建筑保温用岩棉板在酸、碱环境下的基本性能的研究分析

文/安百平﹑景帅帅 天元建设集团有限公司 山东临沂 276000

建筑保温用岩棉板在酸、碱环境下的基本性能的研究分析

文/安百平﹑景帅帅 天元建设集团有限公司 山东临沂 276000

建筑外墙所处的环境条件相对于复杂。建筑外墙可能受到环境中酸﹑碱和盐介质的交替作用。尤其在薄抹灰体系构造中，表面覆盖材料通常是水泥基聚合物改性砂浆，水泥的水化溶液通常为碱性，导致岩棉纤维初期就可能受到碱性介质的侵蚀，并长期处于碱性环境之中。

PH值；岩棉板；酸碱环境；纤维；侵蚀

为解决建筑用岩棉板自然环境中的纤维材料侵蚀造成的建筑保温板面劣化的影响，本研究将通过大量的实验室试验，分析不同PH值的侵蚀溶液及介质对岩棉纤维侵蚀破坏，以保证岩棉外墙外保温体系的耐久性。

1、试验用原材料及试验方案

1.1 原材料

山东贝尔特化工产岩棉板，普通硅酸盐水泥，磷酸﹑硼酸﹑醋酸，氢氧化钠等。

1.2 试验方案

酸侵蚀试验：

建筑用岩棉板保温体系中，岩棉板常受到自然界酸雨的侵蚀。通常情况下，自然界雨水的PH值约为6.0左右，呈现出弱酸性状态，但当空气污染严重时，尤其是空气中二氧化硫﹑氮氧化物等酸性气体，经过复杂的大气化学反应，被雨水吸收溶解，就会形成酸雨。

侵蚀试验采用采用70℃的水浴环境中进行，侵蚀至规定龄期，观察和测试纤维的侵蚀情况。为评价建筑用岩棉板保温体系施工后长期处于酸性介质中的耐久性能，特配置PH值为5.0的NH4Ac－HAc酸性缓冲溶液。

碱侵蚀试验：

试验用碱性侵蚀溶液采用NaOH与三酸混合液（磷酸﹑硼酸﹑醋酸）配制的缓冲溶液。按规定方法配制PH值分别为9.05，9.81，10.98 和11.88的缓冲溶液。

由于建筑用岩棉板保温体系施工时多采用胶浆材料进行粘接固定，并进行表面覆面处理，在传统的胶浆材料中，多以水泥基聚合物复合胶凝材料，其中含有大量的碱性材料。岩棉板所处的环境为碱性环境，水泥基材料水化过程中，碱性材料中的碱极有可能渗入到岩棉板材区域，对岩棉板形成腐蚀作用。为模拟实际水泥胶凝材料对岩棉纤维侵蚀作用，本次实验采用直接提取水泥水化溶液方法，完成碱侵蚀实验。采用山东沂州产P.II42.5硅酸盐水泥与蒸馏水的混合溶液放入塑料容器中，在70℃恒温水浴中养护24h。经空气过滤得到试验用侵蚀溶液。并测定该溶液PH约为13.96。

2、试验结论

酸碱侵蚀下纤维表观特性分析

通过对试验样品进行分析，在浸酸条件下，纤维簇团变得更为紧密，但纤维仍保持原始形态，表明浸酸后对纤维影响不大。

在碱性侵蚀溶液的作用下，纤维均会发生不同程度的侵蚀现象。随侵蚀溶液碱性增强，纤维被侵蚀的程度越高，并随着龄期增长，纤维被碱液侵蚀现象越发严重。与pH值高于11.88的碱性侵蚀溶液相比，当pH值低于10.98时，岩棉纤维受侵蚀现象明显较轻。在水泥水化溶液中浸泡的岩棉纤维，至28d粉化严重，90d侵蚀龄期时纤维原始形貌几乎消失。

纤维单丝强度测试

纤维单丝强度测试过程如下：采用YG005E型电子式单纤维强力机，其量程为50CcN，分度值为0.01 CcN。设定上下夹头间距为50mm，拉伸速度为5mm/min。

采用pH=5.0的酸浸泡后，随侵蚀时间延长，纤维抗拉强度及强度增加率，在7d以前快速增加，接近1倍左右，其后至56d，抗拉强度缓慢增加，但变化不大。由此可知：仅从力学性能角度看，弱酸不会产生明显损害，反而有增强的作用。这为纤维性能优化，提供了一条途径。

分析纤维碱侵蚀试验，pH值为9.05和9.81时，碱蚀纤维单丝断裂强度降低程度较小。9.05 和9.81各龄期所对应的抗拉强度接近，各龄期平均强度保持率较高，约为93%左右，而高于10.88后，抗拉强度下降幅度明显增加。10.98侵蚀溶液纤维各龄期的平均抗拉强度保持率为89%，而11.88的强度保持率仅为83%左右。采用水泥水化溶液时，侵蚀28d后纤维粉化严重，无法进行纤维单丝抗拉强度的测量。

结论：

纤维在浸酸条件下，基本保持原始形态，变化不大，其表面没有发现明显侵蚀现象，证明该纤维在酸介质中具有较高的稳定性。纤维浸泡于弱酸后，纤维抗拉强度及强度增加率，在7d以前快速增加，接近1倍左右，至56d，则缓慢增加。从力学性能角度看，若用弱酸浸泡岩棉纤维7d，可明显提高纤维的抗拉强度。

纤维浸碱后，在碱性溶液作用下，纤维均会发生不同程度的侵蚀现象。随溶液碱性增强和浸泡时间的延长，纤维受侵蚀程度越高。在碱性溶液侵蚀情况下，随着PH值的提高，各侵蚀期的纤维抗拉强度呈现总体下降的趋势。采用水泥水化溶液时，侵蚀28d后纤维粉化严重而无法完成强度测量。将pH值控制在10左右，能够保证受侵蚀纤维力学性能不受到过分的损害。

【1】袁志能．建筑岩棉的腐蚀行为和力学性能研究及应用经济性．华东理工大学.硕士论文，2014.

【2】肖群芳．玻璃棉板和岩棉板在外墙外保温系统中应用关键技术研究．新型建筑材料，1001-702X（2014）03-0041-04.

【3】岩棉板（带）薄抹灰外墙外保温系统应用技术规程 (DGTJ08-2126-2013)．

岩棉的生产是在加热熔融后经高速离心或气流喷吹而成，急速冷却决定了其微观结构为玻璃体相。这种硅铝酸盐的玻璃体结构在碱性环境中，有水存在的条件下，有可能发生侵蚀现象。若纤维被侵蚀将会造成岩棉板板面劣化，影响外墙外保温系统的耐久性。