聚苯顆粒外保溫砂漿的性能影響因素分析及研究現(xiàn)狀

1、目 錄摘 要關鍵詞 AbstractKeywords1 文獻綜述1 1.1 外墻外保溫技術的發(fā)展 1 1.2 外墻外保溫技術的特點 1 1.3 外墻外保溫系統(tǒng)的性能要求 2 1.4 聚苯顆粒保溫砂漿是夏熱冬冷地區(qū)墻體節(jié)能的首選措施2 1.5 本論研究內容、目的及意義32 EPS外保溫砂漿的基本配合比33 EPS外保溫砂漿中各組分對性能的影響4 3.1聚苯顆粒對砂漿性能的影響4 3.2水泥對砂漿性能的影響5 3.3可再分散乳膠粉對砂漿性能的影響5 3.4保水劑對砂漿性能的影響5 3.5聚丙烯纖維對砂漿性能的影響6 3.6防水劑對砂漿性能的影響6 3.7膨脹劑對砂漿性能的影響7 3.8灰鈣粉對砂漿

2、性能的影響74產品性能與各影響因素的關系7 4.1吸水率與各影響因素的關系7 4.2抗壓強度與各影響因素的關系7 4.3導熱系數(shù)與各影響因素的關系7 4.4外加劑對砂漿性能的影響75 結論86參考文獻9 聚苯顆粒外保溫砂漿的性能影響因素分析及研究現(xiàn)狀摘要：本文分析了各組分對聚苯顆粒保溫砂漿性能的影響。選用原發(fā)聚苯顆粒為輕骨料，充分利用原發(fā)顆粒熱阻大、耐堿蝕、化學穩(wěn)定性好、憎水閉孔結構、韌性較大的特點，提高保溫砂漿的熱工、耐水等性能，并分析確定了EPS顆粒容重、粒徑和級配形式；通過摻加粘結劑對原發(fā)顆粒表面進行改性處理，使其表面由憎水性變?yōu)橛H水性，成功地解決了無機膠凝材對聚苯顆粒不潤濕、混合料和易

3、性差、粘結強度低的技術難題；合理采用保水劑與灰鈣粉來改善產品的和易性，提高保溫砂漿的施工使用性能；利用聚丙烯纖維增韌、膨脹劑補償收縮等措施，提高保溫砂漿韌性與抗裂性能；通過有機硅防水劑的作用，有效提高了保溫砂漿耐水粘結強度、降低其吸水率，增強了其耐水、抗?jié)B性能7。關鍵詞：聚苯乙烯顆粒； 保溫砂漿； 性能； 外墻外保溫系統(tǒng) Analysis of influence factors on performance of expanded polystyrene exterior wall thermal insulation Abstract:The influence of arious com

4、ponents on EPS thermal insulation mortar properties are analyzed.electing original expanded polystyrene as the fine aggregate,by full use of the characteristics of EPS such as high thermal insulation resistance,good alkali resistance,excellent chemical stability,hydrophobic and close pore structure,

5、and relatively high toughness,to prepare insulation mortar to improve its thermal technical properties and water-resisting,Surface modification of EPS granule by use of high-molecular binder,changing its surface from hydrophilic to hydrophobic,the technical difficult problem are solved successfully

6、including difficult wetting of inorganic boding materials on EPS surface,weak workability of the flesh mixtures,and low bonding strength.Using water-holding agents and calcium hydroxide powder to improve EPS insulation mortars constmaion.In order to improve its toughness and crack­resisting som

7、e effective measures such as fibre reinforcement and compensating shrinkage with expansion agent were employed.By addition of waterproof agent,the water resistanco,moisture proof,weather resistance and water resistant bonding strength of EPS insulation mortar is effectively strengthened7.Key words:E

8、xpanded polystyrene(EPS) granule; Insulation mortar; property; External thermal insulating rending system1 文獻綜述1.1 外墻外保溫技術的發(fā)展1 20世紀80年代中期，國外企業(yè)到中國推廣外墻外保溫技術，即“粘貼聚苯乙烯泡沫板+玻纖網格布+聚合物水泥砂漿外飾”的保溫體系。 20世紀90年代初期，國內開發(fā)了多種外墻保溫技術，如：ZL膠粉聚苯顆粒保溫漿料系統(tǒng)、EPS鋼絲網架板后錨固外保溫系統(tǒng)、裝配式龍骨薄板外保溫系統(tǒng)、預制板外保溫系統(tǒng)、現(xiàn)澆混凝土復合EPS板外保溫系統(tǒng)等。1996年召開第一次全

