玻化微珠保溫砂漿中巖棉碎屑的應(yīng)用探究

張 輝 （福建省二建建設(shè)集團(tuán)有限公司，福建 福州 350003）

0 前言

我國(guó)巖棉生產(chǎn)線每年超過(guò)的產(chǎn)能達(dá)到100萬(wàn)t以上，而巖棉制品的制作過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)很多的下腳料，這些廢料對(duì)于環(huán)境的污染程度大，采用傳統(tǒng)的深埋處理會(huì)面臨巨大的環(huán)境壓力。而建筑行業(yè)對(duì)于巖棉碎屑進(jìn)行了有效規(guī)劃，因?yàn)閹r棉本身是一種A級(jí)防火保溫材料，將其加入玻化微珠保溫砂漿當(dāng)中，可以顯著提升混合材料的性能，提升施工質(zhì)量。

1 玻化微珠保溫砂漿的材料構(gòu)成

1.1 玻化微珠

玻化微珠是無(wú)機(jī)物玻璃質(zhì)的礦物材料，也是火山巖礦石中的材料經(jīng)過(guò)破碎、高溫燃燒膨脹玻化而成。在膨脹的瞬間表面熔化，然后在降溫后形成具有玻璃化的顆粒表面，內(nèi)部能保持完整的多孔空心結(jié)構(gòu)。其特殊的加工工藝也讓其性能相對(duì)穩(wěn)定，也是環(huán)保的高性能無(wú)機(jī)絕熱材料[1]。具體的性能如表1所示。

玻化微珠的性能 表1

1.2 膠凝材料

膠凝材料是玻化微珠保溫砂漿性能和質(zhì)量主要的影響因素，可以和水泥混合來(lái)促進(jìn)水泥的水化作用。為了能滿足砂漿的基本要求，會(huì)選用電廠燃燒的粉煤灰廢料作為主要的膠凝材料。水泥的水化過(guò)程中可以通過(guò)與氫氧化鈣產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)來(lái)提升材料的密實(shí)度，并降低吸水率。

1.3 外加劑

外加劑是保溫砂漿當(dāng)中主要的添加物質(zhì)，用于改善砂漿性能和耐久性等。

1.4 增強(qiáng)纖維

增強(qiáng)纖維可以理解為改善水泥抗裂性能和消除裂縫的復(fù)合材料。

2 玻化微珠保溫砂漿材料的性能

2.1 玻化微珠保溫砂漿材料

玻化微珠作為輕質(zhì)耐火材料行業(yè)漂珠的部分替代品，目前以玻化微珠為輕質(zhì)骨料的保溫砂漿，已經(jīng)逐漸廣泛運(yùn)用于工程當(dāng)中，適用于房屋改造中的內(nèi)外保溫工程，以及高層的鋼筋混凝土、燒結(jié)磚圍護(hù)墻內(nèi)的防火保溫工程。玻化微珠保溫砂漿施工方式包括墻面、頂棚、樓地面的施工，一般采用的是噴涂式施工方法，視施工環(huán)境和現(xiàn)場(chǎng)條件來(lái)決定。施工的基本流程為基層處理-吊垂直-涂刷界面砂漿-定位釘-玻化微珠保溫砂漿涂抹-刮膩?zhàn)?涂料[2]。

從其基本性能來(lái)看，在保溫方面就比傳統(tǒng)材料有更出色的性能。由于整體式保溫隔熱建筑是在建筑物外墻面和房間六面壁用一定厚度的玻化微珠保溫砂漿作為保溫隔熱層，從而形成保溫體系，進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)。傳統(tǒng)的保溫澆筑僅僅只包括外墻內(nèi)和外墻外保溫，這些保溫做法的弊端對(duì)于結(jié)構(gòu)耐久性有著嚴(yán)重影響，整體式保溫隔熱建筑的完整結(jié)構(gòu)體系也符合導(dǎo)熱系數(shù)等技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。

3 巖棉碎屑在玻化微珠保溫砂漿中的應(yīng)用

巖棉材料在建筑中的應(yīng)用包括墻體保溫、屋面保溫、房門保溫和地面保溫等幾個(gè)方面。其中墻體保溫最為主要，可采用現(xiàn)場(chǎng)復(fù)合墻體和工廠預(yù)制復(fù)合墻體兩種形式。前者是外墻內(nèi)保溫，即外層采用磚墻或混凝土墻，中間為巖棉層；外墻外保溫是在建筑物外層貼加巖棉層。巖棉材料具有顯著的保溫和隔熱功能，相比于傳統(tǒng)的EPS泡沫，它還具有良好的防火功能，非常適合于建筑和工業(yè)設(shè)備、管道、容器及各種窯爐的保溫隔熱。在施工環(huán)節(jié)中，應(yīng)該進(jìn)行適當(dāng)?shù)耐繉樱瑴p少熱損失，并防止熱膨脹引起的保溫層厚度和容重的變化。巖棉保溫裝飾板透氣性大，如涂料飾面透氣性差，會(huì)造成涂料層起鼓。按各墻體及外保溫格構(gòu)造層材料透氣阻進(jìn)行冷凝驗(yàn)算，使保溫層中不出現(xiàn)露點(diǎn)[3]。

