淺談膨脹珍珠巖保溫板在建筑節(jié)能中的應用

張家兵　陳強

摘要：隨著建筑節(jié)能技術的不斷提高，各類建筑保溫材料如雨后春筍般地涌現(xiàn)出來，其中膨脹珍珠巖保溫板作為近年來發(fā)展起來的一種新型建筑保溫材料，以其質輕、高強、保溫以及生產工藝簡單、阻燃和造價低等諸多優(yōu)點，開始被市場所認可，并逐步得到推廣和應用。本文通過將膨脹珍珠巖保溫板與其他保溫材料進行比較，簡要分析了膨脹珍珠巖保溫板的特點，論述了其在建筑節(jié)能中的應用情況及今后發(fā)展方向。

關鍵詞：建筑節(jié)能；膨脹珍珠巖保溫板

引言

隨著人民生活水平的不斷提高及新型城鎮(zhèn)化進程的加快，使得我國建筑能耗日益增長，并成為今后能源消耗的一個主要增長點。據(jù)統(tǒng)計，目前建筑在建造及使用過程中所產生的能耗已占據(jù)社會總能耗的1/3以上。當前，資源緊缺與環(huán)境污染問題已成為制約國民經濟發(fā)展的主要問題，近年來，出現(xiàn)在國內多數(shù)地區(qū)的持續(xù)霧霾天氣，很大程度上凸顯出了能源問題對環(huán)境的影響。因此，伴隨著國家節(jié)能減排政策的深入推進，建筑節(jié)能也將朝著更嚴、更高的標準發(fā)展。

據(jù)統(tǒng)計，外圍護結構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整個外圍護結構保溫性能影響最大，不斷提高墻體保溫隔熱效果，對提升建筑節(jié)能水平有著重要意義。長期以來，相關企業(yè)圍繞外墻保溫材料開展了深入的研究與探索，一些新的產品及技術不斷被開發(fā)和應用，雖然種類及名稱各異，但從本質上看，保溫材料仍以漿料及板材兩大類為主，目前，市場上常見的有XPS板、EPS板、巖棉板、膨脹珍珠巖保溫板及?；⒅楸厣皾{等。現(xiàn)針對上述材料所形成保溫體系不同的性能特點，分別加以比較（見表1）。

通過表1比較我們不難發(fā)現(xiàn)，單從保溫效果來看，XPS（EPS）等在建筑保溫工程中廣泛應用的有機類保溫板材，保溫效果是目前常見保溫材料中保溫效果最好的一類。實驗數(shù)據(jù)顯示，這類材料導熱系數(shù)最低可控制到0.03 W/（m·K）以下，隔熱性能、力學性能等方面都具有優(yōu)異表現(xiàn)，同時配套的施工技術較成熟，形成了相對完善的標準、規(guī)范體系。但長期實踐發(fā)現(xiàn)，該類材料也存在著一項致命缺點，就是都屬于易燃、可燃的有機材料，安全和穩(wěn)定性較差，極易老化脫落并引發(fā)火災，近年來由此類材料引起的火災事故屢見不鮮，對國家和人民生命財產安全造成了不同程度的損害。同時，該類保溫體系理論設計壽命一般僅為25年左右，實際使用壽命可能會更短，一旦發(fā)生脫落或保溫層壽命終止很難重新回收利用，會對環(huán)境造成二次污染。而與膨脹珍珠巖保溫板同屬無機保溫材料的?；⒅楸厣皾{及巖棉板，雖然都為A級不燃材料，但該類材料在應用過程中存在的最大問題就是施工質量、保溫層厚度及平整度等指標不易控制，?；⒅楸厣皾{施工過程中如操作不當，保溫層極易出現(xiàn)空鼓、開裂、滲水的情況，嚴重的可能也會造成保溫層脫落；巖棉板施工過程中還會對施工人員的呼吸系統(tǒng)、皮膚及眼睛產生一定程度的危害。

