硫氧鎂裝飾保溫一體化板關(guān)鍵技術(shù)的研究

王明英，王自福，張興福，靳路通，劉坤，王勇，劉亞麗，陳俊薇

（山東省建筑科學(xué)研究院，山東 濟南 250031）

硫氧鎂裝飾保溫一體化板關(guān)鍵技術(shù)的研究

王明英，王自福，張興福，靳路通，劉坤，王勇，劉亞麗，陳俊薇

（山東省建筑科學(xué)研究院，山東 濟南 250031）

研究了一種新型建材——硫氧鎂裝飾保溫一體化板，該板是用改性硫氧鎂膠凝材料與EPS板或XPS板一次成型的集裝飾、保溫于一體的板材，具有保溫效果好、自重輕、抗風(fēng)荷載能力強、無需二次粘結(jié)和二次裝飾、生產(chǎn)效率和施工效率高等優(yōu)點。該板能消耗大量的粉煤灰，既可降低成本又響應(yīng)國家節(jié)能減排的政策，是值得推廣的綠色建材。

硫氧鎂；膠凝材料；裝飾保溫板；一體化；綠色建材

0 引言

我國目前采用最多的墻體保溫材料是薄抹灰外墻外保溫系統(tǒng)，但薄抹灰系統(tǒng)施工復(fù)雜，對施工人員素質(zhì)要求高，施工周期長，效率不高，后期產(chǎn)生的開裂、滲水、脫落等問題較嚴重。

本項目產(chǎn)品是以模塑聚苯板（簡稱EPS板）或擠塑聚苯板（簡稱XPS板）為保溫層，以改性硫氧鎂膠凝材料和耐堿玻璃纖維網(wǎng)格布為防護層，通過自行研制的流水線，一次性成型，經(jīng)養(yǎng)護形成帶有防護層的保溫板，無需二次粘結(jié)，然后噴涂飾面層，得到集裝飾、保溫于一體的板材。該板材不僅具有保溫隔熱效果好的特點，而且還自重輕、抗風(fēng)荷載能力強、現(xiàn)場固定施工簡單、無需二次裝飾，提高了生產(chǎn)效率和施工效率。既適用于新建、擴建和改建的工業(yè)與民用建筑的外墻外保溫工程，更適用于既有建筑的節(jié)能改造工程。與目前普遍采用的薄抹灰外墻外保溫等做法相比，具有性能穩(wěn)定、裝飾色彩豐富、減少現(xiàn)場濕作業(yè)、提高施工效率、降低勞動強度等特點，具有廣闊的應(yīng)用前景。

改性硫鎂膠凝材料是一種以輕燒氧化鎂、硫酸鎂和水的三元體系，通過添加聚丙烯纖維、珍珠巖、粉煤灰和改性劑等制成。由于菱鎂礦燒成輕燒氧化鎂的溫度僅有700～750℃，硫酸鎂可用菱鎂礦的尾礦和廢硫酸制得，粉煤灰是火力發(fā)電和其它燃煤工業(yè)的廢棄物，且整個膠凝體系中無任何對人體有害的組分（如放射性物質(zhì)、甲醛、石棉等），屬于典型的綠色建材。其防火（燃燒性能等級A1級）、輕質(zhì)、高強、抗水、耐高溫、對鋼筋件腐蝕程度小等優(yōu)勢，使其非常適于制作建筑墻板、耐火裝飾材料等。

1 實驗

1.1 實驗原料

輕燒氧化鎂：海城華豐鎂業(yè)礦產(chǎn)品有限公司生產(chǎn)，MgO含量83.56%，其中活性MgO含量63.05%，灼燒失量6.68%，符合WB/T 1019—2002《菱鎂制品用輕燒氧化鎂》中一等品（B）級要求。

硫酸鎂：淄博鷹力硫酸鎂廠生產(chǎn)的七水硫酸鎂，各組分含量見表1，符合CMMA/T 1—2015《鎂質(zhì)膠凝材料制品用硫酸鎂》的要求。使用時至少提前1 d配制成硫酸鎂飽和溶液，取上層清液使用。