9、國節(jié)能工作會議。此后，外墻外保溫專業(yè)協(xié)會成立；國外的專業(yè)人員及材料供應商加強與我國的技術交流。目前，外墻外保溫技術處于提高發(fā)展的階段。 外墻外保溫工程技術規(guī)程推薦的五種外墻外保溫系統(tǒng)：EPS板薄抹面外保溫系統(tǒng)；膠粉EPS顆粒保溫漿料外保溫系統(tǒng)；現(xiàn)澆混凝土復合無網EPS板外保溫系統(tǒng)；現(xiàn)澆混凝土復合EPS鋼絲網架板外保溫系統(tǒng)；機械固定EPS鋼絲網架板外保溫系統(tǒng)。其他外墻外保溫系統(tǒng)有：巖棉外保溫系統(tǒng)；硬泡聚氨酯外保溫系統(tǒng)；保溫砌塊和預制保溫板外保溫系統(tǒng)；XPS（擠塑型聚苯乙烯）板外保溫系統(tǒng)。1.2 外墻外保溫技術的特點4 外保溫減緩了室外氣候造成的墻體溫濕度變化及大氣破壞作用，即減輕了 墻體開裂、變

10、形、破損的危險。 外保溫利用了重質墻體熱容量大的特點（整個主體結構為暖體），使室內溫度變化較平緩，具有冬暖夏涼的效果。 外保溫避免了熱橋，防止外墻內表面潮濕、結露，減少了熱損失。 外保溫避免了內保溫造成的室內裝修不便、使用面積減少（2%）、施工擾民等問題。 外保溫可同時對舊房進行加固、美化。目前，外保溫技術與我國墻體保溫節(jié)能的需求還有差距，主要表現(xiàn)為：保溫材料供應滯后（品種少、產量低、科研開發(fā)滯后）；體系不健全（設計、材料、施工、檢測、標準等方面都存在不足）；耐久性有待驗證（正常使用25年）；抗裂技術有待提高；外保溫飾面層粘貼面磚的問題；耐熱防火問題；檢測及驗收方法不完善（方法、設備、標準）；

11、質量波動大（材料及施工問題，市場規(guī)范化）。1.3 外墻外保溫系統(tǒng)的性能要求22基層正常變形應不致造成系統(tǒng)中產生裂縫或空鼓；系統(tǒng)應能長期承受自重而不產生有害的變形；系統(tǒng)應能承受正、負風壓和風振的作用；系統(tǒng)應能抵抗由溫度、濕度變化而產生的應力，在溫度、濕度等的作用下應保持穩(wěn)定；系統(tǒng)在設防地震發(fā)生時不應從基層上脫落。系統(tǒng)的防火性能應符合有關規(guī)定，高層建筑外墻外保溫系統(tǒng)應采取防火措施。系統(tǒng)應具有防雨水和地表水滲透的能力，雨水不得透過保護層。系統(tǒng)各組成部分應具有物理-化學穩(wěn)定性，彼此相容，耐腐蝕及生物侵害。在正確使用和正常維護的條件下，系統(tǒng)的使用年限應不少于25年。系統(tǒng)采用的保溫材料，其導熱系數(shù)一般低于

12、0.06W/K。外墻外保溫技術經驗：解決外保溫墻面開裂問題：采用柔性材料，以吸收變形時產生的應力；相鄰材料的熱膨脹系數(shù)不應相差過大；外層材料的可變形量應大于內層材料；采用摻纖維、軟配筋限制內應力。概括為：逐層漸變、柔性釋放應力。外保溫構造設計應采用無空腔結構，避免風壓造成疲勞破壞。 1.4聚苯顆粒保溫砂漿是夏熱冬冷地區(qū)墻體節(jié)能的首選措施7 結合夏熱冬冷地區(qū)對外墻節(jié)能設計的要求，通過對目前應用較為廣泛的外墻外保溫技術的比較，在夏熱冬冷地區(qū)采用聚苯顆粒保溫砂漿外墻保溫的節(jié)能措施較為經濟、合理，既能夠滿足節(jié)能要求，且施工方便，結構合理。基本評價是： 綜合技術指標能夠滿足夏熱冬冷地區(qū)居住建筑節(jié)能設計標

