淺談膨脹珍珠巖保溫板在建筑節(jié)能中的應(yīng)用

張家兵 陳強(qiáng)

摘 要：隨著建筑節(jié)能技術(shù)的不斷提高，各類建筑保溫材料如雨后春筍般地涌現(xiàn)出來(lái)，其中膨脹珍珠巖保溫板作為近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的一種新型建筑保溫材料，以其質(zhì)輕、高強(qiáng)、保溫以及生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單、阻燃和造價(jià)低等諸多優(yōu)點(diǎn)，開始被市場(chǎng)所認(rèn)可，并逐步得到推廣和應(yīng)用。本文通過(guò)將膨脹珍珠巖保溫板與其他保溫材料進(jìn)行比較，簡(jiǎn)要分析了膨脹珍珠巖保溫板的特點(diǎn)，論述了其在建筑節(jié)能中的應(yīng)用情況及今后發(fā)展方向。

關(guān)鍵詞：建筑節(jié)能； 膨脹珍珠巖保溫板

Introduction to expanded perlite insulation board in The application of the building energy conservation

Zhang Jia-bing， Chen Qiang

Abstract： with the continuous improvement of building energy efficiency technology， all kinds of building insulation materials such as bamboo shoots， which expanded perlite insulation board as developed in recent years a new type of building insulation materials， with its light weight， high strength， heat preservation and simple production process， flame retardant and low cost a lot of advantage， begin to be accepted by the market and gradually promoted and applied. In this article， through the expanded perlite insulation board compared with other thermal insulation material， the brief analysis of the characteristics of the expanded perlite insulation board， discusses its application in the building energy conservation and development direction in the future.

Key words： building energy-saving expanded perlite insulation board

引言

隨著人民生活水平的不斷提高及新型城鎮(zhèn)化進(jìn)程的加快，使得我國(guó)建筑能耗日益增長(zhǎng)，并成為今后能源消耗的一個(gè)主要增長(zhǎng)點(diǎn)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前建筑在建造及使用過(guò)程中所產(chǎn)生的能耗已占據(jù)社會(huì)總能耗的1∕3以上。當(dāng)前，資源緊缺與環(huán)境污染問(wèn)題已成為制約國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的主要問(wèn)題，近年來(lái)，出現(xiàn)在國(guó)內(nèi)多數(shù)地區(qū)的持續(xù)霧霾天氣，很大程度上凸顯出了能源問(wèn)題對(duì)環(huán)境的影響。因此，伴隨著國(guó)家節(jié)能減排政策的深入推進(jìn)，建筑節(jié)能也將朝著更嚴(yán)、更高的標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展。

據(jù)統(tǒng)計(jì)，外圍護(hù)結(jié)構(gòu)所散失的熱量大約占建筑熱量損失的70%，其中又以外墻保溫對(duì)整個(gè)外圍護(hù)結(jié)構(gòu)保溫性能影響最大，不斷提高墻體保溫隔熱效果，對(duì)提升建筑節(jié)能水平有著重要意義。長(zhǎng)期以來(lái)，相關(guān)企業(yè)圍繞外墻保溫材料開展了深入的研究與探索，一些新的產(chǎn)品及技術(shù)不斷被開發(fā)和應(yīng)用，雖然種類及名稱各異，但從本質(zhì)上看，保溫材料仍以漿料及板材兩大類為主，目前，市場(chǎng)上常見的有XPS板、EPS板、巖棉板、膨脹珍珠巖保溫板及?；⒅楸厣皾{等?，F(xiàn)針對(duì)上述材料所形成保溫體系不同的性能特點(diǎn)，分別加以比較（見表1）。