表1 實驗用七水硫酸鎂各組分含量 %

硫氧鎂抗水增強劑：山東省建筑科學(xué)研究院研制，為粉體制劑，主要組分為無機鹽A、粉煤灰、硅灰，組分之間按比例混合制成。

1.2 實驗設(shè)備

熱場發(fā)射掃描電子顯微鏡，F(xiàn)EI QUANTAFEG250，美國FEI公司；水泥膠砂攪拌機，JJ-5，無錫建儀儀器設(shè)備有限公司；壓力試驗機，YAW-300C型，濟南中路昌試驗機制造有限公司；40 mm×40 mm×160 mm三聯(lián)模具。

2 實驗結(jié)果及分析

2.1 硫氧鎂膠凝材料的改性研究

2.1.1 抗水增強劑對硫氧鎂膠凝材料力學(xué)性能的影響

未經(jīng)改性的硫氧鎂膠凝材料強度較低，耐水性差，研發(fā)的硫氧鎂膠凝材料抗水增強劑，提高了硫氧鎂膠凝材料的力學(xué)性能和耐水性[1-2]。在氧化鎂與硫酸鎂摩爾比為10.62的條件下，抗水增強劑摻量（按占輕燒氧化鎂質(zhì)量計，下同）對硫氧鎂膠凝材料力學(xué)性能的影響見表2。

從表2可以看出，抗水增強劑摻量從0.2%增加到1.0%，7 d抗壓強度除了摻量0.8%的略低外，其余逐漸增強，28 d抗壓強度逐漸增強，加入抗水增強劑可以使抗折強度成倍提高。未加改性劑的硫氧鎂膠凝材料強度很低，甚至脫模后會出現(xiàn)大量裂縫，加入抗水增強劑使其抗折強度和抗壓強度均得到大幅提高，最高加入1.0%抗水增強劑時，28d抗壓強度提高近1倍。可以根據(jù)不同硫氧鎂膠凝材料制品的性能要求選擇抗水增強劑摻量。

表2 抗水增強劑對硫氧鎂膠凝材料力學(xué)性能的影響

2.1.2 抗水增強劑對硫氧鎂膠凝材料耐水性的影響

在氧化鎂與硫酸鎂摩爾比為10.50的條件下[3]，抗水增強劑摻量對硫氧鎂膠凝材料耐水性的影響見表3。

表3 抗水增強劑對硫氧鎂膠凝材料耐水性的影響

從表3可以看出，抗水增強劑不僅可以提高硫氧鎂膠凝材料的力學(xué)性能，還可以提高其耐水性。對抗折強度來說，未摻抗水增強劑的硫氧鎂膠凝材料泡水7 d后試塊斷裂或強度極低，摻1.0%抗水增強劑泡水7 d后的硫氧鎂膠凝材料抗折強度不降反增。泡水7 d后的硫氧鎂膠凝材料抗壓強度略有降低，但軟化系數(shù)仍達到0.89。

2.1.3 抗水增強劑對硫氧鎂膠凝材料微觀形貌的影響

2.1.2 中28 d齡期的試塊在掃描電鏡下不同放大倍數(shù)的微觀形貌如圖1和圖2所示。

圖1 未摻抗水增強劑硫氧鎂膠凝材料的微觀形貌

圖2 摻1.0%抗水增強劑硫氧鎂膠凝材料的微觀形貌

從圖1和圖2的微觀形貌可以看出，硫氧鎂膠凝材料不同于氯氧鎂膠凝材料，內(nèi)部大部分為細小的塊狀膠凝相和片狀Mg（OH）2晶相，未摻抗水增強劑改性的硫氧鎂膠凝材料很少有氯氧鎂膠凝材料中類似5·1·8相的針狀晶相。而摻加1.0%抗水增強劑改性的硫氧鎂膠凝材料中出現(xiàn)了大量的類似5·1·8晶相的針狀晶相，大量針狀晶相形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，其它塊狀或片狀晶相填充在網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)中，顯著提高了硫氧鎂膠凝材料的力學(xué)性能和耐水性，使其強度達到甚至超過氯氧鎂膠凝材料。

