無機保溫砂漿應用技術發展進展

唐 楷，黃守斌，繆建波，蔣文隆，鄧孝輝，葉文楷，龐志紅

(1.四川理工學院材料與化學工程學院，四川自貢， 643000;2.自貢建筑工程質量檢測中心，四川自貢， 643000)

目前國內外廣泛使用的保溫隔熱材料主要分有機和無機兩大類。其中有機保溫隔熱材料主要是各種塑料，具有質輕、保溫、隔熱、吸聲等良好的性能，在寒冷地區有較長的使用歷史。但是在外墻保溫施工時，工序十分復雜，施工技術難度大、工程造價高，且有機材料與磚墻結合困難，強度低，防火性能差，容易造成空鼓、脫落、火災等事故隱患。近年來國內已發生多起惡性火災事故，造成多人死亡，引起了人們對傳統有機保溫材料安全性的廣泛關注;而且泡沫塑料制品抗老化能力差，使用壽命僅20年左右，與建筑物不同壽命，廢棄材料造成“白色污染”。無機保溫隔熱材料，特別是無機保溫砂漿為不燃材料，在滿足保溫隔熱要求的同時，具有抗壓、抗拉性能好，與建筑主體同壽命、施工方便、保溫造價較低等特點，具有良好的應用前景。

1 無機隔熱材料簡介

近年，國內市場上無機保溫砂漿主要是以珍珠巖［1］、蛭石［2］或玻化微珠［3］作為隔熱組分，水泥、石灰等膠凝材料為主要成分，同時摻加其他功能組分制成的干混砂漿。但傳統的珍珠巖吸水率大，很多研究都發現珍珠巖保溫砂漿由于高吸水率而影響導熱系數的問題，因此珍珠巖保溫砂漿在很多建筑構造中都不推薦使用，甚至在某些省市地區被禁止使用。另外，蛭石類(包括普通膨脹蛭石、憎水膨脹蛭石、球形閉孔膨脹蛭石)保溫砂漿受本身性質影響，屬于應用范圍較窄的無機砂漿，加之成本較高、標準體系不完善，因此應用也較少。由此可見，選擇玻化微珠作為隔熱組分生產無機保溫砂漿已越來越受到相關業內人士的重視，其生產應用空間十分廣闊。

玻化微珠是一種無機物玻璃質礦物材料，是由火山巖粉碎成礦砂后經電爐膨化燒結加工而成。產品呈不規則球狀顆粒，內部為蜂窩狀空腔結構，表面形成玻璃體薄殼，因而具有質輕、吸水率低、強度高、理化性能穩定的特點。可替代粉煤灰漂珠、玻璃漂珠、普通膨脹珍珠巖、聚苯顆粒等諸多輕質骨料在不同制品中的應用，是一種環保高性能無機輕質絕熱材料。玻化微珠作為建筑保溫材料可以彌補用聚苯顆粒和普通膨脹珍珠巖作輕質骨料的其他傳統保溫材料中諸多缺陷和不足。可以克服膨脹珍珠巖吸水性大、易粉化、在攪拌中體積收縮率大、產品后期保溫性能降低和易空鼓開裂等不足之處，還可彌補聚苯顆粒易燃、防火性能差、高溫產生有害氣體和易老化等缺陷。

2 國內外技術研究現狀

2.1 國外保溫砂漿研究現狀

目前發達國家在保溫砂漿的研制開發方面，是以輕質多功能復合漿體保溫材料為主。此類漿體保溫材料的各項性能較傳統漿體保溫材料明顯提高，如具有較低的導熱系數和良好的使用安全性及耐久性等。此外，國外非常重視保溫材料工業的環保問題，積極發展“綠色”保溫材料制品，從原材料準備(開采或運輸)、產品生產及使用，以及日后的處理問題，都要求最大限度地節約資源和減少對環境的危害［4］。保溫材料工業是國外資源重新回收利用的一個很成功的典型，它節約了自然資源，降低了廢棄物對環境的壓力，同時在生產過程中能耗較少。例如美國十分鼓勵在保溫材料工業中大量使用可再回收利用的原料，美國環境保護總局規定了如果想要獲得超過10000 美元聯邦基金的資助，建筑工程中選用保溫材料所含最低回收利用成分必須達到規定標準。

2.2 無機保溫砂漿的性能研究

國內外對無機保溫砂漿的研究主要集中于聚合物干粉外加劑、摻合料等與無機保溫砂漿的性能關系。如同濟大學劉賓［5］、劉培銘等研究了聚合物干粉改性閉孔球形膨脹珍珠巖保溫砂漿加水攪拌后的性能;南昌大學的曾亮［6］對玻化微珠、乳膠粉、纖維素醚等對玻化微珠保溫砂漿的性能影響進行了比較系統的研究;浙江大學建筑工程學院錢曉倩［7］就玻化微珠保溫砂漿攪拌時間、養護條件、導熱系數測試溫度進行了研究，結果表明覆膜7 d 的砂漿強度遠高于其他養護方式。這些前期研究可為本項目順利實施，特別是外加劑配方改進提供相應的基礎支持。

