建筑保溫隔熱材料的研究及應(yīng)用進展

劉小成

摘 要：保溫隔熱材料近年來發(fā)展迅速，在墻體方面得到大量應(yīng)用。文章將分析我國保溫隔熱墻體材料的應(yīng)用現(xiàn)狀，并以磷石膏基的干混砂漿保溫材料為例，展開了詳細研究。

關(guān)鍵詞：建筑；保溫隔熱材料；磷石膏；應(yīng)用

進入21世紀(jì)后，自然資源受到了大量的開發(fā)利用，導(dǎo)致能源緊缺，資源危機已越來越嚴(yán)重。建筑節(jié)能是一種有效的節(jié)能方式，因此，保溫隔熱現(xiàn)已成為社會大眾廣泛關(guān)注的話題之一，開發(fā)并應(yīng)用高效的保溫隔熱墻體材料是保證建筑節(jié)能的行之有效方法。

1 我國保溫隔熱墻體材料的應(yīng)用現(xiàn)狀

磷石膏在建筑制品（石膏板、石膏砌塊）、土壤改良、水泥工業(yè)等領(lǐng)域均有應(yīng)用。其中，通過將磷石膏、其他膠凝材料（水泥、礦渣等）及輕質(zhì)骨料復(fù)合制備綠色墻體保溫材料，不但可利用大量磷石膏工業(yè)廢渣，而且具有顯著的節(jié)能環(huán)保意義，逐漸成為磷石膏資源有效利用的途徑之一。

2 以磷石膏基的干混砂漿保溫材料制備工藝研究

2.1 原材料

本實驗磷石膏比表面積為92m2/kg。磷石膏主要組成為CaSO4以及少量的F、P等雜質(zhì)。礦渣為某鋼鐵集團生產(chǎn)的高爐礦渣，比表面積為420m2/kg。水泥型號為P.O42.5。膨脹珍珠巖，松堆密度為55-65kg/m3，粒度為0.2-2mm；聚羧酸減水劑，減水率為28%；羥乙基纖維素醚，相對分子質(zhì)量為6萬；河沙，細度模數(shù)為2.6，含泥量小于1%；聚丙烯腈纖維，密度為0.91-0.98g/cm3，長度為25-38cm，直徑為0.8-1.1mm，抗拉強度≥350MPa，斷裂伸長率≤30%。

2.2 試驗方案

2.2.1 磷石膏預(yù)處理。磷石膏中還有F、P等雜質(zhì)，會引起水泥的凝結(jié)時間異常，因此需要進行預(yù)處理。文章的預(yù)處理包括水洗、石灰中和、粉磨、烘干等工藝。將一定量的水加入磷石膏，攪拌均勻，去掉表面雜質(zhì)液體，靜置陳化一段時間，除去上層清液，加入生石灰（CaO），將泥漿倒入球磨機進行濕磨，再進行烘干處理。

2.2.2 磷石膏基保溫砂漿的制備。通過對磷石膏基砂漿的膠凝材料（水泥、磷石膏、礦渣）組成進行優(yōu)化設(shè)計，研究膠凝材料組成、輕質(zhì)骨料摻量、外加劑種類等因素對保溫砂漿性能的影響規(guī)律，確定大摻量磷石膏基保溫砂漿的配合比，其中砂的摻量固定為膠凝材料總質(zhì)量的30%。

2.3 磷石膏預(yù)處理工藝對砂漿性能的影響

2.3.1 CaO摻量對磷石膏基砂漿的影響。在磷石膏中添加磷石膏質(zhì)量10%水泥、30%礦渣、15%細砂，水膠比為0.5，組成磷石膏基砂漿，再在磷石膏基砂漿中添加磷石膏質(zhì)量0、2%、4%、6%、8%的CaO進行試驗，試件尺寸為40mm×40mm×160mm，成型后在標(biāo)準(zhǔn)條件下養(yǎng)護7d測其抗壓強度（試驗結(jié)果見圖1）。石灰對磷石膏基砂漿抗壓強度的影響規(guī)律相似。試驗結(jié)果表明，CaO的加入能夠中和磷石膏中的雜質(zhì)（如磷、氟等），提高磷石膏砂漿的強度，但CaO過量，在磷石膏基砂漿中則有可能存在殘留的CaO，在后期與水形成Ca（OH）2，產(chǎn)生體積膨脹，會對試件的強度產(chǎn)生不利影響。

