浅谈膨胀珍珠岩保温板在建筑节能中的应用

张家兵 陈强

摘 要：随着建筑节能技术的不断提高，各类建筑保温材料如雨后春笋般地涌现出来，其中膨胀珍珠岩保温板作为近年来发展起来的一种新型建筑保温材料，以其质轻、高强、保温以及生产工艺简单、阻燃和造价低等诸多优点，开始被市场所认可，并逐步得到推广和应用。本文通过将膨胀珍珠岩保温板与其他保温材料进行比较，简要分析了膨胀珍珠岩保温板的特点，论述了其在建筑节能中的应用情况及今后发展方向。

关键词：建筑节能； 膨胀珍珠岩保温板

Abstract： with the continuous improvement of building energy efficiency technology， all kinds of building insulation materials such as bamboo shoots， which expanded perlite insulation board as developed in recent years a new type of building insulation materials， with its light weight， high strength， heat preservation and simple production process， flame retardant and low cost a lot of advantage， begin to be accepted by the market and gradually promoted and applied. In this article， through the expanded perlite insulation board compared with other thermal insulation material， the brief analysis of the characteristics of the expanded perlite insulation board， discusses its application in the building energy conservation and development direction in the future.

Key words： building energy-saving expanded perlite insulation board

引言

随着人民生活水平的不断提高及新型城镇化进程的加快，使得我国建筑能耗日益增长，并成为今后能源消耗的一个主要增长点。据统计，目前建筑在建造及使用过程中所产生的能耗已占据社会总能耗的1∕3以上。当前，资源紧缺与环境污染问题已成为制约国民经济发展的主要问题，近年来，出现在国内多数地区的持续雾霾天气，很大程度上凸显出了能源问题对环境的影响。因此，伴随着国家节能减排政策的深入推进，建筑节能也将朝着更严、更高的标准发展。

据统计，外围护结构所散失的热量大约占建筑热量损失的70%，其中又以外墙保温对整个外围护结构保温性能影响最大，不断提高墙体保温隔热效果，对提升建筑节能水平有着重要意义。长期以来，相关企业围绕外墙保温材料开展了深入的研究与探索，一些新的产品及技术不断被开发和应用，虽然种类及名称各异，但从本质上看，保温材料仍以浆料及板材两大类为主，目前，市场上常见的有XPS板、EPS板、岩棉板、膨胀珍珠岩保温板及玻化微珠保温砂浆等。现针对上述材料所形成保温体系不同的性能特点，分别加以比较（见表1）。

通过表1比较我们不难发现，单从保温效果来看， XPS（EPS）等在建筑保温工程中广泛应用的有机类保温板材，保温效果是目前常见保温材料中保温效果最好的一类。实验数据显示，这类材料导热系数最低可控制到0.03 W/（m·K）以下，隔热性能、力学性能等方面都具有优异表现，同时配套的施工技术较成熟，形成了相对完善的标准、规范体系。但长期实践发现，该类材料也存在着一项致命缺点，就是都属于易燃、可燃的有机材料，安全和稳定性较差，极易老化脱落并引发火灾，近年来由此类材料引起的火灾事故屡见不鲜，对国家和人民生命财产安全造成了不同程度的损害。同时，该类保温体系理论设计寿命一般仅为25年左右，实际使用寿命可能会更短，一旦发生脱落或保温层寿命终止很难重新回收利用，会对环境造成二次污染。而与膨胀珍珠岩保温板同属无机保温材料的玻化微珠保温砂浆及岩棉板，虽然都为A级不燃材料，但该类材料在应用过程中存在的最大问题就是施工质量、保温层厚度及平整度等指标不易控制，玻化微珠保温砂浆施工过程中如操作不当，保温层极易出现空鼓、开裂、渗水的情况，严重的可能也会造成保温层脱落；岩棉板施工过程中还会对施工人员的呼吸系统、皮肤及眼睛产生一定程度的危害。