2.3 無機－有機復合保溫砂漿研究

清華大學建筑工程系［8］研制了玻化微珠和EPS 的保溫材料，并在實際工程中應用于外墻外保溫中。張巨松［9］研制的夾心墻保溫漿料是雙摻做憎水處理的普通膨脹珍珠巖和EPS 的保溫材料，另外還在攪拌中直接加入“膏狀”的泡沫，結果表明，在不影響強度的情況下，引入30%泡沫，導熱系數達到0.061 W/(m·K)，提高了保溫漿料的保溫性能。這些研究重點著眼于提高保溫效果上，但由于參加的有機材料均為易燃化學品，已不屬于國家重點推廣環保保溫產品目錄。

2.4 無機保溫砂漿的工程應用研究

無機保溫砂漿作為一種較新的保溫材料，目前研究仍然偏少。但由于具有防火阻燃、變形系數小、抗老化、性能穩定、生態環保性好等一系列優點，市場前景十分看好。國內學者李富江［10］在總結玻化微珠保溫砂漿在某外墻外保溫施工應用中寫道，有機板材保溫材料的施工工藝對墻面垂直度要求很高，且膠粘劑的強度和抗老化性不易保證，而鉚固釘施工稍有不慎極易形成滲水點;采用聚苯顆粒砂漿，現場攪拌很難保證顆粒均勻分布;而采用玻化微珠為輕質絕熱骨料的單組份保溫型干混砂漿，施工方便，可直接抹于墻面上，不空鼓開裂，整體強度高，同時抗老化、耐候性、防火、耐水、抗裂等性能較好，在墻體保溫要求上也符合國家相關建筑節能標準。

3 無機保溫砂漿發展趨勢

(1)綜合來看，玻化微珠保溫砂漿施工性能好且安全性優于其余珍珠石類產品，今后可對于玻化微珠保溫砂漿其細觀結構層面進一步深入研究。

(2)玻化微珠作為輕質骨料是影響玻化微珠保溫砂漿保溫性能和力學性能的重要材料，進一步提高我省玻化微珠的制造質量，使其玻化度提高、吸水率及堆積密度下降是提高玻化微珠保溫砂漿質量的關鍵。因此要加強對優質玻化微珠的研究開發，以滿足玻化微珠保溫砂漿性能提升的要求。

(3)玻化微珠保溫砂漿的突出優點之一是力學性能優異，因此在外墻保溫系統中應開發可簡化施工工藝的高性能玻化微珠保溫砂漿。

(4)目前，四川省工業發展迅猛，脫硫石膏、磷石膏、粉煤灰、礦渣等固廢年新增量很大，不僅帶來了巨大的環境壓力，也給生產企業帶來了不小的治污成本。若能開發以工業固廢為原料，開發系列無機保溫砂漿，可實現經濟與環境的可持續發展，也是此項目的發展趨勢之一。

［1］陸凱安.建筑市場適用的膨脹珍珠巖及其制品［J］.保溫材料與建筑節能，1999(2):26－28

［2］王堅.膨脹蛭石保溫干粉砂漿［J］.建筑技術，2003(10):758－759

［3］曾亮.玻化微珠保溫砂漿的性能優化與研究［D］.江西:南昌大學，2008

［4］ChungDDL.Cemeno－matrix composites for smart structures［J］.Smart material and structures，2000，9(3):243－247

［5］劉賓，王培銘，張國防.聚合物干粉對新拌膨脹珍珠巖保溫砂漿性能的影響［J］.新型建筑材料，2007，24(2):5－8

［6］曾亮，黃少文，胡欣，等.玻化微珠保溫砂漿的性能優化［J］.南昌大學學報(工科版)，2008，30(4):20－24

［7］錢曉倩，方明暉.試驗方法對保溫砂漿及系統測試結果的影響［J］.新型建筑材料，2009，26(2):32－35

［8］楊海龍，孔祥明，吳純超，等.乳化瀝青和可分散膠粉用于EPS保溫砂漿制備的對比試驗研究［J］.建筑科學，2011，38(3):23－26

［9］張巨松，鞠成，王喜林，等.新型保溫砂漿性能的實驗［J］.沈陽建筑大學學報(自然科學版)，2010，29(5):43－46

［10］李富江，黃效白.膨脹玻化微珠保溫砂漿在外墻外保溫施工中的應用［J］.貴州工業大學學報(自然科學版)，2008，23(3):53－57