通過(guò)表1比較我們不難發(fā)現(xiàn)，單從保溫效果來(lái)看， XPS（EPS）等在建筑保溫工程中廣泛應(yīng)用的有機(jī)類保溫板材，保溫效果是目前常見保溫材料中保溫效果最好的一類。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示，這類材料導(dǎo)熱系數(shù)最低可控制到0.03 W/（m·K）以下，隔熱性能、力學(xué)性能等方面都具有優(yōu)異表現(xiàn)，同時(shí)配套的施工技術(shù)較成熟，形成了相對(duì)完善的標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范體系。但長(zhǎng)期實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，該類材料也存在著一項(xiàng)致命缺點(diǎn)，就是都屬于易燃、可燃的有機(jī)材料，安全和穩(wěn)定性較差，極易老化脫落并引發(fā)火災(zāi)，近年來(lái)由此類材料引起的火災(zāi)事故屢見不鮮，對(duì)國(guó)家和人民生命財(cái)產(chǎn)安全造成了不同程度的損害。同時(shí)，該類保溫體系理論設(shè)計(jì)壽命一般僅為25年左右，實(shí)際使用壽命可能會(huì)更短，一旦發(fā)生脫落或保溫層壽命終止很難重新回收利用，會(huì)對(duì)環(huán)境造成二次污染。而與膨脹珍珠巖保溫板同屬無(wú)機(jī)保溫材料的?；⒅楸厣皾{及巖棉板，雖然都為A級(jí)不燃材料，但該類材料在應(yīng)用過(guò)程中存在的最大問(wèn)題就是施工質(zhì)量、保溫層厚度及平整度等指標(biāo)不易控制，?；⒅楸厣皾{施工過(guò)程中如操作不當(dāng)，保溫層極易出現(xiàn)空鼓、開裂、滲水的情況，嚴(yán)重的可能也會(huì)造成保溫層脫落；巖棉板施工過(guò)程中還會(huì)對(duì)施工人員的呼吸系統(tǒng)、皮膚及眼睛產(chǎn)生一定程度的危害。

膨脹珍珠巖保溫板雖然在保溫效果方面與有機(jī)保溫板材存在一定差距，但該類材料兼顧了保溫、防火及施工質(zhì)量控制等多重性能，且只要稍加優(yōu)化設(shè)計(jì)，相關(guān)技術(shù)指標(biāo)完全能夠滿足現(xiàn)行及更高標(biāo)準(zhǔn)的建筑節(jié)能設(shè)計(jì)要求，綜合性能表現(xiàn)優(yōu)異。

1.材料及系統(tǒng)性能

1.1膨脹珍珠巖

膨脹珍珠巖是珍珠巖礦石經(jīng)破碎形成一定粒度的礦砂，礦砂經(jīng)預(yù)熱、瞬時(shí)高溫焙燒（1000℃以上）使水分汽化，在軟化的含有玻璃質(zhì)的礦砂內(nèi)部膨脹，形成多孔結(jié)構(gòu)，體積膨脹10-30倍制成的一種內(nèi)部為蜂窩狀結(jié)構(gòu)的白色顆粒狀的非金屬礦產(chǎn)材料。膨脹珍珠巖相關(guān)性能指標(biāo)見表2。

1.2膨脹珍珠巖保溫板

膨脹珍珠巖保溫板是以膨脹珍珠巖散料為骨料，加入膠凝劑、憎水劑等進(jìn)行配制、篩選、加壓成型、干燥、養(yǎng)護(hù)等工序制成的隔熱防水保溫板。膨脹珍珠巖保溫板成品容重輕、強(qiáng)度高，高溫下能夠長(zhǎng)時(shí)間保持不變形、不熔化、不松散，產(chǎn)品自身優(yōu)勢(shì)明顯。相關(guān)性能指標(biāo)見表3。

1.3膨脹珍珠巖保溫板保溫系統(tǒng)

1.3.1系統(tǒng)基本構(gòu)造

膨脹珍珠巖板保溫系統(tǒng)是在傳統(tǒng)薄抹灰外墻外保溫系統(tǒng)基礎(chǔ)上發(fā)展來(lái)的，其施工工藝及保溫層構(gòu)造也與目前常見的XPS（EPS）板保溫系統(tǒng)類似，主要由飾面層、抹灰層、保溫層、粘結(jié)層及基底等幾部分組成。詳細(xì)構(gòu)造見圖1。

1.3.2系統(tǒng)性能指標(biāo)