試驗(yàn)的具體步驟是將巖棉碎屑替換部分的玻化微珠，并且在巖棉碎屑重量占據(jù)保溫砂漿重量的0%～24%時(shí)，砂漿性能顯著。如果超過(guò)24%，則保溫砂漿的硬度有所上升，不利于正常施工。另外，巖棉的摻量對(duì)于抗壓強(qiáng)度的影響程度較大，隨著摻量的提升，抗壓強(qiáng)度也會(huì)明顯增加。此時(shí)，巖棉碎屑在玻化微珠保溫砂漿中的抗壓強(qiáng)度明顯高于單純使用玻化微珠保溫砂漿。從以下的試驗(yàn)方式中，也可以體現(xiàn)這一原則。

3.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)方案

選定纖維摻量進(jìn)行配比，巖棉材料需要的量越多，說(shuō)明需要包括在其周圍的水泥漿體液越多，為了能保障巖棉碎屑的量不超過(guò)保溫漿料的承受能力，在初次進(jìn)行適配時(shí)，纖維摻量要選擇較大值。此外，要控制好材料的表觀密度，從而降低膠凝材料的使用量，控制好料漿流動(dòng)度，如下圖所示。

料漿流動(dòng)度

3.2 應(yīng)用分析

在料漿的拌制過(guò)程中，可以看到當(dāng)巖棉纖維的量較少時(shí)，纖維殘料的增加會(huì)產(chǎn)生料漿性能的變化，起泡性能越好，但隨著纖維摻量的增加，料漿水分不足，料漿的起泡性能又會(huì)出現(xiàn)明顯降低。通過(guò)圖中的趨勢(shì)也可以看到，當(dāng)巖棉碎屑和膠凝材料的用量越大，那么轉(zhuǎn)折點(diǎn)出現(xiàn)得會(huì)越早。而這也說(shuō)明巖棉碎屑對(duì)于玻化微珠保溫砂漿的性能具有一定的積極作用，但巖棉碎屑的摻量存在一個(gè)閾值，這個(gè)閾值會(huì)隨著材料的增加而逐漸降低[4]。通過(guò)結(jié)果，不難分析水泥材料和巖棉纖維材料之間的關(guān)系。

3.3 結(jié)論

巖棉廢料纖維碎屑的加入，對(duì)于玻化微珠保溫砂漿具有一定的積極作用。在一定范圍內(nèi)可以顯著提升漿料的引氣效果，并讓氣泡細(xì)化而穩(wěn)定存在，有效提升了墻體材料的保溫和隔熱能力；巖棉碎屑的加入還能提升保溫漿料的抗壓強(qiáng)度和抗折強(qiáng)度。不過(guò)需要注意的是玻化微珠保溫砂漿中的巖棉碎屑量有一個(gè)合理的范圍，在合理的范圍內(nèi)進(jìn)行添加，就能在節(jié)約成本的前提下提升材料性能，具有顯著的經(jīng)濟(jì)和技術(shù)意義。

在實(shí)際施工環(huán)節(jié)當(dāng)中，巖棉碎屑也在多個(gè)項(xiàng)目中發(fā)揮了顯著的作用。隨著《建筑外墻外保溫用巖棉制品》標(biāo)準(zhǔn)的出臺(tái)，也讓巖棉材料大量應(yīng)用于外墻外保溫系統(tǒng)。對(duì)于一些防火要求很高的公共建筑和高層建筑，例如機(jī)場(chǎng)、車站等，發(fā)揮了顯著的作用。此外，高強(qiáng)度的防火巖棉板還能作為建筑屋面的保溫層和承載等，適用于各種環(huán)境，其安全性和節(jié)能的特點(diǎn)也讓其成為了新型的屋面體系。這也正說(shuō)明巖棉碎屑可以適用于玻化微珠保溫砂漿中，為今后的墻面防火提供材料支持。但是在使用過(guò)程中要注意到一些問(wèn)題。在用于室外保溫或者易受機(jī)械磨損的地方要用金屬或塑料包皮，并且注意接頭的密封，最好用加膠的封條，包裹；當(dāng)用于保冷時(shí)，要在保冷面加防潮層，在溫度特別低的情況下，用不含樹脂的巖棉進(jìn)行絕熱，其防潮層也必須是防火的。

對(duì)于我國(guó)的建筑行業(yè)來(lái)說(shuō)，整體式保溫隔熱建筑追求的不僅是經(jīng)濟(jì)效益，還包括生態(tài)效益和節(jié)能減排問(wèn)題。因此兩種材料的配合使用符合我國(guó)目前的建筑節(jié)能技術(shù)和節(jié)能要求，達(dá)到最大限度的節(jié)能，不僅不增加建設(shè)成本，還能降低使用周期中的維護(hù)及保養(yǎng)費(fèi)，在未來(lái)具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)研究，可以看出添加了巖棉碎屑材料的玻化微珠保溫砂漿，不僅在各項(xiàng)性能上得到了有效提升，且強(qiáng)度和抗裂程度也有顯著提高，這些優(yōu)異的性能也說(shuō)明了巖棉下腳料廢物利用的優(yōu)勢(shì)。因此在未來(lái)的施工環(huán)節(jié)中，建筑單位可以廣泛采用這種方式，合理地確定材料配比，不僅可以有效節(jié)約資源，解決社會(huì)難題，還能減少?gòu)U棄材料對(duì)環(huán)境的保護(hù)，具有顯著的推廣意義。