改性發(fā)泡水泥保溫板的研發(fā)與應用

劉川，熊鳳鳴，王艷茹，陳俊杰，王智

（1重慶大學 化學化工學院，重慶 400044；2重慶思貝肯節(jié)能技術開發(fā)有限公司，重慶 401329）

改性發(fā)泡水泥保溫板的研發(fā)與應用

劉川1，2，熊鳳鳴2，王艷茹2，陳俊杰2，王智1

（1重慶大學 化學化工學院，重慶 400044；2重慶思貝肯節(jié)能技術開發(fā)有限公司，重慶 401329）

改性發(fā)泡水泥保溫板是重慶市近年來以普通硅酸鹽水泥為膠凝材料，通過材料改性、配方優(yōu)化和設備改造等技術措施研究開發(fā)的新型無機保溫板材，具有保溫隔熱性能好、密度輕、強度高、吸水率低、防火安全、體積穩(wěn)定等性能特點。該文結合重慶市工程建設地方標準DBJ50/T-185-2014以及重慶市民用建筑節(jié)能工程應用實際，闡述了改性發(fā)泡水泥保溫板的技術性能特點和工程應用要求。

改性發(fā)泡水泥保溫板；性能特點；建筑保溫隔熱技術；硅酸鹽水泥；A級防火

0 前言

建筑保溫隔熱技術體系是重慶實施建筑節(jié)能的重要技術措施之一[1]，在民用建筑節(jié)能工程得到了普遍應用，為民用建筑嚴格執(zhí)行建筑節(jié)能設計標準發(fā)揮了重要作用；但在實際應用過程中，也反映出了部分建筑保溫材料產品質量不穩(wěn)定、施工質量難控制、易空鼓開裂等問題，已影響到建筑保溫隔熱工程施工質量和節(jié)能效果。針對這些問題，重慶市城鄉(xiāng)建設主管部門充分結合地方產業(yè)和工程應用實際，研究提出“逐步淘汰建筑保溫砂漿，大力推廣保溫隔熱板材，推動建筑保溫材料走工廠化、成品化、板材化和規(guī)范化發(fā)展道路”的建筑保溫隔熱技術路線。

近年來，重慶市建筑保溫行業(yè)中的部分骨干企業(yè)積極響應推廣應用保溫隔熱板材的號召，整合高等院校和科研院所等社會力量，通過優(yōu)化調整原材料組份及配合比，改造提升生產工藝設備水平，大力發(fā)展燃燒性能達到A級的改性發(fā)泡水泥保溫板，著力解決普通硅酸鹽發(fā)泡水泥保溫板強度低、易破碎、抗折性差、吸水率高、導熱系數不穩(wěn)定等問題[2]，并積極推動出臺了重慶市工程建設地方標準 《改性發(fā)泡水泥保溫板建筑保溫系統(tǒng)應用技術規(guī)程》DBJ50/T-185-2014[3]，為推廣應用改性發(fā)泡水泥保溫板工程應用提供技術支持。

1 改性發(fā)泡水泥保溫板的特點及優(yōu)勢

1.1 主要技術性能特點

重慶研究開發(fā)的改性發(fā)泡水泥保溫板以硅酸鹽水泥為膠凝材料，主要原材料組份有摻合料、輕集料、外加劑、改性劑和水制成的漿料，嚴格按照“混合攪拌、澆筑成型、化學發(fā)泡、自然養(yǎng)護、機械切割”的生產工序及工藝生產制造。與普通發(fā)泡水泥保溫板生產制造相比，改性發(fā)泡水泥保溫板主要采取了以下三方面提升改善產品性能的措施。第一材料改性：主要利用普通硅酸鹽水泥為膠凝材料，利用粉煤灰、硅灰改善水化與水泥石的性能，利用促凝與早強組分改善硅酸鹽水泥流變與凝結性能，利用聚合物乳液與纖維改善材料的韌性[4]，利用膨脹減縮組分與骨料改善材料的體積穩(wěn)定性，利用憎水組分與密閉氣孔技術降低吸水性能，優(yōu)化發(fā)泡劑和提高穩(wěn)泡性能使氣孔直徑適宜和閉孔率提高；第二設備工藝改造：主要通過強力多層次攪拌澆筑系統(tǒng)，使板材的漿料質量均勻、澆筑質量、產品質量穩(wěn)定，開發(fā)水平帶鋸、獨立開片的切割設備使板材幾何尺寸精準；第三產品塑封包裝：出廠前室內足時養(yǎng)護28d，使制品水化充分，強度發(fā)展合適，收縮在出廠前已趨于穩(wěn)定。

