新型EPS保温砂浆外墙外保温板材的研究

王爱勤，张承志，周新佳

（1.中原工学院，郑州450007；2.河南大学 土木建筑学院，河南 开封475004）

新型EPS保温砂浆外墙外保温板材的研究

王爱勤1，张承志2，周新佳1

（1.中原工学院，郑州450007；2.河南大学 土木建筑学院，河南 开封475004）

通过对EPS保温砂浆性能的研究，提出了一种新的外墙外保温板材，它由界面砂浆、抗裂砂浆、EPS保温砂浆、满挂热镀锌钢丝网和外墙装饰材料组成.与其他外墙外保温体系进行比较，从容重、施工难易程度和经济效益等几个方面来看，该保温板在工程应用中更具可行性.

保温砂浆；外保温体系；板材

我国建筑节能的推广刚刚起步，建筑维护结构作为节能建筑的主要部分，其中墙体部分通常采用承重材料与保温材料组成的复合体系，复合体系发挥了两种材料的长处，在不使墙体过厚的情况下达到一定的保温效果.

EPS保温砂浆由于具有施工方便、成本相对较低以及整体匀称性高的特点，且随着研究的深入和相关施工技术标准和规范的完备，其在我国外墙保温系统中已得到较为广泛的应用［1］.

目前国内关于保温砂浆的研究主要集中在保温砂浆的具体应用和产品研发，以及保温砂浆各组成部分对其物理力学性能影响等方面.保温砂浆不仅仅是水泥和保温骨料的混合物，同时也将有机高分子化合物融入保温体系，使无机、有机材料的功能相得益彰.实践证明，高分子聚合物种类和用量对其各种性能影响显著［2］.

国外关于保温砂浆的研究，更多的是关注保温砂浆生产及应用中的环保节能以及长期使用的性能和效果.而我国在这方面才刚刚起步，而且还存在着诸多问题.

本文主要研究水泥用量和水灰比对EPS保温砂浆强度和容重的影响，及EPS外保温砂浆基本配合比的确定，提出了一种新型EPS保温砂浆外墙外保温板材.

1 实 验

1.1 实验原材料

（1）水泥：本实验所用水泥系32.5强度等级的普通硅酸盐水泥，符合《硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥》（GB175－92）标准要求.

（2）EPS（聚苯乙烯）颗粒：其物理机械性能如表1所示.

表1 EPS泡沫塑料的物理机械性能

1.2 实验仪器

DKZ－5000型电动抗折试验机、抗压试验机、JJ－5行星式水泥胶砂搅拌机、ZS－15型水泥胶砂振实台、YH－40B型标准恒温恒湿养护箱、101－A电热鼓风干燥箱、MP12001电子天平、40mm×40mm×160 mm的钢质试模.

1.3 实验方法

（1）砂浆的物理性能实验.砂浆的湿表观密度和干表观密度的测定，参照JG158－2004《胶粉聚苯颗粒外墙外保温系统》进行.

（2）砂浆的力学性能实验

①抗折强度实验.参照GB／T17571－1999《水泥胶砂强度检验方法》0SO法进行实验.试件规格为40mm×40mm×160mm，试件成型后分别放入养护箱中养护，养护时间分别为3d、7d、28d和90d；养护完成后测试各试块的抗折强度.

②抗压强度实验.参照JGJ70－90《建筑砂浆基本性能的实验方法》与JG158－2004《胶粉聚苯颗粒外墙外保温系统》进行实验.在测试完试块的抗折强度之后进行抗压测试.

2 实验结果

2.1 水泥用量对砂浆性能的影响

在本EPS保温砂浆中，水泥是最主要的胶凝材料.然而水泥对保温砂浆的具体影响有哪些呢？我们通过实验数据来具体说明.

图1－图6所示是几组在水灰比相同的情况下，水泥用量变化时保温砂浆抗折、抗压强度的变化趋势.

由图1－图6不难发现，在相同水灰比的情况下，水泥用量较小时，保温砂浆的抗折、抗压强度也较小；当水泥用量增大时，保温砂浆的抗折、抗压强度呈增大的趋势.

2.2 水灰比对砂浆性能的影响

保温砂浆中除了水泥用量对强度有影响外，水灰比同样有较大的影响，如图7－图12所示.

