新型EPS保溫砂漿外墻外保溫板材的研究

王愛勤，張承志，周新佳

（1.中原工學(xué)院，鄭州450007；2.河南大學(xué) 土木建筑學(xué)院，河南 開封475004）

新型EPS保溫砂漿外墻外保溫板材的研究

王愛勤1，張承志2，周新佳1

（1.中原工學(xué)院，鄭州450007；2.河南大學(xué) 土木建筑學(xué)院，河南 開封475004）

通過對EPS保溫砂漿性能的研究，提出了一種新的外墻外保溫板材，它由界面砂漿、抗裂砂漿、EPS保溫砂漿、滿掛熱鍍鋅鋼絲網(wǎng)和外墻裝飾材料組成.與其他外墻外保溫體系進行比較，從容重、施工難易程度和經(jīng)濟效益等幾個方面來看，該保溫板在工程應(yīng)用中更具可行性.

保溫砂漿；外保溫體系；板材

我國建筑節(jié)能的推廣剛剛起步，建筑維護結(jié)構(gòu)作為節(jié)能建筑的主要部分，其中墻體部分通常采用承重材料與保溫材料組成的復(fù)合體系，復(fù)合體系發(fā)揮了兩種材料的長處，在不使墻體過厚的情況下達到一定的保溫效果.

EPS保溫砂漿由于具有施工方便、成本相對較低以及整體勻稱性高的特點，且隨著研究的深入和相關(guān)施工技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范的完備，其在我國外墻保溫系統(tǒng)中已得到較為廣泛的應(yīng)用［1］.

目前國內(nèi)關(guān)于保溫砂漿的研究主要集中在保溫砂漿的具體應(yīng)用和產(chǎn)品研發(fā)，以及保溫砂漿各組成部分對其物理力學(xué)性能影響等方面.保溫砂漿不僅僅是水泥和保溫骨料的混合物，同時也將有機高分子化合物融入保溫體系，使無機、有機材料的功能相得益彰.實踐證明，高分子聚合物種類和用量對其各種性能影響顯著［2］.

國外關(guān)于保溫砂漿的研究，更多的是關(guān)注保溫砂漿生產(chǎn)及應(yīng)用中的環(huán)保節(jié)能以及長期使用的性能和效果.而我國在這方面才剛剛起步，而且還存在著諸多問題.

本文主要研究水泥用量和水灰比對EPS保溫砂漿強度和容重的影響，及EPS外保溫砂漿基本配合比的確定，提出了一種新型EPS保溫砂漿外墻外保溫板材.

1 實 驗

1.1 實驗原材料

（1）水泥：本實驗所用水泥系32.5強度等級的普通硅酸鹽水泥，符合《硅酸鹽水泥和普通硅酸鹽水泥》（GB175－92）標(biāo)準(zhǔn)要求.

（2）EPS（聚苯乙烯）顆粒：其物理機械性能如表1所示.

表1 EPS泡沫塑料的物理機械性能

1.2 實驗儀器

DKZ－5000型電動抗折試驗機、抗壓試驗機、JJ－5行星式水泥膠砂攪拌機、ZS－15型水泥膠砂振實臺、YH－40B型標(biāo)準(zhǔn)恒溫恒濕養(yǎng)護箱、101－A電熱鼓風(fēng)干燥箱、MP12001電子天平、40mm×40mm×160 mm的鋼質(zhì)試模.

1.3 實驗方法

（1）砂漿的物理性能實驗.砂漿的濕表觀密度和干表觀密度的測定，參照JG158－2004《膠粉聚苯顆粒外墻外保溫系統(tǒng)》進行.

（2）砂漿的力學(xué)性能實驗

①抗折強度實驗.參照GB／T17571－1999《水泥膠砂強度檢驗方法》0SO法進行實驗.試件規(guī)格為40mm×40mm×160mm，試件成型后分別放入養(yǎng)護箱中養(yǎng)護，養(yǎng)護時間分別為3d、7d、28d和90d；養(yǎng)護完成后測試各試塊的抗折強度.

