另一种是小孔中的空气与孔壁之间热交换引起的热损失,也会使声能衰减。因此,开孔泡沫玻璃具有良好的吸声性能。泡沫玻璃在不同频率声波下的吸声效果是不相同的,对于低频(100~125Hz),声波吸声系数较低,对于高频,声波吸声系数则比较高。 3 应用领域 3.1闭孔泡沫玻璃 由于它是无机材料的闭孔泡沫玻璃,所以导热系数小,绝热功能稳定;不吸水,水蒸气渗透率小;优良的耐高低温性能和耐久性;强度高,重量轻,变形小;不燃烧,不腐蚀;可切割成型,便于施工;可制成彩色材料,具有美化环境功能;可用聚合物水泥砂浆与基层牢固粘接。 与目前在建筑工程中使用的保温材料相比较,泡沫玻璃具有独特的特点,用于屋面,能形成永久性的保温隔热层,而且,由于其优良的耐候性,尤其适合于倒置式屋面的保温隔热层。采用聚合物水泥砂浆粘结并勾缝后,还可形成一道完整的防水层,起到防水作用。用于外墙时,可直接采用聚合物水泥砂浆粘贴,施工方便,如采用彩色泡沫玻璃,既起到保温隔热作用,又可作为装饰材料,是一举数得的好办法。 泡沫玻璃用于屋面的保温隔热层时,由于它不吸水、不吸湿、用水泥砂浆粘铺后,水份不可能进入,所以不会造成防水层的起鼓破坏现象,不需作排气孔,也不存在长久使用后性能下降的问题。 它有一定强度,不易被压缩,用于倒置式屋面、斜坡屋面、种植屋面等新型屋面型式,是其它任何保温材料都无法比拟的。 泡沫玻璃用于墙体保温隔热,代替红砖,减薄墙体厚度,节约能源更是首屈一指,而且间接地扩大了建筑使用面积,减轻了建筑物的自重。施工时用普通水泥砂浆或聚合物水泥砂浆粘贴,粘贴力强。如作外墙涂料面层,只要在泡沫玻璃层外抹一层水泥砂浆找平即可。如采用彩色泡沫玻璃,可将泡沫玻璃切割成一定大小的形状,直接用聚合物水泥砂浆粘贴。 3.2开孔泡沫玻璃 吸声消音的特点使开孔泡沫玻璃起到良好的降噪作用,还由于具有不然、不腐蚀及受潮、吸水后不软化等特点,因此被广泛应用于会议室、游泳馆、地铁、食品等潮湿防火并有保持低噪音要求的建筑工程中。 开孔泡沫玻璃又由于气孔间隙可以储存水分,经测定其吸水率可达50%~70%,有的甚至更高,所以也具有良好的吸水保水性能,日本Saga大学的Lu等将其应用于绿化工程,把泡沫玻璃板作为保水材料固定在岩石基的斜坡上,当坡面因失水变干时,泡沫玻璃板中贮存的水分仍可以继续供给土壤和树根,以满足植物生长需要。同时由于这些泡沫玻璃板的交错拼接,还能防止水土流失。 结语 立足于可持续发展,保护环境,有效利用资源和节约能源,已解决环境恶化,资源匮乏和能源危机等现实问题为背景,泡沫玻璃的研究正在被广泛关注。虽然已经开展了大量研究工作,尝试了多种制备方法,取得了较大的成绩和进步,并开发出了多种相关产品,但目前我国的泡沫玻璃生产技术还不够成熟,存在着机械强度低、抗热冲击性能差、生产成本高、能耗大、质量低、不能规模化生产,性价比低等问题,仍需加大科研力度,继续进行深入的探索,发展低能耗、低成本、高质量,批量化生产的泡沫玻璃制品,在满足市场需求的同时,创造出更加广阔的利益空间。 收起