2.2 粉煤灰對硫氧鎂膠凝材料性能的影響

為響應(yīng)國家節(jié)能減排政策，將利廢原料火力發(fā)電的排出物粉煤灰添加到硫氧鎂膠凝材料中。利用附近電廠的粉煤灰，成分含量符合GB 1596—91《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》的規(guī)定。所用硫酸鎂溶液濃度為1.24g/cm3，硫氧鎂抗水增強劑摻量為1%，料漿以相同的稀稠度為宜，探討粉煤灰摻量（按占輕燒氧化鎂質(zhì)量計）對硫氧鎂膠凝材料性能的影響，測試結(jié)果見表4。

表4 粉煤灰摻量對硫氧鎂膠凝材料性能的影響

從表4可以看出，加入粉煤灰在一定范圍內(nèi)可以提高改性硫氧鎂膠凝材料的抗折強度，但會降低其抗壓強度，綜合粉煤灰摻量對硫氧鎂膠凝材料性能的影響和對國家節(jié)能減排政策的響應(yīng)，粉煤灰適宜摻量為30%～40%。

2.3 改性硫氧鎂膠凝材料與EPS板和XPS板的粘結(jié)強度

將改性硫氧鎂膠凝材料料漿直接鋪設(shè)到EPS板和XPS板上，成型后成為保溫板，將制作的保溫板養(yǎng)護7 d后進行拉伸粘結(jié)強度試驗，測試改性硫氧鎂膠凝材料與EPS板和XPS板的粘結(jié)強度。

實驗結(jié)果表明，改性硫氧鎂膠凝材料與EPS板的粘結(jié)強度均大于0.20 MPa，破壞面位于EPS板內(nèi)，符合JGT 287—2013《保溫裝飾外墻外保溫系統(tǒng)材料》的規(guī)定。而XPS板若不經(jīng)過表面處理，與改性硫氧鎂膠凝材料的粘結(jié)強度小于0.20 MPa，且破壞面位于二者的粘結(jié)面。用固含量25%左右的苯丙乳液作界面劑提前處理XPS板表面，可以使XPS板與改性硫氧鎂膠凝材料的粘結(jié)強度不小于0.20 MPa，且破壞面位于XPS板內(nèi)，符合JG/T 287—2013的規(guī)定[4]。

2.4 料漿鋪設(shè)方法研究

為使保溫板具有自重輕、表面易裝飾，同時改性硫氧鎂膠凝材料與EPS板或XPS板粘結(jié)牢固，將改性硫氧鎂膠凝材料料漿分3層鋪設(shè)：抹面料漿、主料漿、粘結(jié)料漿。

抹面料漿為最外層，板材成型后在此表面做飾面，故抹面料漿不宜添加粗顆粒的填料，稀稠度適宜，鋪設(shè)厚度為1.0～ 1.5 mm。

主料漿在中層，主要起降低板自重的作用，可添加粗顆粒的輕質(zhì)填料如珍珠巖、?；⒅榈冉档土蠞{密度，從而降低保溫板自重，鋪設(shè)厚度為7～8 mm。

粘結(jié)料漿與EPS板或XPS板粘接的部分，料漿不宜添加粗顆粒填料，應(yīng)適度黏稠以利于粘結(jié)，鋪設(shè)厚度為1.0～1.5 mm。

2.5 生產(chǎn)工藝

2.5.1 研究的自動化生產(chǎn)線生產(chǎn)工藝，提高生產(chǎn)效率

（1）原材料準備：輕燒氧化鎂、七水硫酸鎂（提前配制成適宜濃度的溶液）、粉煤灰、硫氧鎂膠凝材料抗水增強劑、珍珠巖或其它填料、玻璃纖維網(wǎng)格布、EPS板或XPS板、飾面材料等，所有原材料均應(yīng)符合相關(guān)標準規(guī)定。

