膨胀珍珠岩保温板概述及应用研究

徐永飞 （安徽省建筑科学研究设计院，安徽 合肥 230031）

1 概述

膨胀珍珠岩保温板具有密度低、导热系数小、稳定性好、强度高、施工方便等优点，可广泛应用于各类建筑的屋面、墙体的保温、隔热工程[1,2]。膨胀珍珠岩保温板是目前为数不多，能够达到A级防火性能要求的墙体保温材料。与同样能够达到A级防火性能要求的岩棉保温板相比，它具有强度高、生产过程中能耗低、体积变化系数小、吸水率低，安装时与墙体基层的固着可靠，结构安全性高以及保温隔热性能尚可等特性。与有机保温板材相比，其最大特点是阻燃性能，在薄抹灰外墙外保温系统构造中无须再使用防火隔离带，简化了系统构造，缩短了施工周期。膨胀珍珠岩吸水率较高、强度相对较低，目前主要是加入增水剂、补强剂等提高性能[3,4]。

本工作主要是以膨胀珍珠岩颗粒为骨料，加入胶结料（高强度的聚合物改性水泥）、防水剂以及其他添加剂，通过计量、混合，先制成膨胀珍珠岩保温料浆，然后进行加压成型、养护和烘干等工序制成保温隔热板。性能表征结果显示，该保温材料具有一定的实用性。

2 原材料与试验

2.1 研究使用的原材料

水泥：海螺 P.O 42.5级水泥，经实际测试，其3 d抗压强度为21.0 MPa；28 d为51.3 MPa；3 d抗折强度为 4.4 MPa；28 d 为 7.9 MPa。

膨胀珍珠岩：河南省信阳市信阳恒业珍珠岩保温材料厂生产，外观为白色至浅灰色颗粒，堆积密度为99.7 kg.m-3，常温导热系数为 0.048 W·m-1·1-1。

苯丙乳液：德国巴斯夫（BASF）公司生产，型号为Acronal S400，主要技术性能为：固体含量56%～57%；玻璃化温度-6～-7℃；PH值6.0～7.0；断裂伸长率＞2000%；断裂强度：0.36 MPa。

增强纤维：包括木纤维和聚丙烯纤维两种，均为市购。

改性添加剂：自制，为减水剂、氧化钙和硫酸盐等组分的混合物。

水：自来水。

3.1 配合比和试验程序

3.1.1 配合比

试验配合比为：水泥∶膨胀珍珠岩（体积比）=1:1.7～2.3；

Acronal积比：干粉乳液掺量（质量）为1.0%～1.5%；

改性添加剂掺量（质量）为2.0%～3.5%。

3.1.2 试验程序

称量水泥和改性添加剂，拌和均匀后加入水和Acronal和均匀后加乳液，搅拌成浆状物后，加入膨胀珍珠岩，搅拌均匀成为拌合料。成型后养护28 d，按照《建筑用膨胀珍珠岩保温板》（JC/T 2298-2014）和《膨胀珍珠岩保温板外墙外保温系统材料》（DB34/T 2418-2015）规定的方法进行性能试验。

4 结果与讨论

4.1 水泥-膨胀珍珠岩比对膨胀珍珠岩保温板试件性能的影响

水泥-膨胀珍珠岩比会对膨胀珍珠岩保温板的性能产生显著影响。其试验结果如表1。

从表1可见，随着水泥比例的逐渐降低，膨胀珍珠岩保温板的抗压强度和导热系数随之降低，而且只有在水泥-膨胀珍珠岩比达到或低于15:85情况下,其导热系数才能够满足JC/T 2298-2014标准和省标 DB34/T 2418-2015的要求。

水泥-膨胀珍珠岩比对膨胀珍珠岩保温板性能的影响 表1

4.2 苯丙乳液对膨胀珍珠岩保温板垂直于板表面抗拉强度的影响

垂直于板表面的抗拉强度对于膨胀珍珠岩保温板来说极为重要，因为这直接影响保温板与墙体基层的粘结以及保温板表面的抹面砂浆的附着强度，并进而影响外墙外保温系统表面的抗开裂性。试验结果见表2。