根據重慶工程應用實際需要以及產品實測結果，改性發(fā)泡水泥保溫板地方應用技術規(guī)程按密度等級把改性發(fā)泡水泥保溫板劃分為Ⅰ型和Ⅱ型。Ⅰ型的干表觀密度≤250kg/m3、抗壓強度≥0.5MPa、導熱系數≤0.070W/(m·K)；Ⅱ型的干表觀密度≤350kg/m3、抗壓強度≥0.7MPa、導熱系數≤0.085W/(m·K)，均具備以下主要性能特點[5]：

（1）保溫隔熱性能：材料中含有大量細小氣孔，氣孔平均直徑小于3mm，閉孔率≥95%，容重輕，熱阻大，從而具有很好的保溫隔熱性能。

（2）防火性能：以硅酸鹽水泥為主料，屬完全不燃無機材料，達到《建筑材料及制品燃燒性能分級》GB 8624中A級燃燒性能等級。

（3）防水防潮性能：產品生產中利用有機添加劑進行改性，內孔進行憎水處理，突破了傳統(tǒng)發(fā)泡水泥板容易滲水的技術難題，且閉孔率≥95%，故體積吸水率小于10%，具有良好的防水防潮性能。

（4）隔音降噪性能：產品屬密閉多孔材料，由無數獨立的氣泡形成，吸音效果好，是一無機隔音降噪材料。

（5）耐久性能：采用與墻體基層同質的硅酸鹽類無機材料，性能穩(wěn)定，耐候性好，與基層材料相容性好，可與建筑物同壽命。

1.2 與其他常見水泥保溫板生產技術工藝存在的主要區(qū)別

改性發(fā)泡水泥保溫板與復合硅酸鹽板、普通發(fā)泡水泥保溫板是3種性能差別較大的保溫材料。復合硅酸鹽板屬于硅酸鹽絕熱制品，參照標準《JC/T990復合硅酸鹽絕熱制品》，是利用含鋁、鎂、硅酸鹽的特種非金屬礦為基料摻加一定數量的輔助原料（可能參加少量水泥）和填充料，加入一定的化學添加劑，采取特殊工藝生產而成，通常需要在水熱條件下水化硬化，屬硅酸鹽建筑制品；普通發(fā)泡水泥保溫板多以硫鋁酸鹽水泥、鋁酸鹽水泥等特種水泥為膠凝材料，或者特種水泥與普通硅酸鹽水泥復合，采用特種水泥雖然發(fā)泡成型等工藝上有優(yōu)勢，但制品的耐久性較普通硅酸鹽水泥制品有差異，尤其是用于建筑物的外部時，其耐久性遠遠低于普通水泥制品。

1.3 與其他常見保溫材料相比具備的主要性能優(yōu)勢（見表1）

改性發(fā)泡水泥保溫板與其他保溫材料相比[6]，不足之處是導熱系數較高，突出的優(yōu)點是A級防火，生產成本較低，與建筑同壽命，環(huán)境友好，生產能耗低。

表1 改性發(fā)泡水泥保溫板與常見保溫材料區(qū)別

2 改性發(fā)泡水泥保溫板的應用

改性發(fā)泡水泥保溫板為工廠預制品，工廠生產使質量控制穩(wěn)定，切割設備使板材幾何尺寸精準，室內足時養(yǎng)護室的體積收縮趨于穩(wěn)定，可用于建筑墻體內外保溫工程、地面保溫工程、屋面保溫工程和墻體自保溫工程熱橋部位?！陡男园l(fā)泡水泥保溫板建筑保溫系統(tǒng)應用技術規(guī)程》DBJ50/T-185-2014對改性發(fā)泡水泥保溫板用于墻體、地面、屋面和墻體自保溫工程的應用技術要求作出了詳細規(guī)定。