（2）改性硫氧鎂膠凝材料制備：通過電子計量輸送系統(tǒng)將輕燒氧化鎂、硫酸鎂溶液、粉煤灰、珍珠巖、改性劑等原料，按確定配比分別送至3套攪拌機中，分別攪拌一定時間，制成抹面料漿、主料漿和粘結(jié)料漿。攪拌過程中通過布袋式除塵機除塵。

（3）成型：開啟生產(chǎn)線，在生產(chǎn)線傳送帶起始端，通過真空吸盤模板輸送系統(tǒng)模具托板安放到生產(chǎn)線的傳送帶上，通過第1臺泵送機將抹面膠漿泵送至模具托板上，經(jīng)第一級滾筒滾壓將抹面料漿鋪設(shè)在模具上，然后在傳送帶的行進過程中通過布網(wǎng)裝置系統(tǒng)，鋪設(shè)第1層耐堿玻璃纖維網(wǎng)格布并刮平；在行進過程中通過第2臺泵送機將主料漿泵送至模具托板上，通過第二級滾筒將主料漿鋪設(shè)到耐堿玻璃纖維網(wǎng)格布上，并刮平；通過布網(wǎng)裝置系統(tǒng)，在主料漿上鋪設(shè)第2層耐堿玻璃纖維網(wǎng)格布，通過第3臺泵送機將粘結(jié)料漿泵送至網(wǎng)格布上，通過第三級滾筒將粘結(jié)料漿壓平；在抹面料漿上鋪設(shè)阻燃型板材，并通過第四級滾筒將阻燃型板材與粘結(jié)料漿壓實，形成半成品。

（4）碼垛：生產(chǎn)線末端的自動碼垛系統(tǒng)和升降系統(tǒng)將半成品碼成垛，運送至養(yǎng)護室。

（5）養(yǎng)護：在25～50℃、相對濕度為50%～75%的環(huán)境中養(yǎng)護12 h，轉(zhuǎn)至自然環(huán)境下，脫模，繼續(xù)養(yǎng)護7～28 d。

（6）飾面：在防護層上噴涂飾面層，得到集裝飾、防火、保溫于一體的板材。

（7）切割：按標準板或用戶要求的其它規(guī)格尺寸切割，切割過程中通過布袋式除塵機除塵。也可在有防塵保障的情況下，在施工現(xiàn)場根據(jù)設(shè)計尺寸隨意分割。

2.5.2 生產(chǎn)工藝流程（見圖3）

2.6 硫氧鎂裝飾保溫一體化板的性能

經(jīng)上述研究制作的硫氧鎂裝飾保溫一體化板的性能測試結(jié)果如下：

硫氧鎂膠凝材料與保溫層的拉伸粘結(jié)強度≥0.20 MPa，破壞界面在EPS（或XPS）板內(nèi)；浸水2d的耐水拉伸粘結(jié)強度≥0.20 MPa；吸水量＜500 g/m2；抗沖擊強度10.0 J；不透水性：2h保溫板內(nèi)側(cè)未滲透；耐凍融性：經(jīng)30次凍融循環(huán)后無裂縫、粉化、起鼓、剝離現(xiàn)象，且防護層與保溫層的拉伸粘結(jié)強度≥0.2MPa；硫氧鎂膠凝材料防護層燃燒性能等級達到A1級。

3 結(jié)語

硫氧鎂膠凝材料是近年來研究獲得突破的鎂質(zhì)膠凝材料，由于不含氯離子，其應(yīng)用范圍相對氯氧鎂膠凝材料更為廣泛，經(jīng)過大量實驗證明將硫氧鎂膠凝材料應(yīng)用于外墻外保溫系統(tǒng)是可行的。本文研究的硫氧鎂膠凝材料裝飾保溫一體化板性能優(yōu)異，輕質(zhì)、高強、防火、無毒無害、自動化程度高，一次成型，無需二次粘結(jié)和二次飾面，提高了生產(chǎn)效率和施工效率，是值得推廣的綠色建材產(chǎn)品。且本產(chǎn)品能消耗大量的粉煤灰，既可降低成本又響應(yīng)國家節(jié)能減排的政策，有很高的經(jīng)濟效益和社會效益。

[1] 王海平，肖學(xué)英，王繼東，等.外加劑對硫氧鎂水泥的改性作用[J].鹽湖研究，2013，21（1）：44-49.