13、準的要求，在保溫層厚度3cm以下就能夠滿足大部分建筑的節(jié)能設計標準。 施工程序簡便，減輕勞動強度，提高施工效率。 可利用保溫材料找平，修補主體結構的缺陷防止抹灰過厚脫落。 采用柔性漸變逐層釋放應力的抗裂技術，有效地解決由于溫差變形而導致結構開裂的問題，避免外墻微裂、龜裂和板塊接茬裂縫等現(xiàn)象。 建筑細部構造處理恰當，精心施工，有效地控制“冷橋”現(xiàn)象。其基本理念是將整個建筑外包起來，包括陽臺、擱板、挑檐、女兒墻，只要是外露部分均用保溫漿料包裹起來，并與建筑節(jié)能門窗形成整體，共同作用，起到良好的節(jié)能效果。總造價適中，具有良好的性價比。 1.5本論文的研究內容、選題目的及意義 根據(jù)國家建筑發(fā)展規(guī)劃的要

14、求，建筑節(jié)能已成為我國建筑行業(yè)的發(fā)展方向。目前外墻保溫作為建筑節(jié)能的重要技術手段，已經成為建筑節(jié)能的熱點。外墻保溫主要有保溫板和保溫砂漿2種形式。保溫板目前使用比較多，然而保溫板不適合外形不規(guī)則建筑部分的保溫，且施工復雜、綜合成本高，因而其應用受到一定限制；保溫砂漿作為一種新型的建筑材料，具有質量輕、導熱系數(shù)低、吸水率低、施工方便等優(yōu)點，可以克服保溫板的許多不足。本文所研究的保溫砂漿是指由硅酸鹽等無機粘結材料、短纖維和體積分數(shù)不少于75%的EPS ( 聚苯乙烯)顆粒及多種外加劑復合而成的粉狀材料，使用時加水攪拌成粘稠漿體，涂敷在工作面上，干燥后即為EPS保溫砂漿(ETIM)。目前，ETIM的性

15、能已完全符合建筑節(jié)能抹面砂漿的要求，再輔助一定的施工工藝，其性能指標可完全達到或超過建筑抹面砂漿的標準。EITM由于其密度小，降低了建筑物的自重，同時其導熱系數(shù)低，極大地提高了建筑物的保溫隔熱性能，降低了供暖空調的能耗，因而具有較好的經濟效益和社會效益。ETIM利用了廢舊的EPS和粉煤灰等城市垃圾，變廢為寶，屬于綠色環(huán)保建材，具有很大的發(fā)展空間。本文對砂漿中各組分對其性能的影響做出了分析，同時，根據(jù)不同的外墻飾面體系，結合EPS保溫砂漿產品自身的優(yōu)良性能，確定出不同的EPS保溫砂漿外保溫構造體系，以期為本砂漿系統(tǒng)的應用研究提供一定的理論基礎。2 EPS外保溫砂漿的基本配合比7按照前期的試驗經驗

16、以及JGl58-2004膠粉聚苯顆粒外墻外保溫系統(tǒng)中相應條款的規(guī)定，控制砂漿的干容重在180250kg/m3之間，濕容重420kg/m3，稠度控制在9.010.0cm。在進行基本配合比的確定的過程中，由于EPS顆粒是憎水性的，而水泥漿體屬于無機膠凝體系，兩者之間不易潤濕親合，這就導致新拌漿體內聚性差，因此必須采用聚合物粘結劑對兩者之間的界面進行改性處理。為了提高EPS與水泥漿體之間的粘結力，使之與水泥之間形成較為緊密的粘結，利于拌制和成型，達到預期的施工性能與使用性能，故而要加入粘結劑。同時為保證砂漿有較好的和易性，杜絕離析、分層現(xiàn)象的發(fā)生，要加入適量的保水劑來提高砂漿的保水性。通過大量試驗對