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、防火及施工質量控制等多重性能，且只要稍加優(yōu)化設計，相關技術指標完全能夠滿足現(xiàn)行及更高標準的建筑節(jié)能設計要求，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破碎形成一定粒度的礦砂，礦砂經預熱、瞬時高溫焙燒（1000℃以上）使水分汽化，在軟化的含有玻璃質的礦砂內部膨脹，形成多孔結構，體積膨脹10-30倍制成的一種內部為蜂窩狀結構的白色顆粒狀的非金屬礦產材料。膨脹珍珠巖相關性能指標見表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、憎水劑等進行配制、篩選、加壓成型、干燥、養(yǎng)護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、強度高，高溫下能夠長時間保持不變形、不熔化、不松散，產品自身優(yōu)勢明顯。相關性能指標見表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)基礎上發(fā)展來的，其施工工藝及保溫層構造也與目前常見的XPS（EPS）板保溫系統(tǒng)類似，主要由飾面層、抹灰層、保溫層、粘結層及基底等幾部分組成。詳細構造見圖1。1-基層；2-錨栓；3-粘結劑；4-膨脹珍珠巖板；5-耐堿玻纖網格布；6-薄抹面層；7-飾面層；8-托架

1.3.2系統(tǒng)性能指標

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，相關性能指標詳見表4。

2.影響膨脹珍珠巖保溫板產品性能的主要因素

2.1產品配方

研究發(fā)現(xiàn)，膨脹珍珠巖保溫板在骨料成分（膨脹珍珠巖）相對固定的情況下，選擇一款合適的膠凝材料對產品性能影響非常大。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的粘結能力且硬化快、抗折性能好，與其他同類產品相比優(yōu)勢明顯。以采用水玻璃生產的表觀密度為200 kg/m3的膨脹珍珠巖保溫板為例，經標準養(yǎng)護后，抗折強度及粘結強度分別能夠達到0.08Mpa、0.02Mpa。但實際應用后出現(xiàn)了板材返堿嚴重的情況。因水玻璃屬于堿金屬鹽類，當膨脹珍珠巖保溫板受潮后，堿金屬鹽中的鈉離子、鎂離子等活性陽離子會由高濃度區(qū)向低濃度去移動，導致板材表面產生一層結晶白膜和結晶白毛，返出來的堿面會降低膠著層強度，板材也會粉化并與外飾層分離脫落。整個過程中還會產生無數(shù)毛細孔，孔隙度增加，板材吸水率提高，長時間將導致膨脹珍珠巖保溫耐候性及抗凍性降低。同時，生產膨脹珍珠巖保溫板過程中需要添加增強材料及憎水劑等材料，不同材料的選擇也會對板材的強度、導熱系數(shù)、憎水性能等方面也會起到一定的影響作用。

2.2生產工藝

研究表明，膨脹珍珠巖保溫板在壓制成型的過程中，隨著壓制壓強的增加板材的抗壓強度會提高，而抗折強度則會先增后降，基于產品的保溫性能（表觀密度越小，保溫效果越好），科學設置壓制強度是控制膨脹珍珠巖保溫板導熱系數(shù)，提高抗壓、抗折性能的關鍵。同時，合理的選擇養(yǎng)護方式、控制好養(yǎng)護時間，對板材的綜合性能提升及產品質量控制也將起著至關重要的作用。

3.膨脹珍珠巖保溫板建筑節(jié)能應用

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，應進行基層找平、拉毛處理，以達到基層堅實平整。既有建筑改造時，必須鑿除原有外墻飾面，露出基層墻體表面，并應重新做找平處理。

（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（陰陽角）及其他必要處掛垂直基準鋼線，每個樓層適當位置掛水平線。

