班级项目调研报告Word下载.docx

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它可以作为隔热材料应用于建筑工程的各个部门，也用于造船、化工、低温及高温技术。

白色和彩色玻璃还被用做吸音和装饰材料使用。

然而我国相关技术起步较晚，虽然取得了突破，但与发达国家的技术差距仍很显著，产量与需求存在较大市场空缺（像国内石油化工行业，每年每年都要进口数万立方米用于设备及管道保温）。

因此，急需完善技术，建设一定规模的厂家来调和供求矛盾。

二、性能分析

泡沫玻璃最主要的特点是其内部具有无数小气泡（气孔率可达90%以上），受其影响泡沫玻璃的性质显著不同于普通玻璃：

1）气孔的性质

气孔为熔融液相包裹发泡剂产生的气体，在气压与液相的反作用平衡时产生的结构。

受配合料和加工工艺的影响，可能具有部分连通孔或封闭孔。

泡沫玻璃具有均匀小气孔结构，直径一般为0.1-5mm，其中肉眼可见的气孔大致具有同样大小，而分隔气孔的孔壁也含有大量的微小气泡，可见“均匀”为统计意义的均匀。

2）密度

泡沫玻璃的气孔率达90%以上，因此密度小，具有轻质的特点。

其体积密度为0.13-0.16g/cm3,平均0.145g/cm3。

3）导热系数

导热系数是指在稳定传热条件下，1m厚的材料，两侧表面的温差为1度（K，°

C）,在1秒内，通过1平方米面积传递的热量。

导热系数与材料的组成结构、密度、含水率、温度等因素有关。

非晶体结构、密度较低的材料，导热系数较小。

泡沫玻璃的传热包括玻璃的孔壁（固相）和气孔中的气体（气相）两部分。

固相传热以传导为主，而气孔中的气体除了传导以外，主要是对流和热辐射（两者的效率相对很低）。

因此，泡沫玻璃的导热率很小。

故，泡沫玻璃具有低导热系数，而这是其极其重要的特征性质之一。

决定了它在保温隔热领域的应用。

4）比热容

比热容，简称比热（specificheat），是单位质量物体改变单位温度时的吸收或释放的内能。

比热容是表示物质热性质的物理量。

泡沫玻璃比热容在0.75J/（g℃）左右，较小的比热造成了它较小的导热系数，也决定了它的隔热性能。

并且由于水的热容量较大达4.2J/（g℃）,当保温材料吸水后，他的保温效果将大打折扣（吸收4%的水分，将失去70%的隔热效果）。

而闭孔泡沫玻璃吸水量极低，因而泡沫玻璃在建筑保温领域具有极大优势。

5）吸水性与透湿性

泡沫玻璃的吸水率只是由气孔性质决定，连通孔越多，则吸水率越大。

而具有闭孔结构的泡沫玻璃吸水率仅为其体积6%-9%，这是因为水分仅被表面吸收的缘故。

6）机械强度

泡沫玻璃耐压强度极限为0.8-15MPa（主要受密度影响），绝对值看似较低，但其密度小且导热系数也小，隔热性能好，具有相对于应用范围的高强度。

并且泡沫玻璃的抗压强度海域受压方向有关，受压与发泡方向平行时抗压强度大，垂直时抗压强度较小。

（密度为1.6g/cm3的泡沫玻璃，发泡平行方向抗压强度1.2Mpa，发泡垂直方向抗压强度为0.5MPa，远大于其他有机隔热材料！

）

7）吸声性

主要针对有连通孔的泡沫玻璃，其吸声系数较隔音板大得多，且在很宽频率范围内不改变。

泡沫玻璃的吸声性来源于孔隙特征，当材料内气孔开放，相互连通时，当声波入射到其表面，便激发孔隙内空气震动，在空气粘滞阻力以及空气与孔壁的碰撞摩擦下，声波具有的能量被转化为空气内能而使声波大幅度衰减，达到吸声效果

三、泡沫玻璃的应用举例

建筑行业--泡沫玻璃密度小、强度高、导热系数小等物理性质，同时还具有的保温、隔热、吸声、防潮、防水、防火等功能使得其在国外的建筑行业广泛应用。

保温领域--泡沫玻璃保温隔热、防水、防潮、防火、耐酸碱、密度小、机械强度高等一系列优越性能，使其具有玻璃材料本身所固有的永久性、安全性、可靠性、防化学腐蚀性和不受蚁鼠侵害等优点，可应用在中温保温隔热、建筑内外墙的保温隔热、防水防潮工程、装饰工程、石油化工、冷藏、地铁和地下工程等领域。

吸声领域--作为吸声材料，吸音泡沫玻璃在发达国家已广泛用于地铁、地下军事设施、隧道、工厂车间、音乐厅、剧场和大会堂等建筑中，以及飞机场周围建筑物外表，以降低噪音。