17、比，確定了本試驗聚苯顆粒保溫砂漿的基本配合比(以單方用量計)，如表2.1所示：表2.1聚苯顆粒保溫砂漿基本配比水泥 EPS 乳膠粉A 保水劑H 175kg 880L 4.0kg 1.2kg本砂漿預期達到的性能指標，如表2.2所示：表2.2 預期達到的性能指標 序號 項目 單位 指標 1 干容重 kg/m³ 180250 2 抗壓強度 MPa 0.20 3 抗拉強度 MPa 0.10 4 壓剪粘接強度 MPa 0.05 5 乳化系數(shù) 0.5 6 線性收縮率 % 0.3 7 導熱系數(shù) W/(m·k) 0.0603 EPS外保溫砂漿中各組分對性能的影響133.1聚苯顆粒對砂漿性能

18、的影響在EPS保溫砂漿中，EPS顆粒占據(jù)了砂漿體積的80%以上。因而，EPS顆粒的粒徑、容重及級配的不同對砂漿體系性能有著極大的影響。對于相同粒徑的EPS顆粒，隨著顆粒容重的增加，砂漿的抗壓強度、抗拉強度、壓剪粘結強度基本上都呈上升的趨勢。這是因為對于相同粒徑的EPS顆粒，容重較大的顆粒內部結構要比容重較小的密實，顆粒自身的強度要高些。并且容重較大的顆粒在砂漿中的穩(wěn)定性要高于容重較小的顆粒，因而在保溫砂漿凝結硬化的過程中，砂漿體系不易產生離析和分層等現(xiàn)象，硬化砂漿內部結構更加密實，強度自然要高些。對于容重相差不大的EPS顆粒，隨著顆粒粒徑的增大，EPS保溫砂漿的抗壓強度、抗折強度、壓剪粘結強度

19、均呈下降的趨勢。這是因為對于容重基本相同的EPS顆粒，粒徑較小的顆粒與粒徑較大的顆粒相比堆積要更加緊密，顆粒之間的空隙得到細化，有利與水泥漿體進行填充，砂漿結構更為密實。EPS顆粒容重對砂漿的干容重有較大影響，砂漿的干容重隨著顆粒容重的增大而增大。但是EPS顆粒的粒徑大小對砂漿干容重影響不大。由于采用的預發(fā)泡EPS顆粒自身是球形的，其空隙率與EPS顆粒堆積方式及級配有直接關系。相同粒徑的球形顆粒，若它們中心排列成立方體形，則堆積最不緊密，空隙率為48%；若它們的中心成四面體形排列，則堆積最緊密，空隙率為26%。僅有一種粒徑的集料，其顆粒間空隙最大，且空隙率只與堆積方式有關，與粒徑大小無關。3.

20、2水泥對砂漿性能的影響 在本EPS保溫砂漿中，水泥是最主要的膠凝材料，是除EPS顆粒外占用砂漿體系中最大體積的原料。不同標號的水泥，對配制EPS保溫砂漿的性能，尤其是對力學性能會產生較大的影響。雖然早強型的水泥對保溫砂漿的早期強度形成有所貢獻，但是其水化硬化過后帶來孔隙率大等負面效應將引起砂漿耐候性能與抗裂性能的下降。由于本保溫砂漿將用于外墻外保溫工程中，對耐候性能與抗裂性能有較高的要求，因此，不能采用早強型水泥配制保溫砂漿。3.3可再分散乳膠粉對砂漿性能的影響由于EPS顆粒為憎水性高分子材料，要使其與水泥漿體的粘結緊密，提高保溫砂漿體系中原材料的相容性，解決其顆粒表面的潤濕性問題是至關重要的

21、。資料顯示，粘結劑對無機和有機材料都具有較好的粘結性，是解決EPS顆粒與水泥漿體之問潤濕結合的有效手段，在砂漿中摻加粘結劑可以明顯改善砂漿的粘結能。在實際應用中，使用的粘結劑的不同品種及摻量多少都將直接影響到所配制的保溫砂漿的和易性及力學性能。3.4保水劑對砂漿性能的影響在配制保溫砂漿的過程中，由于EPS顆粒為憎水性的，其基本不具有吸水能力，而相對于EPS顆粒來講，膠結料在砂漿中所占的體積要小的多，拌制過程中膠結料浸潤所需的水量完全不能保證保溫砂漿達到施工所要求的稠度。若不采用一些措施來解決保溫砂漿的保水性問題，那么即使在拌制的時候可以通過一些手段盡量滿足施工所需的工作性能，但是在施工進行的過