（3）粘結翻包耐堿網格布。門窗洞口等細部節(jié)點構造處應做耐堿網格布翻包處理。

（4）安裝金屬托架。珍珠巖板厚度小于或等于50mm時，每兩層在混凝土結構梁或圈梁上設置金屬托架，厚度大于50mm時，每層設置金屬托架。

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

（6）安裝錨固件。錨固應在粘貼膨脹珍珠巖板24h后進行，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，進入混凝土基層的錨固深度不小于30mm，進入其他墻體基層的有效錨固深度不小于50mm。每平方米錨固件個數(shù)不少于8個，且每塊板上不少于1個。錨釘圓盤釘頭應緊密壓實膨脹珍珠巖板。

（7）涂抹抗裂抹面砂漿及鋪貼耐堿網格布。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間內將耐堿網格布鋪貼在抗裂砂漿表面，再用抹刀將網格布壓入抗裂砂漿內。待抗裂砂漿表面干固后，再批第二遍，要求全覆蓋耐堿網格布?？沽焉皾{總厚度應控制在3mm～6mm為宜。

3.1.2注意事項

（1）膨脹珍珠巖保溫板薄抹灰外墻外保溫系統(tǒng)基層處理應滿足設計、施工方案的要求?；鶎討獔詫?、平整、無灰塵、無污垢、無油漬、無殘留灰塊。施工天氣條件應控制在5～35之間。

（2）粘結砂漿和抹面膠漿等漿料類單組份材料的配制，兌水攪拌不得少于5分鐘，應視季節(jié)不同在2h-4h內使用完畢，過時不得使用，嚴禁二次加水使用。

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

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

（5）耐堿網格布搭接寬度不應小于100mm；在墻體陰、陽角部位，每邊耐堿玻纖網布應雙向繞角相互搭接，各側搭接寬度不小于200m。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，應待其干燥后方可進行抹面膠漿施工。抹面層施工后應及時做好養(yǎng)護，嚴禁水沖、撞擊和振動。

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置時，應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)保溫層中預留位置，再粘貼防火隔離帶保溫板；

（2）膨脹珍珠巖保溫板應與基層墻面滿粘；

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

（4）膨脹珍珠巖保溫板防火隔離帶和外墻外保溫系統(tǒng)應使用相同的抹面膠漿，

且抹面膠漿應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。在隔離帶位置還應加鋪普通耐堿玻纖網布，玻纖網布應先于大面玻纖網布鋪設，上下超出隔離帶寬度應不小于100mm，左右可對接，對接位置離隔離帶拼縫位置應不小于100m。詳見圖4。

4.膨脹珍珠巖保溫板發(fā)展方向

為全面提升產品質量水平，克服膨脹珍珠巖保溫板返堿嚴重的問題，在確保板材強度、保溫及其他相關性能不受影響的前提下，科研人員經過多次試驗論證發(fā)現(xiàn)，水泥替代水玻璃作膠凝劑可以很好的解決此類問題，水泥基膨脹珍珠巖保溫板的研發(fā)與應用將成為此類產品今后發(fā)展的方向。同時，不斷優(yōu)化膨脹珍珠巖保溫板原料構成，對板材自身甚至整個保溫系統(tǒng)整體性能穩(wěn)定與提高都起著極其重要的作用。試驗表明：膨脹珍珠巖保溫板采用復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，而對其他性能指標幾乎無影響；配方中加入一定量的乳液，對板材的強度有顯著提高，當乳液摻量達到20%時，抗折強度提高了118%，抗壓強度提高了94%，粘接強度提高了314%；一定強度的聚丙烯纖維的加入，會降低板材的抗壓強度，而對其抗折、粘結強度則有一定的提高；膨脹珍珠巖保溫板表明加入玻纖后，其抗折、抗壓強度有明顯提高，而粘結強度可以基本保持不變。

由此可見隨著科研技術水平的不斷提高，膨脹珍珠巖保溫板各項技術指標也會在原有基礎上有較大的幅度的提升，此類保溫材料在克服自身缺點的同時，產品綜合性能優(yōu)勢將更加明顯。