苯丙乳液对膨胀珍珠岩保温板强度的影响 表2

从表2可见，垂直于膨胀珍珠岩保温板表面的抗拉强度，随苯丙乳液掺量的增加而逐渐提高。这是因为，苯丙乳液在干燥、成膜后可在水泥水化形成的水泥石、膨胀珍珠岩颗粒的表面充分粘结，并使材料形成高抗拉强度，在膨胀珍珠岩保温板中作为第二胶结料与水泥基无机凝结材料相辅相成，从而提高了膨胀珍珠岩保温板垂直于板表面的抗拉强度。

4.3 苯丙乳液对膨胀珍珠岩保温板抗压强度的影响

从表2可见，苯丙乳液对膨胀珍珠岩保温板抗压强度没有明显的影响，其原因在于苯丙乳液在膨胀珍珠岩保温板养护过程中形成的聚合物膜是一种具有柔性的膜，只能产生很高的粘结强度和抗拉强度，而对抗压强度的影响很小。

4.4 复合纤维掺量对保温板性能的影响

不同复合纤维掺入量的保温板试验性能见表3。

由表3可知，复合纤维掺量的不同对保温板的干表观密度和导热系数影响很小。随纤维掺量的增加，保温板的抗折强度提高，抗压强度也有所增大，线收缩率减小。这主要由于纤维在保温板内部构成三维的空间网络结构，使保温板的各组分均匀分散在纤维的空间网络内，并通过纤维、胶结料等传递到膨胀珍珠岩颗粒上，增加保温板的韧性，从而延缓或阻止保温板的收缩，并提高保温板的强度。

5 膨胀珍珠岩保温板在外墙外保温系统中的应用

膨胀珍珠岩保温板是以外墙外保温系统的形式应用于建筑外墙面的，其外墙外保温系统分为涂料饰面和幕墙饰面两类。

5.1 外墙外保温系统的构造层

涂料饰面的膨胀珍珠岩保温板外墙外保温系统的构造层（从外墙基层向外）：粘结层、膨胀珍珠岩板保温层、增强防护层（抹面层、增强网）、（锚固件）、涂料饰面层（包括腻子层、底漆层和饰面涂层）；

幕墙饰面的膨胀珍珠岩保温板外墙外保温系统的构造层（从外墙基层向外）：粘结层、膨胀珍珠岩板保温层、（锚固件）、幕墙饰面层。

5.2 膨胀珍珠岩保温板外墙外保温系统材料组成

在涂料饰面的膨胀珍珠岩保温板外墙外保温系统中需要使用的主要材料有胶粘剂、膨胀珍珠岩保温板、抹面砂浆、锚栓、耐碱玻纤网布、弹性底涂、耐水腻子和涂料等。

在幕墙饰面的膨胀珍珠岩保温板外墙外保温系统中需要使用的主要材料有胶粘剂、膨胀珍珠岩保温板、抹面砂浆、锚栓和幕墙等。

5.3 膨胀珍珠岩保温板外墙外保温系统和组成材料的性能要求

膨胀珍珠岩保温板外墙外保温系统和组成材料应同时满足 JC/T 2298-2014标准和省标 DB34/T 2418-2015、DB34/T 5078-2017 的 要求。应注意的是，在这三个标准中，DB34/T 2418-2015标准对抗拉强度（或垂直于板表面抗拉强度）的要求稍低。JC/T 2298-2014标准和DB34/T 5078-2017标准对密度处于（231～260）kg·m-3范围的保温板性能的要求是大于或等于 0.14 MPa，而DB34/T 2418-2015标准的要求是大于或等于0.12 MPa。

不同纤维掺入量时保温板的性能 表3

6 结论

本工作主要研究了苯丙乳液和复合纤维用量对保温板力学性能的影响，实验结果显示，随着苯丙乳液掺量的增大，垂直于膨胀珍珠岩保温板表面的抗拉强度逐渐提高，而苯丙乳液对膨胀珍珠岩保温板的抗压强度没有明显影响。

复合纤维掺量对保温板的干表观密度和导热系数影响很小，随纤维掺量的增加，保温板的抗折强度和抗压强度提高，线收缩率减小。

以膨胀珍珠岩保温板为保温层的外墙外保温系统有涂料饰面和幕墙饰面两种类型，其系统和组成材料，应同时满足JC/T 2298-2014标准和省标DB34/T 2418-2015、DB34/T 5078-2017 的 要求。