與其他常見保溫系統(tǒng)相比，膨脹珍珠巖保溫板保溫系統(tǒng)綜合性能穩(wěn)定，相關(guān)性能指標(biāo)詳見表4。

注：水中浸泡24h，只帶有抹面層和帶有全部保護(hù)層的系統(tǒng)吸水量均小于0.5kg/㎡時(shí)，不檢查耐凍融性能。

2.影響膨脹珍珠巖保溫板產(chǎn)品性能的主要因素

2.1 產(chǎn)品配方

研究發(fā)現(xiàn)，膨脹珍珠巖保溫板在骨料成分（膨脹珍珠巖）相對(duì)固定的情況下，選擇一款合適的膠凝材料對(duì)產(chǎn)品性能影響非常大。早期研發(fā)的膨脹珍珠巖保溫板多選擇水玻璃作為膠凝劑，因其硬化中析出的硅酸凝膠具有很強(qiáng)的粘結(jié)能力且硬化快、抗折性能好，與其他同類產(chǎn)品相比優(yōu)勢(shì)明顯。以采用水玻璃生產(chǎn)的表觀密度為200 kg/m3的膨脹珍珠巖保溫板為例，經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)后，抗折強(qiáng)度及粘結(jié)強(qiáng)度分別能夠達(dá)到0.08Mpa、0.02Mpa。但實(shí)際應(yīng)用后出現(xiàn)了板材返堿嚴(yán)重的情況。因水玻璃屬于堿金屬鹽類，當(dāng)膨脹珍珠巖保溫板受潮后，堿金屬鹽中的鈉離子、鎂離子等活性陽(yáng)離子會(huì)由高濃度區(qū)向低濃度去移動(dòng)，導(dǎo)致板材表面產(chǎn)生一層結(jié)晶白膜和結(jié)晶白毛，返出來(lái)的堿面會(huì)降低膠著層強(qiáng)度，板材也會(huì)粉化并與外飾層分離脫落。整個(gè)過(guò)程中還會(huì)產(chǎn)生無(wú)數(shù)毛細(xì)孔，孔隙度增加，板材吸水率提高，長(zhǎng)時(shí)間將導(dǎo)致膨脹珍珠巖保溫耐候性及抗凍性降低。同時(shí)，生產(chǎn)膨脹珍珠巖保溫板過(guò)程中需要添加增強(qiáng)材料及憎水劑等材料，不同材料的選擇也會(huì)對(duì)板材的強(qiáng)度、導(dǎo)熱系數(shù)、憎水性能等方面也會(huì)起到一定的影響作用。

2.2生產(chǎn)工藝

研究表明，膨脹珍珠巖保溫板在壓制成型的過(guò)程中，隨著壓制壓強(qiáng)的的增加板材的抗壓強(qiáng)度會(huì)提高，而抗折強(qiáng)度則會(huì)先增后降，基于產(chǎn)品的保溫性能（表觀密度越小，保溫效果越好），科學(xué)設(shè)置壓制強(qiáng)度是控制膨脹珍珠巖保溫板導(dǎo)熱系數(shù)，提高抗壓、抗折性能的關(guān)鍵。同時(shí)，合理的選擇養(yǎng)護(hù)方式、控制好養(yǎng)護(hù)時(shí)間，對(duì)板材的綜合性能提升及產(chǎn)品質(zhì)量控制也將起著至關(guān)重要的作用。

3.膨脹珍珠巖保溫板建筑節(jié)能應(yīng)用

3.1 膨脹珍珠巖保溫板外墻外保溫

3.1.1施工流程

（1）基層處理。膨脹珍珠巖板施工前，應(yīng)進(jìn)行基層找平、拉毛處理，以達(dá)到基層堅(jiān)實(shí)平整。既有建筑改造時(shí)，必須鑿除原有外墻飾面，露出基層墻體表面，并應(yīng)重新做找平處理。

（2）彈掛線。在墻面彈出外門窗水平線、垂直控制線、伸縮縫線及裝飾縫線等；在建筑外墻大角（陰陽(yáng)角）及其他必要處掛垂直基準(zhǔn)鋼線，每個(gè)樓層適當(dāng)位置掛水平線。

