?；⒅?莫來(lái)石保溫裝飾一體化板試驗(yàn)研究

麻建鎖，蔡煥琴，白潤(rùn)山，周苗苗

（河北建筑工程學(xué)院 土木工程學(xué)院，河北 張家口 075000）

?；⒅?莫來(lái)石保溫裝飾一體化板試驗(yàn)研究

麻建鎖，蔡煥琴，白潤(rùn)山，周苗苗

（河北建筑工程學(xué)院 土木工程學(xué)院，河北 張家口 075000）

以?；⒅闉楸夭牧?，莫來(lái)石為主要裝飾材料，采用連續(xù)澆筑的方法，制得防火、保溫、裝飾良好的保溫裝飾一體化板。試驗(yàn)結(jié)果表明，制備保溫材料的最佳配比為：m（水泥）∶m（?；⒅椋胢（膠粉）∶m（纖維素）∶m（聚丙烯纖維）=180∶160∶6∶2∶1；制備裝飾材料最佳配比為：m（莫來(lái)石）∶m（水泥）∶m（?；⒅椋胢（膠粉）∶m（纖維素）∶m（顏料）=100∶60∶15∶5∶0.6∶10，制得的保溫裝飾一體化板的表觀密度為361 kg/m3，導(dǎo)熱系數(shù)為0.06 W/（m·K），吸水率小于7%，28 d抗壓強(qiáng)度為3.2 MPa，滿足外墻保溫節(jié)能要求。

?；⒅?；莫來(lái)石；保溫裝飾一體化板；制備技術(shù)

0 前言

隨著墻體結(jié)構(gòu)保溫裝飾一體化技術(shù)的發(fā)展，裝飾材料、保溫材料和墻體的同壽命至關(guān)重要，現(xiàn)有的保溫裝飾一體化板采用膨脹聚苯板、擠塑聚苯板、聚氨酯和酚醛保溫板等為保溫層，以氟碳金屬漆、氟碳色漆、仿石材為裝飾層等，這些保溫裝飾一體化板的共同特點(diǎn)是利用有機(jī)保溫材料作為保溫層，防火性能差，裝飾材料的耐久性大多達(dá)不到與結(jié)構(gòu)同壽命的要求。同時(shí)隨著墻體預(yù)制技術(shù)發(fā)展，預(yù)制墻體的反打工藝為墻體結(jié)構(gòu)的新型保溫裝飾一體化發(fā)展提供了可能，為無(wú)機(jī)保溫材料和無(wú)機(jī)裝飾材料的結(jié)合提供了發(fā)展方向。

保溫裝飾一體化板與傳統(tǒng)保溫裝飾系統(tǒng)相比，成本較低，適合大面積推廣應(yīng)用，發(fā)展新型保溫裝飾一體化板具有重要意義。將墻體建筑材料結(jié)構(gòu)一體化作為重點(diǎn)考慮的長(zhǎng)壽命自保溫功能型材料的研發(fā)并不多見(jiàn)[1]。玻化微珠類保溫板材具有輕質(zhì)高強(qiáng)、保溫隔熱、耐火耐候、粘結(jié)強(qiáng)度高、施工便捷、防火等級(jí)可達(dá)到A級(jí)等優(yōu)點(diǎn)[2]。莫來(lái)石為鋁硅酸鹽礦物，具有耐火度高、抗熱震性好、抗化學(xué)侵蝕、抗蠕變、荷重軟化溫度高、體積穩(wěn)定性好、電絕緣性強(qiáng)等性質(zhì)，是理想的高級(jí)耐火材料[3]。針對(duì)我國(guó)保溫裝飾板的現(xiàn)狀，筆者探索應(yīng)用無(wú)機(jī)保溫材料和無(wú)機(jī)裝飾材料的結(jié)合，研發(fā)一種防火性能突出、保溫裝飾效果良好、耐久性優(yōu)越的保溫裝飾一體化板，并進(jìn)行試驗(yàn)分析，實(shí)現(xiàn)墻體保溫、裝飾同壽命。

1 材料性能試驗(yàn)

1.1 原材料

?；⒅椋撼什灰?guī)則球狀顆粒，表面?；忾]，粒徑為0.5～2 mm，北京巨能興業(yè)科技發(fā)展有限公司生產(chǎn)，其性能指標(biāo)見(jiàn)表1。

表1 玻化微珠的主要性能指標(biāo)