2.3.2 比表面積對磷石膏基砂漿的影響。對磷石膏進行粉磨處理，研究磷石膏的粉磨性能及比表面積與磷石膏基砂漿強度之間的關(guān)系。結(jié)果表明，隨粉磨時間延長，磷石膏比表面積增大，表現(xiàn)出較好的易磨性，當(dāng)比表面積達到648m2/kg時，繼續(xù)增加粉磨時間比表面積提升不明顯；隨磷石膏比表面積提高，磷石膏基砂漿的抗壓強度逐漸提升，表明磷石膏的活性隨比表面積增加而提高。

3 磷石膏基保溫砂漿性能研究

磷石膏基保溫砂漿試驗結(jié)果見表1。加入水泥和礦渣后，其凝結(jié)時間略有提高，加入檸檬酸鈉后，凝結(jié)時間大幅提高，初凝時間達到了66min，終凝時間為80min，具有較好的施工可操作性能。這是由于檸檬酸鈉與Ca2+反應(yīng)，生成難溶的檸檬酸鈣，降低了體系中Ca2+的濃度，使更多的石膏溶解而不形成結(jié)晶，從而使凝結(jié)時間延長。加入水泥和礦渣粉后，相當(dāng)于反應(yīng)更為迅速的半水石膏含量降低，因此凝結(jié)時間略有提高。加入纖維素醚和聚丙烯纖維后，磷石膏基保溫砂漿的均質(zhì)性顯著提高，均質(zhì)性指數(shù)從20.3%降低至3%左右。這是由于膨脹珍珠巖密度低，與磷石膏砂漿混合后，膨脹珍珠巖會漂浮于磷石膏砂漿的表面。膨脹珍珠巖在機械力作用下得到充分分散，纖維素醚和聚丙烯纖維的加入增加了漿體的黏度，對膨脹珍珠巖產(chǎn)生一個黏滯阻力，抵消了部分膨脹珍珠巖的浮力，因此，磷石膏基保溫砂漿的均質(zhì)性大幅提高。

由于膨脹珍珠巖的強度較低，在荷載作用下，材料首先在膨脹珍珠巖及膨脹珍珠巖與膠凝材料的界面處發(fā)生破壞。配比制備的磷石膏基保溫砂漿的抗折強度達到2.1MPa，抗壓強度達到6.5MPa，導(dǎo)熱系數(shù)達到0.073W/（m·K），滿足保溫砂漿的使用要求。通過勻質(zhì)性研究，避免了由于膨脹珍珠巖上浮而導(dǎo)致的材料離析，在導(dǎo)熱系數(shù)相同的情況下，提高了磷石膏基保溫砂漿的強度。

4 以磷石膏基的干混砂漿保溫墻體材料在建筑工程中的應(yīng)用發(fā)展

我國已有以磷石膏為主料生產(chǎn)建筑石膏板、石膏粉和水泥緩凝劑等的成熟技術(shù)和工藝，但由于生產(chǎn)工藝復(fù)雜、產(chǎn)品質(zhì)量不達標(biāo)、經(jīng)濟附加值不高，導(dǎo)致企業(yè)的積極性不大，而石膏基砌塊在全框架結(jié)構(gòu)建筑上使用極其廣泛，是最常用的建筑單元結(jié)構(gòu)材料之一，特別是高強度石膏基砌塊屬國家亟待發(fā)展的產(chǎn)品之一，具有很好的市場前景，同時石膏建材具有的阻燃性，也被建筑界看好。磷石膏和天然石膏一樣，由于結(jié)晶水的存在，遇高溫后釋放出來，可起到降溫阻燃的作用，并且還可借助于特殊工藝，獲得高性能石膏基建筑材料?，F(xiàn)在石膏砌塊技術(shù)在不斷的完善之中，隨著時間的推移，將逐漸被市場認(rèn)可，必將成為磷石膏資源化利用的一個重要的轉(zhuǎn)折點和發(fā)展方向。

5 結(jié)語

為了更好地實現(xiàn)建筑節(jié)能，作為建筑工程的技術(shù)人員，要加強新型建筑保溫材料的應(yīng)用，例如以磷石膏基的干混砂漿保溫墻體材料，其均質(zhì)性和保溫隔熱性都較強，能夠很好的實現(xiàn)墻體保溫，保證建筑工程的節(jié)能施工。

參考文獻

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