（3）粘結(jié)翻包耐堿網(wǎng)格布。門窗洞口等細(xì)部節(jié)點(diǎn)構(gòu)造處應(yīng)做耐堿網(wǎng)格布翻包處理。

（4）安裝金屬托架。珍珠巖板厚度小于或等于50㎜時(shí)，每?jī)蓪釉诨炷两Y(jié)構(gòu)梁或圈梁上設(shè)置金屬托架，厚度大于50㎜時(shí)，每層設(shè)置金屬托架。

（5）粘貼膨脹珍珠巖板。配制粘結(jié)砂漿，采用滿粘或條粘、點(diǎn)粘的方式粘貼膨脹珍珠巖板，粘結(jié)砂漿應(yīng)均勻滿涂于膨脹珍珠巖板背面，粘牢，刮除板縫處舌頭灰，填實(shí)板縫。粘貼應(yīng)自下而上沿水平方向從左到右橫向鋪貼，每排板應(yīng)錯(cuò)縫1/2板長(zhǎng)，局部錯(cuò)縫不小于100㎜。外墻轉(zhuǎn)角部位，上下排板的豎向接縫應(yīng)垂直交錯(cuò)連接。

（6）安裝錨固件。錨固應(yīng)在粘貼膨脹珍珠巖板24h后進(jìn)行，在粘貼的膨脹珍珠巖板基層上垂直墻面鉆孔，錨固件呈梅花狀布置，進(jìn)入混凝土基層的錨固深度不小于30㎜，進(jìn)入其他墻體基層的有效錨固深度不小于50㎜。每平方米錨固件個(gè)數(shù)不少于8個(gè)，且每塊板上不少于1個(gè)。錨釘圓盤釘頭應(yīng)緊密壓實(shí)膨脹珍珠巖板。

（7）涂抹抗裂抹面砂漿及鋪貼耐堿網(wǎng)格布。將攪制好的抗裂砂漿批在膨脹珍珠巖板上，在抗裂砂漿可操作的時(shí)間內(nèi)將耐堿網(wǎng)格布鋪貼在抗裂砂漿表面，再用抹刀將網(wǎng)格布?jí)喝肟沽焉皾{內(nèi)。待抗裂砂漿表面干固后，再批第二遍，要求全覆蓋耐堿網(wǎng)格布。抗裂砂漿總厚度應(yīng)控制在3㎜～6㎜為宜。

3.1.2注意事項(xiàng)

（1） 膨脹珍珠巖保溫板薄抹灰外墻外保溫系統(tǒng)基層處理應(yīng)滿足設(shè)計(jì)、施工方案的要求。基層應(yīng)堅(jiān)實(shí)、平整、無(wú)灰塵、無(wú)污垢、無(wú)油漬、無(wú)殘留灰塊。施工天氣條件應(yīng)控制在5～35之間。

（2） 粘結(jié)砂漿和抹面膠漿等漿料類單組份材料的配制，兌水?dāng)嚢璨坏蒙儆?分鐘，應(yīng)視季節(jié)不同在2h-4h內(nèi)使用完畢，過(guò)時(shí)不得使用，嚴(yán)禁二次加水使用。

（3）膨脹珍珠巖板粘貼過(guò)程中應(yīng)隨時(shí)檢查直、平整及大角方正。不符合要求的部位要進(jìn)行修補(bǔ)。板施工完畢后至少靜置24h后再在板面進(jìn)行其他操作，以防止移動(dòng)后降低板與基層墻體的粘結(jié)強(qiáng)度。

（4）膨脹珍珠巖板粘結(jié)面積不小于80%，外墻陽(yáng)角、女兒墻檐口部位1.8m寬帶范圍內(nèi)、凸窗底板及小于200㎜*200㎜的單塊膨脹珍珠巖保溫板必須滿粘施工。

（5）耐堿網(wǎng)格布搭接寬度不應(yīng)小于100mm；在墻體陰、陽(yáng)角部位，每邊耐堿玻纖網(wǎng)布應(yīng)雙向繞角相互搭接，各側(cè)搭接寬度不小于200mm。詳見圖2、圖3。

（6）如膨脹珍珠巖保溫板粘貼后因雨淋等原因受潮，應(yīng)待其干燥后方可進(jìn)行抹面膠漿施工。抹面層施工后應(yīng)及時(shí)做好養(yǎng)護(hù)，嚴(yán)禁水沖、撞擊和振動(dòng)。