莫來(lái)石：采用鄭州向翔宇鑄造材料有限公司生產(chǎn)的200目莫來(lái)石粉，其耐火度高、膨脹系數(shù)小，熱化學(xué)穩(wěn)定性好，主要成分和性能指標(biāo)見(jiàn)表2。

表2 莫來(lái)石粉的主要成分和性能指標(biāo)

膠粉：采用河南惠康實(shí)業(yè)總公司生產(chǎn)的SP1026乳膠粉，固含量為（99±1）%，灰份為（12±2）%，最低成膜溫度為0℃，玻璃化溫度為-2℃。

羧甲基纖維素：HL8，河南惠康實(shí)業(yè)總公司生產(chǎn)，代替度≥0.6，純度≥（55±2）%，黏度500～600mPa·s，粒度（60目）≥80%，干燥減量≤10%。

聚丙烯纖維：河南惠康實(shí)業(yè)總公司生產(chǎn)的6～12 mm聚丙烯纖維，纖維直徑10～40 μm，密度910 kg/m3，抗拉強(qiáng)度≥300 MPa，楊氏彈性模量≥3500 MPa。

水泥：采用宣化金隅水泥廠生產(chǎn)的P·O42.5水泥。

顏料：采用天津市正中宏華化工有限公司生產(chǎn)的氧化鐵顏料。

防水劑：采用佛山盈智有機(jī)硅材料有限公司生產(chǎn)的甲基硅酸鈉防水劑。

1.2 配合比設(shè)計(jì)及材料制備

保溫材料配合比設(shè)計(jì)需要確定的關(guān)鍵因素是玻化微珠摻量，因玻化微珠摻量的多少?zèng)Q定一體化板的保溫性能，而且玻化微珠本身沒(méi)有粘結(jié)性能，實(shí)現(xiàn)保溫材料的成型十分重要。保溫材料以?；⒅闉檩p質(zhì)骨料和保溫材料，以水泥、膠粉為膠粘劑，同時(shí)摻加適量的纖維素、聚丙烯纖維，采用試配方法，通過(guò)單因素試驗(yàn)調(diào)整?；⒅閾搅?，確定各原料的最佳摻量。保溫材料的成型工藝采用澆筑振搗成型工藝，在成型過(guò)程中控制好澆注料的稠度，盡量實(shí)現(xiàn)在很小的外加震動(dòng)下就可以成型。具體保溫材料試驗(yàn)配合比見(jiàn)表3。

表3 保溫材料試驗(yàn)配合比

裝飾材料以莫來(lái)石為主要裝飾材料，以水泥、膠粉為膠粘劑，以少量?；⒅闉楣橇?，同時(shí)摻加適量的纖維素和顏料。采用試配方法，固定莫來(lái)石和纖維素?fù)搅?，通過(guò)多因素試驗(yàn)調(diào)整其它原料摻量，確定各原料的最佳摻量。采用澆筑振搗成型方法。具體裝飾材料試驗(yàn)配合比見(jiàn)表4。

表4 裝飾材料試驗(yàn)配合比

1.3 測(cè)試方法

依據(jù)GB/T 5486—2008《無(wú)機(jī)硬質(zhì)絕熱制品試驗(yàn)方法》，將保溫材料制成尺寸為100 mm×100 mm×100 mm的試樣，分別進(jìn)行表觀密度、抗壓強(qiáng)度測(cè)試，抗壓強(qiáng)度采用YAW-100電液式壓力試驗(yàn)機(jī)測(cè)試。將保溫材料制成尺寸為240 mm×100 mm×30 mm的試樣，采用DKZ-5000型電動(dòng)抗折實(shí)驗(yàn)機(jī)對(duì)試樣進(jìn)行抗折強(qiáng)度的測(cè)試。依據(jù)GB/T 10295—2008《絕熱材料穩(wěn)態(tài)熱阻及有關(guān)特性的測(cè)定熱流計(jì)法》，使用JTKD-1快速導(dǎo)熱儀測(cè)量導(dǎo)熱系數(shù)，JTKD-1快速導(dǎo)熱儀的測(cè)量精度為5%。

將裝飾材料制成尺寸為100 mm×100 mm×100 mm的試樣，分別進(jìn)行表觀密度和抗壓強(qiáng)度的測(cè)試，所用儀器與保溫材料試驗(yàn)相同。將顏料添加到裝飾材料中，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)和初期試驗(yàn)結(jié)果，確定顏料摻量為莫來(lái)石質(zhì)量的10%。