②抗壓強度實驗.參照JGJ70－90《建筑砂漿基本性能的實驗方法》與JG158－2004《膠粉聚苯顆粒外墻外保溫系統(tǒng)》進行實驗.在測試完試塊的抗折強度之后進行抗壓測試.

2 實驗結(jié)果

2.1 水泥用量對砂漿性能的影響

在本EPS保溫砂漿中，水泥是最主要的膠凝材料.然而水泥對保溫砂漿的具體影響有哪些呢？我們通過實驗數(shù)據(jù)來具體說明.

圖1－圖6所示是幾組在水灰比相同的情況下，水泥用量變化時保溫砂漿抗折、抗壓強度的變化趨勢.

由圖1－圖6不難發(fā)現(xiàn)，在相同水灰比的情況下，水泥用量較小時，保溫砂漿的抗折、抗壓強度也較??；當(dāng)水泥用量增大時，保溫砂漿的抗折、抗壓強度呈增大的趨勢.

2.2 水灰比對砂漿性能的影響

保溫砂漿中除了水泥用量對強度有影響外，水灰比同樣有較大的影響，如圖7－圖12所示.

由圖7－圖12不難發(fā)現(xiàn)，當(dāng)水泥用量恒定時，保溫砂漿的抗折、抗壓強度隨著水灰比的增加而逐漸減?。浑S著試塊養(yǎng)護齡期的增加，試塊的抗折、抗壓強度也增大；隨著水泥用量的增大，水灰比對于保溫砂漿的抗折、抗壓強度的影響也變大.

3 實驗結(jié)果分析

從總的趨勢看，隨著水灰比的增加，抗折、抗壓強度逐漸降低.

在水泥用量一定的情況下，水灰比的增加使得漿體量增大，那么EPS泡沫球在砂漿中的分布就不很緊密，所以它的抗折強度會相對降低.

當(dāng)水泥漿較少時，增加水泥漿量更為重要，因此，在水灰比較小時，砂漿的強度隨水灰比的增加而提高；當(dāng)水灰比較大時，由于水泥漿數(shù)量已足夠填充，再增加水泥漿量對砂漿強度的貢獻不大.但是，水灰比的增加使得硬化水泥石的強度降低，從而導(dǎo)致砂漿強度降低.

通過前面的實驗研究，我們配制出了滿足標(biāo)準(zhǔn)要求，各項性能優(yōu)良的EPS保溫砂漿，即當(dāng)水灰比為0.5，每立方米EPS中加入水泥550kg時，能較好地平衡容重與強度的關(guān)系，得到較佳的效果.但是，要想將其應(yīng)用于外墻外保溫工程中，并使其優(yōu)良性能得到充分發(fā)揮，僅靠EPS保溫砂漿自身是不能實現(xiàn)的，還需要將EPS保溫砂漿與其他配套產(chǎn)品相結(jié)合，形成性能優(yōu)越、配套完善的EPS保溫砂漿外保溫板來實現(xiàn).

本文提出了一種新的外墻外保溫板材，將本外保溫板材設(shè)置在建筑物外墻外側(cè)，它大致由界面砂漿層、EPS保溫砂漿層、抗裂護面砂漿層組成，各層材料之間性能互補，發(fā)揮保溫隔熱與防護的作用.界面砂漿是EPS保溫砂漿的系統(tǒng)配套產(chǎn)品之一，它由水泥、特細砂以及乳膠粉等改性外加組分按一定的比例干拌制成［3］，主要用于處理混凝土、頁巖磚、加氣混凝土、灰砂磚及粉煤灰磚等基層墻體表面，提高墻體基層與EPS保溫砂漿層之間的粘結(jié)性能.抗裂砂漿也是EPS保溫砂漿的系統(tǒng)配套產(chǎn)品之一，它由水泥、特細砂、防水劑、膨脹劑等改性外加組分按一定的比例拌合制成，具有一定的柔韌性.抗裂砂漿用于EPS保溫砂漿層表面，起增強保護、抗裂、防水作用，對系統(tǒng)的長期穩(wěn)定性與機械穩(wěn)定性起到關(guān)鍵作用.同時抗裂砂漿具有以下特性：①良好的施工性，適合大面積涂抹；②足夠的舒張或柔韌性，能夠分散收縮應(yīng)力，避免開裂；③良好的耐沖擊性，在外力沖擊下不破損；④憎水性與透氣性，防止水的侵入而造成對系統(tǒng)的破壞，同時使內(nèi)部水分及時揮發(fā)；⑤耐久性，起關(guān)鍵作用的聚合物能夠在多種氣候條件下長期穩(wěn)定地發(fā)揮效能.

