无机保温砂浆应用技术发展进展

唐 楷，黄守斌，繆建波，蒋文隆，邓孝辉，叶文楷，庞志红

(1.四川理工学院材料与化学工程学院，四川自贡， 643000;2.自贡建筑工程质量检测中心，四川自贡， 643000)

目前国内外广泛使用的保温隔热材料主要分有机和无机两大类。其中有机保温隔热材料主要是各种塑料，具有质轻、保温、隔热、吸声等良好的性能，在寒冷地区有较长的使用历史。但是在外墙保温施工时，工序十分复杂，施工技术难度大、工程造价高，且有机材料与砖墙结合困难，强度低，防火性能差，容易造成空鼓、脱落、火灾等事故隐患。近年来国内已发生多起恶性火灾事故，造成多人死亡，引起了人们对传统有机保温材料安全性的广泛关注;而且泡沫塑料制品抗老化能力差，使用寿命仅20年左右，与建筑物不同寿命，废弃材料造成“白色污染”。无机保温隔热材料，特别是无机保温砂浆为不燃材料，在满足保温隔热要求的同时，具有抗压、抗拉性能好，与建筑主体同寿命、施工方便、保温造价较低等特点，具有良好的应用前景。

1 无机隔热材料简介

近年，国内市场上无机保温砂浆主要是以珍珠岩［1］、蛭石［2］或玻化微珠［3］作为隔热组分，水泥、石灰等胶凝材料为主要成分，同时掺加其他功能组分制成的干混砂浆。但传统的珍珠岩吸水率大，很多研究都发现珍珠岩保温砂浆由于高吸水率而影响导热系数的问题，因此珍珠岩保温砂浆在很多建筑构造中都不推荐使用，甚至在某些省市地区被禁止使用。另外，蛭石类(包括普通膨胀蛭石、憎水膨胀蛭石、球形闭孔膨胀蛭石)保温砂浆受本身性质影响，属于应用范围较窄的无机砂浆，加之成本较高、标准体系不完善，因此应用也较少。由此可见，选择玻化微珠作为隔热组分生产无机保温砂浆已越来越受到相关业内人士的重视，其生产应用空间十分广阔。

玻化微珠是一种无机物玻璃质矿物材料，是由火山岩粉碎成矿砂后经电炉膨化烧结加工而成。产品呈不规则球状颗粒，内部为蜂窝状空腔结构，表面形成玻璃体薄壳，因而具有质轻、吸水率低、强度高、理化性能稳定的特点。可替代粉煤灰漂珠、玻璃漂珠、普通膨胀珍珠岩、聚苯颗粒等诸多轻质骨料在不同制品中的应用，是一种环保高性能无机轻质绝热材料。玻化微珠作为建筑保温材料可以弥补用聚苯颗粒和普通膨胀珍珠岩作轻质骨料的其他传统保温材料中诸多缺陷和不足。可以克服膨胀珍珠岩吸水性大、易粉化、在搅拌中体积收缩率大、产品后期保温性能降低和易空鼓开裂等不足之处，还可弥补聚苯颗粒易燃、防火性能差、高温产生有害气体和易老化等缺陷。

2 国内外技术研究现状

2.1 国外保温砂浆研究现状

目前发达国家在保温砂浆的研制开发方面，是以轻质多功能复合浆体保温材料为主。此类浆体保温材料的各项性能较传统浆体保温材料明显提高，如具有较低的导热系数和良好的使用安全性及耐久性等。此外，国外非常重视保温材料工业的环保问题，积极发展“绿色”保温材料制品，从原材料准备(开采或运输)、产品生产及使用，以及日后的处理问题，都要求最大限度地节约资源和减少对环境的危害［4］。保温材料工业是国外资源重新回收利用的一个很成功的典型，它节约了自然资源，降低了废弃物对环境的压力，同时在生产过程中能耗较少。例如美国十分鼓励在保温材料工业中大量使用可再回收利用的原料，美国环境保护总局规定了如果想要获得超过10000 美元联邦基金的资助，建筑工程中选用保温材料所含最低回收利用成分必须达到规定标准。

2.2 无机保温砂浆的性能研究

国内外对无机保温砂浆的研究主要集中于聚合物干粉外加剂、掺合料等与无机保温砂浆的性能关系。如同济大学刘宾［5］、刘培铭等研究了聚合物干粉改性闭孔球形膨胀珍珠岩保温砂浆加水搅拌后的性能;南昌大学的曾亮［6］对玻化微珠、乳胶粉、纤维素醚等对玻化微珠保温砂浆的性能影响进行了比较系统的研究;浙江大学建筑工程学院钱晓倩［7］就玻化微珠保温砂浆搅拌时间、养护条件、导热系数测试温度进行了研究，结果表明覆膜7 d 的砂浆强度远高于其他养护方式。这些前期研究可为本项目顺利实施，特别是外加剂配方改进提供相应的基础支持。

