膨脹珍珠巖保溫板概述及應用研究

徐永飛 （安徽省建筑科學研究設計院，安徽 合肥 230031）

1 概述

膨脹珍珠巖保溫板具有密度低、導熱系數(shù)小、穩(wěn)定性好、強度高、施工方便等優(yōu)點，可廣泛應用于各類建筑的屋面、墻體的保溫、隔熱工程[1,2]。膨脹珍珠巖保溫板是目前為數(shù)不多，能夠達到A級防火性能要求的墻體保溫材料。與同樣能夠達到A級防火性能要求的巖棉保溫板相比，它具有強度高、生產(chǎn)過程中能耗低、體積變化系數(shù)小、吸水率低，安裝時與墻體基層的固著可靠，結(jié)構(gòu)安全性高以及保溫隔熱性能尚可等特性。與有機保溫板材相比，其最大特點是阻燃性能，在薄抹灰外墻外保溫系統(tǒng)構(gòu)造中無須再使用防火隔離帶，簡化了系統(tǒng)構(gòu)造，縮短了施工周期。膨脹珍珠巖吸水率較高、強度相對較低，目前主要是加入增水劑、補強劑等提高性能[3,4]。

本工作主要是以膨脹珍珠巖顆粒為骨料，加入膠結(jié)料（高強度的聚合物改性水泥）、防水劑以及其他添加劑，通過計量、混合，先制成膨脹珍珠巖保溫料漿，然后進行加壓成型、養(yǎng)護和烘干等工序制成保溫隔熱板。性能表征結(jié)果顯示，該保溫材料具有一定的實用性。

2 原材料與試驗

2.1 研究使用的原材料

水泥：海螺 P.O 42.5級水泥，經(jīng)實際測試，其3 d抗壓強度為21.0 MPa；28 d為51.3 MPa；3 d抗折強度為 4.4 MPa；28 d 為 7.9 MPa。

膨脹珍珠巖：河南省信陽市信陽恒業(yè)珍珠巖保溫材料廠生產(chǎn)，外觀為白色至淺灰色顆粒，堆積密度為99.7 kg.m-3，常溫導熱系數(shù)為 0.048 W·m-1·1-1。

苯丙乳液：德國巴斯夫（BASF）公司生產(chǎn)，型號為Acronal S400，主要技術(shù)性能為：固體含量56%～57%；玻璃化溫度-6～-7℃；PH值6.0～7.0；斷裂伸長率＞2000%；斷裂強度：0.36 MPa。

增強纖維：包括木纖維和聚丙烯纖維兩種，均為市購。

改性添加劑：自制，為減水劑、氧化鈣和硫酸鹽等組分的混合物。

水：自來水。

3.1 配合比和試驗程序

3.1.1 配合比

試驗配合比為：水泥∶膨脹珍珠巖（體積比）=1:1.7～2.3；

Acronal積比：干粉乳液摻量（質(zhì)量）為1.0%～1.5%；

改性添加劑摻量（質(zhì)量）為2.0%～3.5%。

3.1.2 試驗程序

稱量水泥和改性添加劑，拌和均勻后加入水和Acronal和均勻后加乳液，攪拌成漿狀物后，加入膨脹珍珠巖，攪拌均勻成為拌合料。成型后養(yǎng)護28 d，按照《建筑用膨脹珍珠巖保溫板》（JC/T 2298-2014）和《膨脹珍珠巖保溫板外墻外保溫系統(tǒng)材料》（DB34/T 2418-2015）規(guī)定的方法進行性能試驗。

4 結(jié)果與討論

4.1 水泥-膨脹珍珠巖比對膨脹珍珠巖保溫板試件性能的影響

水泥-膨脹珍珠巖比會對膨脹珍珠巖保溫板的性能產(chǎn)生顯著影響。其試驗結(jié)果如表1。

從表1可見，隨著水泥比例的逐漸降低，膨脹珍珠巖保溫板的抗壓強度和導熱系數(shù)隨之降低，而且只有在水泥-膨脹珍珠巖比達到或低于15:85情況下,其導熱系數(shù)才能夠滿足JC/T 2298-2014標準和省標 DB34/T 2418-2015的要求。

水泥-膨脹珍珠巖比對膨脹珍珠巖保溫板性能的影響 表1

4.2 苯丙乳液對膨脹珍珠巖保溫板垂直于板表面抗拉強度的影響

垂直于板表面的抗拉強度對于膨脹珍珠巖保溫板來說極為重要，因為這直接影響保溫板與墻體基層的粘結(jié)以及保溫板表面的抹面砂漿的附著強度，并進而影響外墻外保溫系統(tǒng)表面的抗開裂性。試驗結(jié)果見表2。