[2] 劉濤，鄭亞林，杜沛，等.耐水高強硫氧鎂質(zhì)膠凝材料的研制[J].四川建筑科學(xué)研究，2013，39（3）：214-217.

[3] 王明英，張興福，王自福，等.改性硫氧鎂膠凝材料原材料配比的研究[J].新型建筑材料，2016（6）：6-8.

[4] 羅慧，張琳，郭鵬.淺析XPS板薄抹灰保溫體系中砂漿與XPS板黏結(jié)性能的影響因素[J].建筑節(jié)能，2009（3）：41-43.

陶氏發(fā)布VORAMER無溶劑跑道膠粘劑解決方案

陶氏化學(xué)聚氨酯業(yè)務(wù)部在2016年4月22日開幕的2016中國國際體育用品博覽會上，正式推出高性能環(huán)保型VORAMER無溶劑跑道膠粘劑解決方案，助力在中國打造安全健康的運動跑道和休閑場地。VORAMER系列產(chǎn)品是專為中國市場量身開發(fā)的環(huán)保塑膠跑道配套材料，特別為發(fā)揮運動員實力和確保學(xué)生安全而設(shè)計，代表了聚氨酯跑道系統(tǒng)最先進的創(chuàng)新技術(shù)和安全水平。

陶氏VORAMER無溶劑跑道膠粘劑產(chǎn)品不含苯、甲苯、二甲苯等有毒揮發(fā)性溶劑，無任何刺激性氣味，無增塑劑、重金屬等有害添加物，對人體和環(huán)境友好，完全符合環(huán)境要求。該產(chǎn)品還擁有良好的施工性能，粘接力強，鋪設(shè)效率高，同時耐老化性能優(yōu)異，適用于校園體育場館跑道、專業(yè)運動賽事跑道、休閑步道等。此外，VORAMER還提供靈活配方，可根據(jù)不同地域、不同氣候條件和不同季節(jié)特點定制產(chǎn)品，確保施工質(zhì)量和使用性能。

VORAMER產(chǎn)品在正式發(fā)布之前已經(jīng)成功試用于國內(nèi)多個體育和休閑項目。2015年底，萬科建筑研究中心景觀標準化展示區(qū)項目采用VORAMER無溶劑跑道膠粘劑，鋪裝了400多m2的彩色塑膠地面，成為一個生動展現(xiàn)人性化設(shè)計的窗口。

（雪）

Research on the key techniques of magnesium oxysulfate insulation decorative integration board

WANG Mingying，WANG Zifu，ZHANG Xingfu，JIN Lutong，LIU Kun，WANG Yong，LIU Yali，CHEN Junwei
（Shandong Academy of Building Research，Jinan 250031，China）

This article researched a new type of building material-magnesium oxysulfate insulation decorative integration board，which was once molded by modified magnesium oxysulfate cement material and EPS or XPS board，both has decoration and heat preservation quality.This integration board has excellent performance such as better heat preservation effect，light weight，strong ability of resistance to wind load，no need twice bond and decoration，high production and construction efficiency，and so on. Another bright spot is that this integration board could consume a mass of coal ash，not merely lower the cost but also response the energy conservation and emission reduction national policy.It's really a green building material worth popularizing.

magnesium oxysulfate，cementing material，insulation decorative board，integration，green building material

TU55+1；TU56+4.5

A

1001-702X（2016）08-0001-04

2015-11-25；

2016-01-20

王明英，女，1987年生，山東濟南人，工程師，碩士，研究方向為建筑材料。