建筑能耗约占社会能耗总量的30%左右，提高建筑的能源使用效率，降低建筑物能耗已经成为一个重要的研究方向。二氧化硅气凝胶作为一种新型超级绝热保温材料逐渐被应用在建筑领域，其具有极高的比表面积（高达1000m2/g）和极高的孔隙率（98%-99%），是世界上密度最低的固体材料。但是其无定形、机械性能差、成本高等缺点限制了它的广泛应用，因此研发一种低成本且具有一定强度的二氧化硅气凝胶复合材料，并应用于胶凝材料具有重要意义。
　　本研究首先利用燃煤产发电产生的固体废弃物粉煤灰，采用碱熔融法和溶胶凝胶法廉价制备二氧化硅气凝胶。借助扫描电镜显微镜、透射电子显微镜、孔径及表面积分析、X射线衍射测试、傅里叶变换红外光谱测试、激光共焦拉曼光谱测试、差示扫描量热仪、热重分析仪、导热系数测定仪等现代表征手段，获得二氧化硅气凝胶的表面形貌、微观结构、化学键状态、热稳定性、化学稳定性以及导热特性，同时分析了酸量对其性能的影响。结果表明粉煤灰可以制备出高纯度、高比表面积、低导热系数、化学稳定性好的二氧化硅气凝胶，硫酸与煅烧混合物体积比为10时制备的二氧化硅气凝胶性能最佳，导热系数低至0.0234W/m·K，表面为超疏水，疏水角可达146°，极限使用温度为400℃，比表面积为809.923m2/g。
　　其次，采用负压吸附法，制备了不同硅藻土与二氧化硅气凝胶质量比例（1∶1，2∶1，3∶1和4∶1）的定型二氧化硅气凝胶/硅藻土复合材料（DSAC），同样对其进行全面的性能表征测试。测试表明二氧化硅气凝胶能够均匀吸附到硅藻土材料中，DSAC化学性质稳定。随硅藻土掺量增多，复合材料密度增大，硅藻土与二氧化硅气凝胶质量比为2时吸附效果最佳。
　　再次，制备了水泥和石膏基二氧化硅气凝胶复合材料。将不同硅藻土和二氧化硅气凝胶质量比的DSAC分别以0.1，0.15，0.2，0.25四种比例（DSAC与水泥质量比）加入石膏和水泥材料基体中，对其干密度、导热系数、力学性能、耐水性能进行测试，分析了DSAC掺量、硅藻土和二氧化硅气凝胶质量比对各项性能的影响。研究发现加入DSAC后，水泥基和石膏基复合材料的干密度分别下降65.27%、69.62%，导热系数分别下降83.67%和75%。掺加DSAC会使水泥基材料耐水性能有所提升，软化系数上升3.85%，但随着硅藻土和二氧化硅气凝胶质量比增大，水泥基材料耐水性能下降，软化系数降低了24.39%。
　　最后，采用几何体素构造法建立水泥基定型二氧化硅气凝胶/硅藻土复合材料导热系数模型，并使用电阻类比热传导的方法进行了导热系数模拟计算。模拟结果与实测导热系数具有良好的一致性，表明本文提出的导热系数模型能够较好预测水泥基DSAC材料的有效导热系数，可以为水泥基DSAC材料的材料设计与性能预测提供有力的支持。