国内在九十年代陆续用于上海地铁、广州地铁、人民大会堂空调机房和风道的降噪吸声材料。

近年又用于上海市内高架路两旁的吸音墙。

四、泡沫玻璃的分类

按颜色分类：

黑色泡沫玻璃、白色泡沫玻璃、彩色泡沫玻璃灯。

（颜色来自于发泡剂与基础玻璃料的颜色）

按气泡分类：

开孔泡沫玻璃（吸声）与闭孔泡沫玻璃（隔热）。

按所用原料分类：

普通泡沫玻璃、石英泡沫玻璃、熔岩泡沫玻璃。

五、泡沫玻璃的制备

泡沫玻璃的生产工艺共有两种方法—“一步法”与“二步法”（区别在于退货操作是否在脱模后进行）。

一步法：

装料后在同一模具同一窑炉中发泡、退火。

（下面以尾矿与玻璃工艺流程来举例）

由于泡沫玻璃导热系数较小，膨胀系数较低，且因基质影响为脆性材料，在形成的时候积累了较大的机械应力以及热应力，退火时由于模具跟泡沫玻璃膨胀系数不同可能会造成许多问题如制品开裂、消耗模具等等。

由于一步法存在的缺点，生产上常采用二步法工艺。

特点为为泡沫玻璃在发泡窑中发泡，随后进行脱模，脱模后毛坯再送入退火炉退火，以消除玻璃内部产生的应力，生产出不开裂泡沫玻璃。

具体工艺为在磨细的玻璃粉中加入碳粉作发泡剂，硼砂做稳定剂，红和均匀后放在模架上，在隧道式烧成窑中加热到750-850度焙烧，使之熔融膨胀而成为发泡玻璃，然后脱模送至退火炉中缓慢冷却至常温，最后精加工到一定的尺寸。

流程如图

六、性能改进

泡沫玻璃虽具有一系列保温吸声相关特点性能，以及相对较高的机械强度，但随着社会的发展，其抗压、抗折强度难以满足建筑领域轻质高强材料的要求，因此提高泡沫玻璃力学性能成为研究热点。

微观结构决定宏观性质，改善泡沫玻璃制备工艺和消除结构缺陷是实现强化的主要途径。

目前存在多种强化技术：

微晶增强是指在泡沫玻璃的制备过程中加入一定量的成核剂，经过一定温度制度的热处理，使玻璃基体的玻璃相中析出微小晶体结构，从而提高力学性能。

主晶相为β锂辉石与硅酸锆的Li2O-ZrO-SiO2-Al2O3系的微晶泡沫玻璃，抗压强度可高达10MPa。

微晶泡沫玻璃密度将明显增高，强度大大增强，却也限制了泡沫玻璃作为建筑领域轻质材料的应用范围。

纤维增强是指在泡沫玻璃制备过程中加入一定量的耐高温玻璃纤维或者陶瓷纤维等，在烧结过程中使纤维与基体很好的网状拼接在一起，从而制得纤维增强多孔玻璃基复合材料。

当下对纤维增强泡沫玻璃的研究仍然较少纤维增强的制备方法现在主要为烧结法。

但烧结法也存在问题，要是纤维在基体中难以分散均匀。

而维结团是造成增强增韧泡沫玻璃达不到预期效果的关键原因。

此外还有其他增强方法如高密度增强技术、颗粒增强技术、晶须增强技术、自增韧技术等等。

当下泡沫玻璃的强化技术还处于初级阶段，尽管各种增强方法从不同角度达到了增强效果，但是目前对增强的深入理论分析仍然不足，强化效果有限，泡沫玻璃增强仍任重而道远。

七、调研总结

对于泡沫玻璃的研究和开发我国起步较晚，因而技术上相对仍不成熟，且由此造成的泡沫玻璃相对的生产成本高、质量低致使国内泡沫玻璃产业发展缓慢。

目前，泡沫玻璃主要应用于建筑与石化相关领域的保温、隔热、吸声方向，但相信随着技术的成熟，泡沫玻璃的其他特性会在其他领域诸如过滤材料、载体材料、绿化保水材料等得到越来越充分的利用。

总之泡沫玻璃的发展前景极其广阔。

并且我国尾矿产量巨大，工业废渣的排放量也与日俱增，充分利用废玻璃与矿渣生产泡沫玻璃，不仅产生了巨大的技术附加值，而且减少了环境污染，节约了资源，降低了成本，实现了变废为宝。

参考文献：

1.杨修春、李伟捷等，《新型建筑玻璃》中国电力出版社

2.赵永田等，《玻璃工艺学》武汉工业大学出版社

3.刘阳、范兆荣、潘文杰等泡沫玻璃的多功能性及发展趋势

4.郭晓琛、高舒雅、郭宏伟，泡沫玻璃强化技术的研究进展

5.郭宏伟、刘新年等，高密度泡沫玻璃的制备工艺及性能研究[J]，新型建筑材料，2009,36（6）