3.2膨脹珍珠巖保溫板保溫防火隔離帶

（1）膨脹珍珠巖保溫板作為防火隔離帶設(shè)置時(shí)，應(yīng)與大面外墻外保溫系統(tǒng)一起自下而上按順序同步施工；不宜在外墻外保溫系統(tǒng)保溫層中預(yù)留位置，再粘貼防火隔離帶保溫板；

（2）膨脹珍珠巖保溫板應(yīng)與基層墻面滿粘；

（3）防火隔離帶保溫板應(yīng)使用錨栓輔助連接。錨栓間距不應(yīng)大于500mm，且每塊保溫板上的錨栓數(shù)量不應(yīng)少于1個(gè)；

（4）膨脹珍珠巖保溫板防火隔離帶和外墻外保溫系統(tǒng)應(yīng)使用相同的抹面膠漿， 且抹面膠漿應(yīng)將保溫材料和錨栓完全覆蓋，兩種保溫系統(tǒng)之間不留縫隙。在隔離帶位置還應(yīng)加鋪普通耐堿玻纖網(wǎng)布，玻纖網(wǎng)布應(yīng)先于大面玻纖網(wǎng)布鋪設(shè)，上下超出隔離帶寬度應(yīng)不小于100mm，左右可對(duì)接，對(duì)接位置離隔離帶拼縫位置應(yīng)不小于100mm。詳見圖4。

4.膨脹珍珠巖保溫板發(fā)展方向

為全面提升產(chǎn)品質(zhì)量水平，克服膨脹珍珠巖保溫板返堿嚴(yán)重的問(wèn)題，在確保板材強(qiáng)度、保溫及其他相關(guān)性能不受影響的前提下，科研人員經(jīng)過(guò)多次試驗(yàn)論證發(fā)現(xiàn)，水泥替代水玻璃作膠凝劑可以很好的解決此類問(wèn)題，水泥基膨脹珍珠巖保溫板的研發(fā)與應(yīng)用將成為此類產(chǎn)品今后發(fā)展的方向。同時(shí)，不斷優(yōu)化膨脹珍珠巖保溫板原料構(gòu)成，對(duì)板材自身甚至整個(gè)保溫系統(tǒng)整體性能穩(wěn)定與提高都起著極其重要的作用。試驗(yàn)表明： 膨脹珍珠巖保溫板采用復(fù)合憎水劑較單一憎水劑效果好，板材的吸水率可控制在2%以內(nèi)，而對(duì)其他性能指標(biāo)幾乎無(wú)影響；配方中加入一定量的乳液，對(duì)板材的強(qiáng)度有顯著提高，當(dāng)乳液摻量達(dá)到20%時(shí)，抗折強(qiáng)度提高了118%，抗壓強(qiáng)度提高了94%，粘接強(qiáng)度提高了314%；一定強(qiáng)度的聚丙烯纖維的加入，會(huì)降低板材的抗壓強(qiáng)度，而對(duì)其抗折、粘結(jié)強(qiáng)度則有一定的提高；膨脹珍珠巖保溫板表明加入玻纖后，其抗折、抗壓強(qiáng)度有明顯提高，而粘結(jié)強(qiáng)度可以基本保持不變。

由此可見隨著科研技術(shù)水平的不斷提高，膨脹珍珠巖保溫板各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)也會(huì)在原有基礎(chǔ)上有較大的幅度的提升，此類保溫材料在克服自身缺點(diǎn)的同時(shí)，產(chǎn)品綜合性能優(yōu)勢(shì)將更加明顯。

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【文章編號(hào)】1006-2688（2016）03-0075-04

【作者簡(jiǎn)介】張家兵（1970-），男，河南光山人，高工，主要研究方向：建筑節(jié)能材料的產(chǎn)品開發(fā)與應(yīng)用，主持編制珍珠類保溫材的技術(shù)規(guī)程、圖集與標(biāo)準(zhǔn)，其中《膨脹珍珠巖板薄抹灰外墻外保溫工程技術(shù)規(guī)程》獲2013年河南省住房和城鄉(xiāng)建設(shè)廳頒發(fā)的科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)。