2.3 无机－有机复合保温砂浆研究

清华大学建筑工程系［8］研制了玻化微珠和EPS 的保温材料，并在实际工程中应用于外墙外保温中。张巨松［9］研制的夹心墙保温浆料是双掺做憎水处理的普通膨胀珍珠岩和EPS 的保温材料，另外还在搅拌中直接加入“膏状”的泡沫，结果表明，在不影响强度的情况下，引入30%泡沫，导热系数达到0.061 W/(m·K)，提高了保温浆料的保温性能。这些研究重点着眼于提高保温效果上，但由于参加的有机材料均为易燃化学品，已不属于国家重点推广环保保温产品目录。

2.4 无机保温砂浆的工程应用研究

无机保温砂浆作为一种较新的保温材料，目前研究仍然偏少。但由于具有防火阻燃、变形系数小、抗老化、性能稳定、生态环保性好等一系列优点，市场前景十分看好。国内学者李富江［10］在总结玻化微珠保温砂浆在某外墙外保温施工应用中写道，有机板材保温材料的施工工艺对墙面垂直度要求很高，且胶粘剂的强度和抗老化性不易保证，而铆固钉施工稍有不慎极易形成渗水点;采用聚苯颗粒砂浆，现场搅拌很难保证颗粒均匀分布;而采用玻化微珠为轻质绝热骨料的单组份保温型干混砂浆，施工方便，可直接抹于墙面上，不空鼓开裂，整体强度高，同时抗老化、耐候性、防火、耐水、抗裂等性能较好，在墙体保温要求上也符合国家相关建筑节能标准。

3 无机保温砂浆发展趋势

(1)综合来看，玻化微珠保温砂浆施工性能好且安全性优于其余珍珠石类产品，今后可对于玻化微珠保温砂浆其细观结构层面进一步深入研究。

(2)玻化微珠作为轻质骨料是影响玻化微珠保温砂浆保温性能和力学性能的重要材料，进一步提高我省玻化微珠的制造质量，使其玻化度提高、吸水率及堆积密度下降是提高玻化微珠保温砂浆质量的关键。因此要加强对优质玻化微珠的研究开发，以满足玻化微珠保温砂浆性能提升的要求。

(3)玻化微珠保温砂浆的突出优点之一是力学性能优异，因此在外墙保温系统中应开发可简化施工工艺的高性能玻化微珠保温砂浆。

(4)目前，四川省工业发展迅猛，脱硫石膏、磷石膏、粉煤灰、矿渣等固废年新增量很大，不仅带来了巨大的环境压力，也给生产企业带来了不小的治污成本。若能开发以工业固废为原料，开发系列无机保温砂浆，可实现经济与环境的可持续发展，也是此项目的发展趋势之一。

［1］陆凯安.建筑市场适用的膨胀珍珠岩及其制品［J］.保温材料与建筑节能，1999(2):26－28

［2］王坚.膨胀蛭石保温干粉砂浆［J］.建筑技术，2003(10):758－759

［3］曾亮.玻化微珠保温砂浆的性能优化与研究［D］.江西:南昌大学，2008

［4］ChungDDL.Cemeno－matrix composites for smart structures［J］.Smart material and structures，2000，9(3):243－247

［5］刘宾，王培铭，张国防.聚合物干粉对新拌膨胀珍珠岩保温砂浆性能的影响［J］.新型建筑材料，2007，24(2):5－8

［6］曾亮，黄少文，胡欣，等.玻化微珠保温砂浆的性能优化［J］.南昌大学学报(工科版)，2008，30(4):20－24

［7］钱晓倩，方明晖.试验方法对保温砂浆及系统测试结果的影响［J］.新型建筑材料，2009，26(2):32－35

［8］杨海龙，孔祥明，吴纯超，等.乳化沥青和可分散胶粉用于EPS保温砂浆制备的对比试验研究［J］.建筑科学，2011，38(3):23－26

［9］张巨松，鞠成，王喜林，等.新型保温砂浆性能的实验［J］.沈阳建筑大学学报(自然科学版)，2010，29(5):43－46

［10］李富江，黄效白.膨胀玻化微珠保温砂浆在外墙外保温施工中的应用［J］.贵州工业大学学报(自然科学版)，2008，23(3):53－57