對于現(xiàn)代建筑來說，外墻的美觀效果也同樣重要，所以還要考慮外保溫板材是否能夠確保外墻裝飾的完成.對于表面粘貼飾面磚等重質(zhì)飾面的外墻體來說，由于飾面磚具有一定的重量，基層就要承受較大的面荷載.若基層的粘結(jié)強度較低，那么在表面粘貼的面磚很容易發(fā)生豎向的滑移，嚴(yán)重的還會發(fā)生飾面磚的脫落，這不僅影響建筑物的表面裝飾效果，還會對生命財產(chǎn)安全構(gòu)成威脅.由于外保溫體系中保溫層的粘結(jié)強度較低，必需采用適當(dāng)?shù)募訌姶胧┎拍軌虮ＷC其滿足外墻面磚飾面的要求.在抗裂砂漿層采用滿掛熱鍍鋅鋼絲網(wǎng)進行加強處理，提高整個保溫砂漿外保溫系統(tǒng)的整體性，使之能夠承受較大的面荷載，達到面磚飾面的要求.熱鍍鋅鋼絲網(wǎng)用膨脹螺栓進行錨固，膨脹錨栓錨固要深入基層墻體.

4 EPS外保溫板材與其他外保溫系統(tǒng)的比較

工程中常用的外保溫系統(tǒng)有：

（1）外掛式外保溫.外掛的保溫材料有巖曠棉、玻璃棉氈、聚苯乙烯泡沫板、陶粒混凝土復(fù)合聚苯仿石裝飾保溫板、鋼絲網(wǎng)架夾芯墻板等.該外掛技術(shù)是采用粘接砂漿或者是專用的固定件將保溫材料貼掛在外墻上，然后抹抗裂砂漿，壓入玻璃纖維網(wǎng)格布形成保護層，最后加做裝飾面.由于外掛板式結(jié)構(gòu)面密度較小，不適合采用面磚飾面的形式，一般采用涂料飾面.同時，由于外掛板材保溫層多為空腔結(jié)構(gòu)，抗風(fēng)壓和壓剪粘結(jié)性較差，容易出現(xiàn)表面裂縫、空鼓和脫落等技術(shù)問題.

（2）聚苯板與墻體一次澆注成型.該技術(shù)是在混凝土框－剪體系中將聚苯板內(nèi)置于建筑模板內(nèi)，在即將澆注的墻體外側(cè)澆注混凝土，混凝土與聚苯板一次澆注成型為復(fù)合墻體.該技術(shù)解決了外掛式外保溫的主要問題，其優(yōu)勢是很明顯的.由于外墻主體與保溫層一次成活，工效提高，工期大大縮短.而且在冬季施工時，聚苯板起保溫的作用，可減少外圍保溫措施.但在澆注混凝土?xí)r要注意均勻、連續(xù)澆注.由于混凝土側(cè)壓力的影響會造成聚苯板在拆模后出現(xiàn)變形和錯茬，影響后序施工.同時由于在保溫層中采用了鋼絲網(wǎng)架，造價較高，且鋼材是熱的良導(dǎo)體，直接傳熱，會降低墻體的保溫效果.