由图7－图12不难发现，当水泥用量恒定时，保温砂浆的抗折、抗压强度随着水灰比的增加而逐渐减小；随着试块养护龄期的增加，试块的抗折、抗压强度也增大；随着水泥用量的增大，水灰比对于保温砂浆的抗折、抗压强度的影响也变大.

3 实验结果分析

从总的趋势看，随着水灰比的增加，抗折、抗压强度逐渐降低.

在水泥用量一定的情况下，水灰比的增加使得浆体量增大，那么EPS泡沫球在砂浆中的分布就不很紧密，所以它的抗折强度会相对降低.

当水泥浆较少时，增加水泥浆量更为重要，因此，在水灰比较小时，砂浆的强度随水灰比的增加而提高；当水灰比较大时，由于水泥浆数量已足够填充，再增加水泥浆量对砂浆强度的贡献不大.但是，水灰比的增加使得硬化水泥石的强度降低，从而导致砂浆强度降低.

通过前面的实验研究，我们配制出了满足标准要求，各项性能优良的EPS保温砂浆，即当水灰比为0.5，每立方米EPS中加入水泥550kg时，能较好地平衡容重与强度的关系，得到较佳的效果.但是，要想将其应用于外墙外保温工程中，并使其优良性能得到充分发挥，仅靠EPS保温砂浆自身是不能实现的，还需要将EPS保温砂浆与其他配套产品相结合，形成性能优越、配套完善的EPS保温砂浆外保温板来实现.

本文提出了一种新的外墙外保温板材，将本外保温板材设置在建筑物外墙外侧，它大致由界面砂浆层、EPS保温砂浆层、抗裂护面砂浆层组成，各层材料之间性能互补，发挥保温隔热与防护的作用.界面砂浆是EPS保温砂浆的系统配套产品之一，它由水泥、特细砂以及乳胶粉等改性外加组分按一定的比例干拌制成［3］，主要用于处理混凝土、页岩砖、加气混凝土、灰砂砖及粉煤灰砖等基层墙体表面，提高墙体基层与EPS保温砂浆层之间的粘结性能.抗裂砂浆也是EPS保温砂浆的系统配套产品之一，它由水泥、特细砂、防水剂、膨胀剂等改性外加组分按一定的比例拌合制成，具有一定的柔韧性.抗裂砂浆用于EPS保温砂浆层表面，起增强保护、抗裂、防水作用，对系统的长期稳定性与机械稳定性起到关键作用.同时抗裂砂浆具有以下特性：①良好的施工性，适合大面积涂抹；②足够的舒张或柔韧性，能够分散收缩应力，避免开裂；③良好的耐冲击性，在外力冲击下不破损；④憎水性与透气性，防止水的侵入而造成对系统的破坏，同时使内部水分及时挥发；⑤耐久性，起关键作用的聚合物能够在多种气候条件下长期稳定地发挥效能.

对于现代建筑来说，外墙的美观效果也同样重要，所以还要考虑外保温板材是否能够确保外墙装饰的完成.对于表面粘贴饰面砖等重质饰面的外墙体来说，由于饰面砖具有一定的重量，基层就要承受较大的面荷载.若基层的粘结强度较低，那么在表面粘贴的面砖很容易发生竖向的滑移，严重的还会发生饰面砖的脱落，这不仅影响建筑物的表面装饰效果，还会对生命财产安全构成威胁.由于外保温体系中保温层的粘结强度较低，必需采用适当的加强措施才能够保证其满足外墙面砖饰面的要求.在抗裂砂浆层采用满挂热镀锌钢丝网进行加强处理，提高整个保温砂浆外保温系统的整体性，使之能够承受较大的面荷载，达到面砖饰面的要求.热镀锌钢丝网用膨胀螺栓进行锚固，膨胀锚栓锚固要深入基层墙体.

4 EPS外保温板材与其他外保温系统的比较

工程中常用的外保温系统有：

（1）外挂式外保温.外挂的保温材料有岩旷棉、玻璃棉毡、聚苯乙烯泡沫板、陶粒混凝土复合聚苯仿石装饰保温板、钢丝网架夹芯墙板等.该外挂技术是采用粘接砂浆或者是专用的固定件将保温材料贴挂在外墙上，然后抹抗裂砂浆，压入玻璃纤维网格布形成保护层，最后加做装饰面.由于外挂板式结构面密度较小，不适合采用面砖饰面的形式，一般采用涂料饰面.同时，由于外挂板材保温层多为空腔结构，抗风压和压剪粘结性较差，容易出现表面裂缝、空鼓和脱落等技术问题.