2.1 在建筑墻體外保溫工程中的應用

改性發(fā)泡水泥保溫板在墻體外保溫工程中的應用方式主要為薄抹灰保溫系統(tǒng)，其層次構造與傳統(tǒng)的膨脹聚苯板薄抹灰外墻外保溫系統(tǒng)基本相同，但也有其自身特點。

改性發(fā)泡水泥保溫板的鋪設采用粘貼和錨栓錨固結合的方式，膨脹聚苯板等有機板材的鋪設采用點粘方式，而改性發(fā)泡水泥保溫板采用滿粘的方式，這既保證了板材與基層的連接可靠，同時又減少了保溫層脫層、空鼓的幾率；同時，基層、粘接材料、改性發(fā)泡水泥保溫板同為無機材料，相容性更好，粘貼更加牢靠。

改性發(fā)泡水泥保溫板為工廠預制品，已經在工廠養(yǎng)護28d，其收縮基本完成，配合抹面層的抹面膠漿和雙層耐堿玻纖網，能夠有效地抵御氣候條件變化而產生的熱脹冷縮應力，保證了整個保溫系統(tǒng)本身不易發(fā)生開裂、空鼓等質量問題，同時也確保表面有足夠的抗沖擊性；改性發(fā)泡水泥保溫板的吸水率小于10%（V/V），在加上抹面層的防水性，雙層防水保險，既保證了保溫層在雨水天氣的保溫性能，也保證了整個保溫系統(tǒng)的熱工性能和耐久性。

改性發(fā)泡水泥保溫板墻體保溫系統(tǒng)的抗裂防護層采用抹面膠漿復合雙層≥160g/m2耐堿玻纖網格布，錨栓錨固在第一層網格布上。該構造措施有3層抹面膠漿、2層玻璃纖維網格布，系統(tǒng)的抗裂防護層抗沖擊性能大大提升，同時錨栓錨固在第一層網格布上使系統(tǒng)整體完整，二者結合使系統(tǒng)的質量和安全性大幅度提升。

改性發(fā)泡水泥保溫板墻體保溫系統(tǒng)按照設計文件要求和墻面控制線安裝金屬支撐托架，托架用膨脹螺栓將其錨固在基層墻體上。在墻體保溫系統(tǒng)中改性發(fā)泡水泥保溫板容重約為250kg/m3，安裝支撐托架的目的是將板材的重力作用分散，特別是在高層建筑中，有效地提高了改性發(fā)泡水泥保溫板保溫系統(tǒng)的安全系數。

2.2 在墻體自保溫工程熱橋部位中的應用

長期以來在墻體自保溫系統(tǒng)中熱橋部位采用薄抹灰系統(tǒng)做法，而墻面采用厚抹灰做法，兩種體系搭接在一起難免會因為材料性質的不一而造成開裂；同時在施工過程中，薄抹灰和厚抹灰搭接使用，工序復雜繁瑣，施工質量得不到有效的控制。

根據現(xiàn)有墻體自保溫系統(tǒng)中熱橋處理方法的不足，結合改性發(fā)泡水泥保溫板的性能特點，設計了改性發(fā)泡水泥保溫板厚抹灰保溫系統(tǒng)，它是置于建筑外墻熱橋部位的構造，由改性發(fā)泡水泥保溫板保溫層、專用水泥砂漿抹面層、固定材料（膠粘劑、錨固件等）和飾面層等構成，其中抹面層平均厚度宜為15～20mm，且內設絲徑為2.03mm的熱鍍鋅電焊網。改性發(fā)泡水泥保溫板厚抹灰保溫系統(tǒng)的保溫層厚度由設計決定，在粘貼改性發(fā)泡水泥保溫板材時，會對保溫層進行界面處理，保證了其與基層和抹面層有很好的粘接效果；改性發(fā)泡水泥保溫板與加氣混凝土或節(jié)能磚同為無機材質，具有良好相容性；再則自保溫系統(tǒng)墻面和熱橋部位的抹灰、掛熱鍍鋅電焊網工序同時進行，有效地簡化了施工工序。