（3）硬質(zhì)聚氨脂泡沫塑料外保溫系統(tǒng).用聚氨脂發(fā)泡工藝將聚氨脂保溫材料噴涂于基層墻體上，聚氨脂保溫材料面層用輕質(zhì)找平材料進行找平.它擁有連續(xù)致密的表皮及閉孔率高達95%以上的互聯(lián)壁高強度蜂窩結(jié)構(gòu)，具有理想的不透水性和良好的水蒸汽滲透阻；采用現(xiàn)場直接噴涂技術(shù)，可以在建筑物外墻及屋面形成無接縫的連續(xù)防水保溫層，飾面層可采用涂料或面磚等進行裝飾.該材料具有優(yōu)良的自粘結(jié)性能，與外墻及屋面粘結(jié)牢固，其化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，使用壽命長；其導(dǎo)熱系數(shù)低于0.022W／m·k，遠遠優(yōu)于傳統(tǒng)的保溫材料.該工藝保溫效果好，可達到國家第三步65%的節(jié)能目標(biāo)，而且施工速度快，能明顯縮短工期.但是該系統(tǒng)投入較大，所需設(shè)備復(fù)雜，同時對工人的技術(shù)要求高.

上面幾種外墻外保溫系統(tǒng)或多或少都存在著一些不足之處.鑒于此，我們通過研究EPS保溫砂漿的性能和EPS保溫砂漿外墻外保溫板材的應(yīng)用，將具有合理配比的EPS保溫砂漿外墻外保溫系統(tǒng)與其進行比較.首先EPS外保溫板材由于抗裂砂漿具有良好的抗裂性能，所以不會像外掛式外保溫系統(tǒng)那樣容易出現(xiàn)開裂、空鼓現(xiàn)象；同時又不需要像聚苯板與墻體一次澆注成型系統(tǒng)那樣采用鋼絲網(wǎng)架，這樣造價相對較低，并且施工簡單，不需要大型的施工器械.綜合來講，本保溫系統(tǒng)具有容重較低、施工簡單、經(jīng)濟性較好等優(yōu)點，對外墻外保溫體系的發(fā)展有著推進性作用.

5 結(jié) 語

首先通過實驗證明EPS保溫砂漿具有良好的和易性與粘聚性，通過調(diào)整配比，平衡其容重與砂漿強度的關(guān)系，可以滿足正常條件下的施工要求；進一步提出的EPS保溫砂漿外墻外保溫板材具有良好的施工性和經(jīng)濟性，良好的熱工性能、系統(tǒng)穩(wěn)定性，粘結(jié)強度高、耐候性優(yōu)良、構(gòu)造簡單，將對傳統(tǒng)建材產(chǎn)業(yè)的結(jié)構(gòu)調(diào)整和升級換代起到積極的推進作用.

［1］ 王愛勤，孫偉，錢春香，等.泡沫聚苯乙烯球在新型墻體材料中的應(yīng)用研究［J］.混凝土與水泥制品，1998（2）：45－48.

［2］ 黎非.建筑外墻用保溫砂漿的研究［J］.江蘇建材，2001（3）：10－13.

［3］ 朱青，孫桂芳.ZL膠粉聚苯顆粒外墻外保溫體系在夏熱冬暖地區(qū)的應(yīng)用［J］.墻材革新與建筑節(jié)能，2006（10）：38－41.

Study of External Wall Thermal Insulating System with New Type of EPS Thermal Insulating Mortar

WANG Ai－qin1，ZHANG Cheng－zhi2，ZHOU Xin－jia1
（1.Zhongyuan University of Technology，Zhengzhou 450007；2.Henan University，Kaifeng 475004，China）

This study claims a new type of external wall thermal insulating system composed by interface treating mortar，anti－crack mortar，thermal insulating mortar，hot galvanizing wire mesh，and external wall decorative materials，by studying the application of EPS thermal insulating mortar system.And，the next step following is to compare this system with some other external wall thermal insulating system on density，difficulties of construction，and economic benefits etc.，to highlight the feasibility of applying this system in constructions.

thermal insulating mortar；external thermal insulating system；plates

TU528

A

10.3969／j.issn.1671－6906.2010.05.002

1671－6906（2010）05－0005－04

2009－11－24

國家科技支撐計劃項目（2006BAJ05B02－07）

王愛勤（1958－），女，河北秦皇島人，教授級高級工程師，博士.