22、程中，由于砂漿保水性差，加之水泥與EPS顆粒之間的容重相差較大，就會出現(xiàn)泌水和離析現(xiàn)象，嚴重影響保溫砂漿的實際使用性能。保水劑的摻加可以改善砂漿的流變性能，增加砂漿的和易性和工作性能但同時，保水劑的加入會對砂漿的力學性能產生一定的影響。考慮到保溫砂漿和易性、施工性能與力學性能等多方面的因素，確定本保溫砂漿中保水劑H的最佳用量為1.51.7kgm3。3.5聚丙烯纖維對砂漿性能的影響由于室外的大氣環(huán)境遠比室內環(huán)境惡劣的多，當保溫砂漿用于外保溫時，要受到風吹、日曬、雨淋及寒暑凍融等天氣條件的嚴峻考驗，因而對保溫砂漿的耐候性的要求是非常高的。根據(jù)以往經驗，砂漿抗裂性的好壞將直接影響到其耐候性的優(yōu)劣，因

23、此在保證砂漿工作性的前提下，必須保證保溫砂漿具有足夠高的抗裂性。從以往的經驗來看，對于普通的水泥砂漿來說，一般是在其中加入一定量的短切纖維來提高其抗裂性及抗沖擊性。在砂漿中加入短切纖維可以有效控制砂漿內部微裂縫的生成及發(fā)展，提高砂漿的抗裂、抗?jié)B及抗凍能力，增強砂漿的耐久性，其作用效果也是非常明顯的。因此為了提高EPS保溫砂漿的抗裂性，防止和盡量減少由于砂漿內部裂縫的出現(xiàn)而引起的砂漿開裂，應加入適量的短切纖維。在各個品種的短切纖維中，聚丙烯纖維的抗裂性能是較為優(yōu)越的。同時，與其他品種的短切纖維相比，其耐堿性、分散性以及柔韌性等各方面的性能更適合于用來拌制低容重、高施工性要求的保溫砂漿。3.6防水

24、劑對砂漿性能的影響 保護建筑物和結構不受外界濕氣和水的侵入對其長期耐久性是十分必要的。EPS保溫砂漿用于外墻外保溫，應該具有較強的耐候性，這就要求其應具有較高的抗?jié)B、防水能力。砂漿滲水的原因在于砂漿自身存在毛細孔和微裂縫、骨料與砂漿的粘結界面存在縫隙以及骨料內部存在微裂縫。提高抗?jié)B性的方法很多，例如：采用級配良好的閉孔式原發(fā)聚苯顆粒做為骨料、添加聚丙烯纖維限制收縮等途徑改善砂漿內部結構、提高砂漿的密實性和抗?jié)B性，同時也考慮到借助高效的防水劑加強保溫砂漿的抗?jié)B防水性能。通過摻加防水劑，砂漿中可以生成孔的孔徑變小、并變?yōu)榉忾]孔，孔彼此之間不相貫通，毛細管變得細小、曲折、分散，阻斷滲水通道達到防水滲

25、入的目的。防水劑的種類很多，按主要成分不同大致分為有機質系、無機質系和混合系等，具體使用效果也因工作環(huán)境的不同而異。3.7膨脹劑對砂漿性能的影響 對用于外保溫的EPS保溫砂漿來說，抗裂性是其一個極為重要的性能指標，抗裂性能的好壞將直接影響到建筑物外墻的使用性能和美觀。若砂漿抗裂性差的話，就極易出現(xiàn)開裂，從而導致耐候性與熱工性能的降低。因此，除了采用聚丙烯纖維外，在保溫砂漿的配制中還決定采用內摻膨脹劑的方法來提高砂漿的抗裂性能。3.8灰鈣粉對砂漿性能的影響 為了提高保溫砂漿在實際工程應用中的使用效果，現(xiàn)考慮在砂漿中添加灰鈣粉來改善砂漿的和易性。資料顯示，灰鈣粉具有較為良好的保水性，同時將灰鈣粉內