改性發(fā)泡水泥保溫板厚抹灰保溫系統(tǒng)所用保溫材質為無機材料，與自保溫系統(tǒng)具有較高的相容性，在加上熱鍍鋅電焊網的抗裂作用，其有效地減少了自保溫系統(tǒng)中在熱橋部位由于搭接等原因產生的開裂可能性。

2.3 在屋面和地面保溫工程中的應用

改性發(fā)泡水泥保溫板作為A級防火保溫材料不僅可用在外墻、內墻，也可用在屋面、地面等工程部位。在地面或者屋面中的應用值得注意的是防水層應做在改性發(fā)泡水泥保溫板的上面，即正置式構造。

利用泡沫混凝土作為屋面、地面的保溫層，以前的施工方法多采用現(xiàn)場澆筑，但是現(xiàn)場澆筑泡沫混凝土因其漿料分層離析、強度低、收縮大等而引起地面空鼓開裂，造成嚴重的工程質量事故。改性發(fā)泡水泥保溫板為泡沫混凝土（化學發(fā)泡）預制品，不僅導熱系數優(yōu)良，強度高，同時收縮小，其在工廠已經養(yǎng)護28d，其收縮基本完成，制成的屋面、地面保溫系統(tǒng)不會因為保溫層的分層離析、空鼓、收縮開裂而影響整個系統(tǒng)的質量。

3 結論

改性發(fā)泡水泥保溫板通過材料改性和設備改造等技術措施，在工廠內預制成成品，具有質量穩(wěn)定、保溫隔熱性能好、防火安全、輕質高強、吸水率低和體積穩(wěn)定性優(yōu)良等特點，其保溫系統(tǒng)構造措施合理，可用于民用建筑墻體、屋面、地面和墻體自保溫工程熱橋部位，能有效解決當前砂漿類保溫系統(tǒng)存在的空鼓、開裂、脫落和厚度不足等工程應用問題，以及有機類保溫系統(tǒng)的防火性差和耐久性差等問題，對提高建筑保溫隔熱工程質量，促進建筑保溫行業(yè)健康發(fā)展具有重要意義。

[1]清華大學建筑節(jié)能研究中心.中國建筑節(jié)能年度發(fā)展研究報告2012[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2012:20-25.

[2]王武祥，張磊蕾.水泥基發(fā)泡混凝土的生產與應用[J].新型墻材，2012（4）：33-37.

[3]中煤科工集團重慶設計研究院有限公司.DBJ50/T-185-2014改性發(fā)泡水泥保溫板建筑保溫系統(tǒng)應用技術規(guī)程[S].重慶市城鄉(xiāng)建設委員會，2014.

[4]雷文晗，王友力，劉小泉.發(fā)泡水泥保溫材料的研制及生產工藝的研究[J].粉煤灰綜合利用,2013(06).

[5]中華人民共和國工業(yè)和信息化部.JC/T 2200-2013水泥基泡沫保溫板[S].北京：建材工業(yè)出版社，2013.

[6]徐峰.外墻保溫隔熱新材料與新技術研究[J].新型建筑材料，2013（12）.

Developmentand Application of Insulation Board of Modified Foam Cement

s:Insulation board ofmodified foam cement isa new inorganic insulation sheet developed from ordinary Portland cementw ith technicalmeasures likematerialmodification,formulation optim ization and equipmentalteration.Itobtains such characteristicsasgood thermal insulation,light density,high strength,low water absorption,fire safety and good volume stability.Integrated w ith local construction standards(DBJ50/T-185-2014)and practicalapplication ofenergy conservation engineering,the technicalperformancesand requirementsof insulation board ofmodified foam cementareelaborated in depth.

insulation board ofmodified foam cement；performance characteristics；thermal insulation technology；Portland cement；class A fire prevention

中圖文類號：TU 5

A

1671-9107（2014）06-0077-03

10.3969/j.issn.1671-9107.2014.06.077

2014-05-09

劉川（1987-），男，重慶人，碩士研究生，工程師，研究方向為輕質保溫隔熱材料的研發(fā)與應用。

孫蘇，李紅