苯丙乳液對膨脹珍珠巖保溫板強度的影響 表2

從表2可見，垂直于膨脹珍珠巖保溫板表面的抗拉強度，隨苯丙乳液摻量的增加而逐漸提高。這是因為，苯丙乳液在干燥、成膜后可在水泥水化形成的水泥石、膨脹珍珠巖顆粒的表面充分粘結(jié)，并使材料形成高抗拉強度，在膨脹珍珠巖保溫板中作為第二膠結(jié)料與水泥基無機凝結(jié)材料相輔相成，從而提高了膨脹珍珠巖保溫板垂直于板表面的抗拉強度。

4.3 苯丙乳液對膨脹珍珠巖保溫板抗壓強度的影響

從表2可見，苯丙乳液對膨脹珍珠巖保溫板抗壓強度沒有明顯的影響，其原因在于苯丙乳液在膨脹珍珠巖保溫板養(yǎng)護過程中形成的聚合物膜是一種具有柔性的膜，只能產(chǎn)生很高的粘結(jié)強度和抗拉強度，而對抗壓強度的影響很小。

4.4 復合纖維摻量對保溫板性能的影響

不同復合纖維摻入量的保溫板試驗性能見表3。

由表3可知，復合纖維摻量的不同對保溫板的干表觀密度和導熱系數(shù)影響很小。隨纖維摻量的增加，保溫板的抗折強度提高，抗壓強度也有所增大，線收縮率減小。這主要由于纖維在保溫板內(nèi)部構(gòu)成三維的空間網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)，使保溫板的各組分均勻分散在纖維的空間網(wǎng)絡內(nèi)，并通過纖維、膠結(jié)料等傳遞到膨脹珍珠巖顆粒上，增加保溫板的韌性，從而延緩或阻止保溫板的收縮，并提高保溫板的強度。

5 膨脹珍珠巖保溫板在外墻外保溫系統(tǒng)中的應用

膨脹珍珠巖保溫板是以外墻外保溫系統(tǒng)的形式應用于建筑外墻面的，其外墻外保溫系統(tǒng)分為涂料飾面和幕墻飾面兩類。

5.1 外墻外保溫系統(tǒng)的構(gòu)造層

涂料飾面的膨脹珍珠巖保溫板外墻外保溫系統(tǒng)的構(gòu)造層（從外墻基層向外）：粘結(jié)層、膨脹珍珠巖板保溫層、增強防護層（抹面層、增強網(wǎng)）、（錨固件）、涂料飾面層（包括膩子層、底漆層和飾面涂層）；

幕墻飾面的膨脹珍珠巖保溫板外墻外保溫系統(tǒng)的構(gòu)造層（從外墻基層向外）：粘結(jié)層、膨脹珍珠巖板保溫層、（錨固件）、幕墻飾面層。

5.2 膨脹珍珠巖保溫板外墻外保溫系統(tǒng)材料組成

在涂料飾面的膨脹珍珠巖保溫板外墻外保溫系統(tǒng)中需要使用的主要材料有膠粘劑、膨脹珍珠巖保溫板、抹面砂漿、錨栓、耐堿玻纖網(wǎng)布、彈性底涂、耐水膩子和涂料等。

在幕墻飾面的膨脹珍珠巖保溫板外墻外保溫系統(tǒng)中需要使用的主要材料有膠粘劑、膨脹珍珠巖保溫板、抹面砂漿、錨栓和幕墻等。

5.3 膨脹珍珠巖保溫板外墻外保溫系統(tǒng)和組成材料的性能要求

膨脹珍珠巖保溫板外墻外保溫系統(tǒng)和組成材料應同時滿足 JC/T 2298-2014標準和省標 DB34/T 2418-2015、DB34/T 5078-2017 的 要求。應注意的是，在這三個標準中，DB34/T 2418-2015標準對抗拉強度（或垂直于板表面抗拉強度）的要求稍低。JC/T 2298-2014標準和DB34/T 5078-2017標準對密度處于（231～260）kg·m-3范圍的保溫板性能的要求是大于或等于 0.14 MPa，而DB34/T 2418-2015標準的要求是大于或等于0.12 MPa。

不同纖維摻入量時保溫板的性能 表3

6 結(jié)論

本工作主要研究了苯丙乳液和復合纖維用量對保溫板力學性能的影響，實驗結(jié)果顯示，隨著苯丙乳液摻量的增大，垂直于膨脹珍珠巖保溫板表面的抗拉強度逐漸提高，而苯丙乳液對膨脹珍珠巖保溫板的抗壓強度沒有明顯影響。

復合纖維摻量對保溫板的干表觀密度和導熱系數(shù)影響很小，隨纖維摻量的增加，保溫板的抗折強度和抗壓強度提高，線收縮率減小。

以膨脹珍珠巖保溫板為保溫層的外墻外保溫系統(tǒng)有涂料飾面和幕墻飾面兩種類型，其系統(tǒng)和組成材料，應同時滿足JC/T 2298-2014標準和省標DB34/T 2418-2015、DB34/T 5078-2017 的 要求。