新型无机外墙保温材料的设计与研究

王慧（青海民族大学建筑工程学院）

新型无机外墙保温材料的设计与研究

王慧
（青海民族大学建筑工程学院）

通过探究无机外墙保温材料，研究各配方比对混凝土层的结合牢固度的影响，其结果表明双氧水发泡剂的发泡结果明显优于松香皂发泡剂，明胶溶液和水性环氧树脂具有稳泡和固泡的作用，有效提升泡沫混凝土层性能以及密实混凝土层结合的牢固程度。本文着重分析新型无机外墙保温材料的设计与研究。

保温材料；无机；外墙

在倡导节能减排的背景下，新型外墙保温材料的研究、开发与利用也越来越受人们的重视。其要求外墙保温材料除了要满足隔热保温的需求外，还需具备良好的安全性与耐久性。着重分析新型无机外墙保温材料的设计与研究［1］。

1　实验

1.1 实验原料

本次实验主要应用原料为：南方水泥宁乡公司生产的42.5级普通硅酸盐水泥；GEMOS水性环氧树脂；10%含水量的粉煤灰；5%浓度的松香皂、双氧水发泡剂；6～8mm的玻璃纤维；应用工业级明胶制成5%的溶液；30%质量分数的双氧水；4～6mm长的木纤维。

1.2 实验配方

由于泡沫混凝土具有质轻和隔热保温的作用，所以直接关系到整个外墙材料的保温效果。其中，本次实验设计了9组配方比的泡沫混凝土层，设置编号为A1～A9。在制备泡沫混凝土的过程中，均以外加的形式加入了与配料中水泥质量相应的发泡剂、明胶溶液与水性环氧树脂等进行调和，表1为泡沫混凝土层的配方：

1.3 实验过程

在本次实验过程中，主要使用的是100mm× 100mm×100mm的模具进行制作，底层主要制作的是密实型混凝土层，并严格按照表1的配方比制作成水泥浆体，合理注入到模具中，采用震动措施作密实处理；当混凝土底层基本硬化之后，便可以将泡沫混凝土浆料注入模具中，将其抹平，土层高度为85mm；在混凝土层的顶面整体硬化后，再采用脱模的方式将其放置在水中，以达到养护效果。图1为制备泡沫混凝土层的工艺流程图：

图1　泡沫混凝土层制备工艺流程图

表1　泡沫混凝土层的配方

2　结果分析

表2　泡沫混凝土层的性能

2.1 发泡剂种类和加入方式对泡沫混凝土层性能的影响

该实验所使用为双氧水发泡剂与松香皂发泡剂，其中A1组所使用为双氧水发泡剂，采用混合发泡的方式，即同时进行搅拌与发泡工作；A2组采用的发泡剂为松香皂，因松香皂特性只能采取先泡发后混合的预制发泡方式。添加发泡剂的目的在于改变泡沫混凝土层的力学强度，若泡沫混凝土层的气孔大小均匀且呈规律分布状态，则说明泡沫混凝土的各项指标均符合要求且其力学的强度较高。通过比较A1与A2组的实验试样可以发现，两者在密度方面虽无较大差距，但在抗折与抗压强度方面有着较为明显的区别，A1组试样在抗折与抗压强度方面显然高于A2组，且从试样断面方面来看，A1组在试样断面中的气泡直径大小较为一致且分布均匀，贯通性气泡数量较少，而A2组试样断面中的气泡分布不均匀，贯通性气泡数量较多。造成这种差异的主要原因是采用预制发泡方式的松香皂发泡剂，其压力主要作用在下层的气泡，进而使得还未固化的气泡会沿下层逐渐移动至表层，并且下层气泡在其体积逐渐缩小的同时上层气泡仍在不断扩大尺寸，最终形成贯通性气泡。这些都是导致A1组试验体强度高于A2组的最主要原因。因此，本实验选择了抗折与抗压强度较高的双氧水作为发泡剂，并采用混合发泡的方式制备泡沫混凝土层［3］。