（2）聚苯板与墙体一次浇注成型.该技术是在混凝土框－剪体系中将聚苯板内置于建筑模板内，在即将浇注的墙体外侧浇注混凝土，混凝土与聚苯板一次浇注成型为复合墙体.该技术解决了外挂式外保温的主要问题，其优势是很明显的.由于外墙主体与保温层一次成活，工效提高，工期大大缩短.而且在冬季施工时，聚苯板起保温的作用，可减少外围保温措施.但在浇注混凝土时要注意均匀、连续浇注.由于混凝土侧压力的影响会造成聚苯板在拆模后出现变形和错茬，影响后序施工.同时由于在保温层中采用了钢丝网架，造价较高，且钢材是热的良导体，直接传热，会降低墙体的保温效果.

（3）硬质聚氨脂泡沫塑料外保温系统.用聚氨脂发泡工艺将聚氨脂保温材料喷涂于基层墙体上，聚氨脂保温材料面层用轻质找平材料进行找平.它拥有连续致密的表皮及闭孔率高达95%以上的互联壁高强度蜂窝结构，具有理想的不透水性和良好的水蒸汽渗透阻；采用现场直接喷涂技术，可以在建筑物外墙及屋面形成无接缝的连续防水保温层，饰面层可采用涂料或面砖等进行装饰.该材料具有优良的自粘结性能，与外墙及屋面粘结牢固，其化学性质稳定，使用寿命长；其导热系数低于0.022W／m·k，远远优于传统的保温材料.该工艺保温效果好，可达到国家第三步65%的节能目标，而且施工速度快，能明显缩短工期.但是该系统投入较大，所需设备复杂，同时对工人的技术要求高.

上面几种外墙外保温系统或多或少都存在着一些不足之处.鉴于此，我们通过研究EPS保温砂浆的性能和EPS保温砂浆外墙外保温板材的应用，将具有合理配比的EPS保温砂浆外墙外保温系统与其进行比较.首先EPS外保温板材由于抗裂砂浆具有良好的抗裂性能，所以不会像外挂式外保温系统那样容易出现开裂、空鼓现象；同时又不需要像聚苯板与墙体一次浇注成型系统那样采用钢丝网架，这样造价相对较低，并且施工简单，不需要大型的施工器械.综合来讲，本保温系统具有容重较低、施工简单、经济性较好等优点，对外墙外保温体系的发展有着推进性作用.

5 结 语

首先通过实验证明EPS保温砂浆具有良好的和易性与粘聚性，通过调整配比，平衡其容重与砂浆强度的关系，可以满足正常条件下的施工要求；进一步提出的EPS保温砂浆外墙外保温板材具有良好的施工性和经济性，良好的热工性能、系统稳定性，粘结强度高、耐候性优良、构造简单，将对传统建材产业的结构调整和升级换代起到积极的推进作用.

［1］ 王爱勤，孙伟，钱春香，等.泡沫聚苯乙烯球在新型墙体材料中的应用研究［J］.混凝土与水泥制品，1998（2）：45－48.

［2］ 黎非.建筑外墙用保温砂浆的研究［J］.江苏建材，2001（3）：10－13.

［3］ 朱青，孙桂芳.ZL胶粉聚苯颗粒外墙外保温体系在夏热冬暖地区的应用［J］.墙材革新与建筑节能，2006（10）：38－41.

Study of External Wall Thermal Insulating System with New Type of EPS Thermal Insulating Mortar

WANG Ai－qin1，ZHANG Cheng－zhi2，ZHOU Xin－jia1
（1.Zhongyuan University of Technology，Zhengzhou 450007；2.Henan University，Kaifeng 475004，China）

This study claims a new type of external wall thermal insulating system composed by interface treating mortar，anti－crack mortar，thermal insulating mortar，hot galvanizing wire mesh，and external wall decorative materials，by studying the application of EPS thermal insulating mortar system.And，the next step following is to compare this system with some other external wall thermal insulating system on density，difficulties of construction，and economic benefits etc.，to highlight the feasibility of applying this system in constructions.

thermal insulating mortar；external thermal insulating system；plates

TU528

A

10.3969／j.issn.1671－6906.2010.05.002

1671－6906（2010）05－0005－04

2009－11－24

国家科技支撑计划项目（2006BAJ05B02－07）

王爱勤（1958－），女，河北秦皇岛人，教授级高级工程师，博士.