26、摻取代水泥加入砂漿中，可使水泥用量減少，對減少砂漿收縮，提高抗裂性有一定的好處。4 產品性能與各影響因素的關系104.1 吸水率與各影響因素的關系 吸水率與原料配方有直接關系其中水灰比是主要影響因素在水灰比較大，EPS、膨脹珍珠巖少量，外加劑適中的條件下，ETIM的吸水率較低少量，外加劑適中的條件下，ETIM的吸水率較低 4.2 抗壓強度與各影響因素的關系 水灰比和EPS對ETIM的抗壓強度影響最大，一般水灰比選在0.530.55之間，其抗壓強度較大。如果需要降低抗壓強度，則可稍微調高EPS的含量、降低水泥的摻量。外加劑和膨脹珍珠巖摻量適中。EPS的含量過高將對ETIM的和易性不利，造成施工困

27、難。 4.3 導熱系數(shù)與各影響因素的關系 EPS是導熱系數(shù)的主要影響因素。在水灰比適中、EPS量大、膨脹珍珠巖稍多條件下，ETI M的孔隙率較大?？紫堵试酱?，則其導熱系數(shù)越低，ETIM保溫隔熱效果就越好。但若過多增加 EPS的摻量，則膠凝材料含量偏低，體系中將形成大量貫通的空隙，引起空氣對流，反而導致導熱系數(shù)增加。4.4 外加劑對砂漿性能的影響 外加劑的強烈分散作用可有效降低砂漿的用水量，改變水泥的水化進程，促進水化礦物晶體的成長，改善水泥石的孔結構，提高其密實度。由于外加劑的摻人，可使砂漿中水灰比有較大幅度的下降，因而水泥石的內部孔隙率也會有一定程度的減少，水泥石內部結構比較致密，砂漿抗壓強

28、度顯著提高，同時生成針狀的鈣礬石等膠凝產物嘲，因此，砂漿的耐久性能好。但外加劑價格昂貴，增加其用量必將增加產品的成本，不利于其推廣使用。 5 結論1. EPS保溫砂漿具有良好的和易性與粘聚性，可以滿足正常條件下施工的要求；具有很高的粘結強度，正常情況下，不會出現(xiàn)空鼓、脫落現(xiàn)象；干縮較大，但因其韌性較高、抗裂性好，加之膨脹劑的補償收縮作用，系統(tǒng)具有良好的抗裂性，不會發(fā)生明顯的開裂；吸濕率、吸水率很低，軟化系數(shù)較高，屬于耐水性材料，且抗凍性好，所以EPS保溫砂漿具有較高的耐候性，可以滿足外保溫的要求；具有良好的保溫隔熱性能1 。 2. EPS保溫砂漿抗裂性優(yōu)異，作外保溫時，其外層只需做抗裂砂漿護面

29、即可，打破了外保溫構造中，在保溫材料層上做涂塑抗堿玻纖網格布增強聚合物水泥砂漿保護層的傳統(tǒng)工法，降低了工程造價22。 3.EPS保溫砂漿外保溫系統(tǒng)具有良好的熱工性能，系統(tǒng)穩(wěn)定性好，良好的抗裂性，能夠簡化施工構造、節(jié)約工程造價，提高施工效率，具有優(yōu)越的經濟性能，并且對外墻基層缺陷具有彌補作用13。 4. EPS保溫砂漿產品屬科技密集型產品，會為產品生產、工程應用等環(huán)節(jié)產生較大的經濟利潤，帶來較高的經濟收益，而且能通過稅收的形式為社會創(chuàng)造巨大貢獻，能降低建筑的使用能耗，能帶動該地區(qū)商品砂漿產業(yè)的發(fā)展，為建材行業(yè)開發(fā)了新的輕骨料資源，具有較高的經濟效益。同時，EPS 保溫砂漿產品具有較高的社會效益7。 參考文獻 1 楊凱.聚苯顆粒保溫砂漿的研制與工程應用D.重慶大學,2006-04-01 2 繆建華, 沈新平.HL節(jié)能型建筑外墻保溫砂漿在工程中的應用J. 江蘇建筑2002(4):38-393 周慶凡.世界能源開發(fā)