2 材料性能試驗(yàn)結(jié)果與分析

2.1 保溫材料的性能測(cè)試結(jié)果（見(jiàn)表5）

表5 保溫材料的性能測(cè)試結(jié)果

從表5可以看出，隨著?；⒅閾搅康脑黾樱夭牧系拿芏群蛯?dǎo)熱系數(shù)減小，抗壓強(qiáng)度和抗折強(qiáng)度降低。但從試驗(yàn)現(xiàn)象和結(jié)果來(lái)看，當(dāng)玻化微珠摻量大于160g時(shí)，出現(xiàn)明顯的粘結(jié)問(wèn)題，相對(duì)來(lái)說(shuō)，水泥的摻量不足，對(duì)玻化微珠的粘結(jié)不夠，而且導(dǎo)熱系數(shù)下降不明顯。綜合考慮，玻化微珠摻量選擇160 g。

2.2 裝飾材料的性能測(cè)試結(jié)果

固定其它原料用量不變，分別研究水泥、?；⒅椤⒛z粉摻量對(duì)裝飾材料性能的影響，結(jié)果如圖1～圖3所示。

圖1 水泥摻量對(duì)裝飾材料性能的影響

從圖1可以看出，在其它原料不變的條件下，隨著水泥摻量的增加，水泥與莫來(lái)石的質(zhì)量比增大，試樣的表觀密度逐漸減小，抗壓強(qiáng)度提高。這是由于隨著水泥的水化和凝結(jié)硬化的進(jìn)行，試樣更加致密，強(qiáng)度提高。綜合考慮，水泥最佳摻量為莫來(lái)石質(zhì)量的60%。

圖2 玻化微珠摻量對(duì)裝飾材料性能的影響

從圖2可以看出，隨著玻化微珠摻量的增加，試樣的表觀密度和抗壓強(qiáng)度均逐漸減小。但?；⒅閾搅繛槟獊?lái)石質(zhì)量的20%及以上時(shí)，所制得的試樣的粘聚性差。這是由于?；⒅楸旧淼膹?qiáng)度低、表觀密度小、沒(méi)有粘結(jié)性，?；⒅樽鳛檠b飾材料的粗骨料，起到防止板材開(kāi)裂的作用。綜合考慮，?；⒅樽罴褤搅繛槟獊?lái)石質(zhì)量的15%。

圖3 膠粉摻量對(duì)裝飾材料性能的影響

從圖3可以看出，隨著膠粉摻量的增加，試樣的表觀密度和抗壓強(qiáng)度均逐漸增大，但抗壓強(qiáng)度增長(zhǎng)幅度較小。這是由于膠粉在裝飾材料中起到粘結(jié)作用，使裝飾材料更密實(shí)。而所摻膠粉的質(zhì)量?jī)H占莫來(lái)石質(zhì)量的3%～9%，綜合考慮，膠粉最佳摻量為莫來(lái)石質(zhì)量的5%。

3 保溫裝飾一體化板的設(shè)計(jì)及其制備

3.1 保溫裝飾一體化板的設(shè)計(jì)

依據(jù)保溫材料和裝飾材料的試驗(yàn)結(jié)果，分別制備保溫材料和裝飾材料的混合料，只需確定出保溫層和裝飾層的厚度，即可制備保溫裝飾一體化板。依據(jù)GB 50189—2005《公共建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》，寒冷地區(qū)外墻的傳熱系數(shù)應(yīng)不大于0.60 W/（m2·K），當(dāng)保溫材料的配比選擇BW6時(shí)，即保溫材料導(dǎo)熱系數(shù)為0.06 W/（m·K），計(jì)算得出保溫層的厚度為100 mm，裝飾層的厚度可取為5～10 mm。

3.2 保溫裝飾一體化板的制備

該新型保溫裝飾一體化板的制備工藝與現(xiàn)有保溫板材的模壓成型工藝不同，直接采用澆筑振搗成型技術(shù)，經(jīng)連續(xù)澆筑的方法制備玻化微珠莫來(lái)石保溫裝飾一體化板材。本成型工藝制備簡(jiǎn)單，保溫裝飾一體化板材的制備步驟如下：

（1）將裝飾層原料水泥、莫來(lái)石、玻化微珠、膠粉、纖維素和顏料按質(zhì)量配比混合，攪拌1～2 min，攪拌均勻，然后加入適量的水，攪拌3～5 min，攪拌均勻待用。

（2）將裝飾拌合物攤鋪在刷有隔離劑的的模具中，控制裝飾層厚度為6 mm，使表面平整。

（3）將保溫層原料?；⒅?、水泥、膠粉、纖維素和聚丙烯纖維按質(zhì)量配比混合，攪拌1～2 min，攪拌均勻，然后加入適量的水，攪拌3～5 min，攪拌均勻待用。