2.2 发泡改性剂对泡沫混凝土层性能的影响

添加发泡改性剂的目的在于改变泡沫混凝土层气孔的分布状况与直径，进而提升泡沫混凝土层性能。其中胶溶液和水性环氧树脂是最常用的发泡改性剂。对比表2中A3、A4，A5组试样的28d抗折与抗压强度可见，添加了明胶溶液和水性环氧树脂的A5组泡沫混凝土层，其性能要高于只添加了明胶溶液的A4组与两者均为添加的A3组，而只添加了明胶溶液的A4组，其性能也要高于A3组，由此可知，添加明胶溶液和水性环氧树脂都能提高泡沫混凝土强度［4］。这是由于泡沫混凝土层在泡沫剂发泡过程中添加明胶溶液和水性环氧树脂，能稳定气泡，延缓气泡的生长过程，使气泡表面的强度得以增强而不易破裂，然后通过混合搅拌，使得贯通性气泡大幅减少，最终使得泡沫混凝土孔的结构更加合理并提高其强度。图2为A3、A4组的泡沫混凝土层结构［5］。

图2　

图3　

由图2我们不难发现，未加入明胶溶液和水性环氧树脂的A3组泡沫混凝土，其土质结构中贯通性气孔较为明显，而加入了明胶溶液的A4组泡沫混凝土中，其贯通性气孔数量明显少于前者；而水性环氧树脂与水结合的方式是将环氧树脂分散为微粒或滴液的形式，再由分散介质中取得稳定的树脂材料，之后在通过添加固化剂的方式使水乳液中的环氧树脂产生固化反应。将水分聚集并排出，进而分离出水与“脂”，最后固化环氧树脂排出水分，而排出的水分量将决定泡沫混凝土层的抗压强度；同时，水性环氧树脂因其高达800（mPa·s）的粘结力能使混凝土层中气泡的粘结力得到提升，促使其形成整体使其能与其他气泡共同受力，最终提升泡沫混凝土层的强度，加强泡沫混凝土和密实混凝土的牢固程度。此外，泡沫混凝土层因其添加了水性环氧树脂，使得其表面更为平滑，经过脱模后所获得的试样形状也更趋完整。从结果来看，使用水性环氧树脂能让泡沫混凝土层的气泡定性并防止其开裂，这便是为何A7组与A4、A5，A6组的密度差距不明显，其抗折与抗压强度却高于其他几组的重要原因。图3为A6、A7混凝土层孔的剖面结构图。

3　结论

⑴采用松香皂发泡剂所制备的泡沫混凝土，其孔结构与力学性能均低于双氧水发泡剂所制备的泡沫混凝土。

⑵明胶溶液和水性环氧树脂等发泡改性剂都能稳定固定气泡，并改善孔结构大小与分布状况；其中，环氧树脂不仅能使泡沫混凝土层材料的强度得到提高，还能加强泡沫混凝土和密实混凝土结合的牢固程度。

⑶使用外墙保温材料，能使外墙保温材料的表面吸水力减弱并提高材料的强度，进一步加强密实混凝土层与泡沫混凝土层的结合牢固程度。

［1］宗秀桥.无机保温材料在建筑外墙保温中的应用［J］.江西建材，2016（5）：84-85.

［2］刘纯.无机防火外墙保温材料成套技术与装备［J］.中国科技成果，2015（2）：33-34.

［3］胡兵涛.探讨无机保温材料在外墙保温系统中的应用展望［J］.建材发展导向，2015（5）：281-282.

［4］周白霞.无机保温材料在外墙保温系统中的应用展望［J］.四川建筑科学研究，2013（1）：203-205.

［5］刘政辰，卢明安.铸城科技无机保温材料：外墙保温市场中的新宠儿［J］.中州建设，2011（5）：46-49.

［6］胡验君，苏振国，杨金龙.建筑外墙外保温材料的研究与应用［J］.材料导报：纳米与新材料专辑，2012（2）：290-294.