（4）將保溫層拌合物攤鋪在裝飾上表面并適當(dāng)振搗，將模具注滿，使表面平整。

（5）在常溫下養(yǎng)護(hù)24～48 h，拆模后需要用塑料薄膜包裹養(yǎng)護(hù)，再常溫靜置養(yǎng)護(hù)7 d。

（6）將防水劑原液用水稀釋10～15倍，在制得的一體化板的裝飾面，用抹布、海綿、毛刷、滾筒和噴霧器等涂刷或噴涂防水劑，表面未干前再涂刷或噴涂第2遍。

制得的保溫裝飾一體化板保溫層厚100 mm，裝飾層厚6 mm，測(cè)得表觀密度為361 kg/m3，導(dǎo)熱系數(shù)為0.06 W/（m·K），吸水率為7%，28 d抗壓強(qiáng)度為3.2 MPa，滿足建筑外墻節(jié)能要求。

4 結(jié)論

（1）保溫材料的最佳配比為：m（水泥）∶m（?；⒅椋胢（膠粉）∶m（纖維素）∶m（聚丙烯纖維）=180∶160∶6∶2∶1。

（2）裝飾材料的最佳配比為：m（莫來(lái)石）∶m（水泥）∶m（?；⒅椋胢（膠粉）∶m（纖維素）∶m（顏料）=100∶60∶15∶5∶0.6∶10。

（3）制得的保溫裝飾一體化板保溫層厚100 mm，裝飾層厚6 mm，測(cè)得密度為361 kg/m3，導(dǎo)熱系數(shù)為0.06 W/（m·K），吸水率為7%，28 d抗壓強(qiáng)度為3.2 MPa，滿足保溫裝飾一體化板的保溫節(jié)能要求。

（4）現(xiàn)階段，預(yù)制裝配式混凝土結(jié)構(gòu)房屋興起，可利用墻板反打工藝制作結(jié)構(gòu)保溫裝飾一體化板材，有良好的推廣前景。該保溫裝飾一體化板材的采用連續(xù)澆筑，振動(dòng)成型外加養(yǎng)護(hù)的制備方法，制備工藝簡(jiǎn)單，適合批量生產(chǎn)。

（5）采用無(wú)機(jī)保溫材料和無(wú)機(jī)飾面材料的結(jié)合，為新型保溫裝飾一體化板的研發(fā)提供了新的方向。

[1] 于蕾，張君，王振波，等.纖維水泥板-泡沫混凝土復(fù)合塊體力學(xué)性能研究[J].新型建筑材料，2015，42（7）：48-52，57.

[2] 曹銘真，李珠，劉元珍，等.?；⒅榘l(fā)泡保溫板正交試驗(yàn)研究[J].施工技術(shù)，2013，42（16）：79-82.

[3] 陳冬，陳南春.莫來(lái)石的研究進(jìn)展[J].礦產(chǎn)與地質(zhì)，2004，18（1）：52-54.

Experimental study on vitrified beads mullite insulation decorative integration board

MA Jiansuo，CAI Huanqin，BAI Runshan，ZHOU Miaomiao
（School of Civil Engineering，Hebei University of Architecture，Zhangjiakou 075000，China）

With vitrified beads as insulation materials and mullite as the main decorative material，the good fireproof，insulation decorative integration board is obtained by the method of continuous pouring.The test results showed that the optimum dosage for the preparation of insulation materials was cement∶vitrified beads∶powder∶cellulose∶polypropylene fibers=180∶160∶6∶2∶1，the best content for the preparation of the decorative materials was as follows：mullite∶cement∶vitrified beads∶powder∶cellulose∶pigment=100∶60∶15∶5∶0.6∶10.The obtained insulation decorative integration board hasthe apparent density of 361 kg/m3，the thermal conductivity of 0.06 W/（m·K）and a water absorption of less than 7%，compressive strength of 3.2 MPa，meating the external wall thermal insulation and energy-saving requirement.

vitrified beads，mullite，insulation decorative integration board，preparation technology

TU525.2

A

1001-702X（2016）08-0005-03

河北省自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目（E2012404004）；河北省高?？茖W(xué)技術(shù)研究重點(diǎn)項(xiàng)目（ZH2012085）

2016-02-18；

2016-03-27

麻建鎖，男，1963年生，河北保定人，教授。