膨胀珍珠岩保温板虽然在保温效果方面与有机保温板材存在一定差距，但该类材料兼顾了保温、防火及施工质量控制等多重性能，且只要稍加优化设计，相关技术指标完全能够满足现行及更高标准的建筑节能设计要求，综合性能表现优异。

1.材料及系统性能

1.1膨胀珍珠岩

膨胀珍珠岩是珍珠岩矿石经破碎形成一定粒度的矿砂，矿砂经预热、瞬时高温焙烧（1000℃以上）使水分汽化，在软化的含有玻璃质的矿砂内部膨胀，形成多孔结构，体积膨胀10-30倍制成的一种内部为蜂窝状结构的白色颗粒状的非金属矿产材料。膨胀珍珠岩相关性能指标见表2。

1.2膨胀珍珠岩保温板

膨胀珍珠岩保温板是以膨胀珍珠岩散料为骨料，加入胶凝剂、憎水剂等进行配制、筛选、加压成型、干燥、养护等工序制成的隔热防水保温板。膨胀珍珠岩保温板成品容重轻、强度高，高温下能够长时间保持不变形、不熔化、不松散，产品自身优势明显。相关性能指标见表3。

1.3膨胀珍珠岩保温板保温系统

1.3.1系统基本构造

膨胀珍珠岩板保温系统是在传统薄抹灰外墙外保温系统基础上发展来的，其施工工艺及保温层构造也与目前常见的XPS（EPS）板保温系统类似，主要由饰面层、抹灰层、保温层、粘结层及基底等几部分组成。详细构造见图1。

1.3.2系统性能指标

与其他常见保温系统相比，膨胀珍珠岩保温板保温系统综合性能稳定，相关性能指标详见表4。

2.影响膨胀珍珠岩保温板产品性能的主要因素

2.1 产品配方

研究发现，膨胀珍珠岩保温板在骨料成分（膨胀珍珠岩）相对固定的情况下，选择一款合适的胶凝材料对产品性能影响非常大。早期研发的膨胀珍珠岩保温板多选择水玻璃作为胶凝剂，因其硬化中析出的硅酸凝胶具有很强的粘结能力且硬化快、抗折性能好，与其他同类产品相比优势明显。以采用水玻璃生产的表观密度为200 kg/m3的膨胀珍珠岩保温板为例，经标准养护后，抗折强度及粘结强度分别能够达到0.08Mpa、0.02Mpa。但实际应用后出现了板材返碱严重的情况。因水玻璃属于碱金属盐类，当膨胀珍珠岩保温板受潮后，碱金属盐中的钠离子、镁离子等活性阳离子会由高浓度区向低浓度去移动，导致板材表面产生一层结晶白膜和结晶白毛，返出来的碱面会降低胶着层强度，板材也会粉化并与外饰层分离脱落。整个过程中还会产生无数毛细孔，孔隙度增加，板材吸水率提高，长时间将导致膨胀珍珠岩保温耐候性及抗冻性降低。同时，生产膨胀珍珠岩保温板过程中需要添加增强材料及憎水剂等材料，不同材料的选择也会对板材的强度、导热系数、憎水性能等方面也会起到一定的影响作用。

2.2生产工艺

研究表明，膨胀珍珠岩保温板在压制成型的过程中，随着压制压强的的增加板材的抗压强度会提高，而抗折强度则会先增后降，基于产品的保温性能（表观密度越小，保温效果越好），科学设置压制强度是控制膨胀珍珠岩保温板导热系数，提高抗压、抗折性能的关键。同时，合理的选择养护方式、控制好养护时间，对板材的综合性能提升及产品质量控制也将起着至关重要的作用。

3.膨胀珍珠岩保温板建筑节能应用

3.1 膨胀珍珠岩保温板外墙外保温

3.1.1施工流程

（1）基层处理。膨胀珍珠岩板施工前，应进行基层找平、拉毛处理，以达到基层坚实平整。既有建筑改造时，必须凿除原有外墙饰面，露出基层墙体表面，并应重新做找平处理。

（2）弹挂线。在墙面弹出外门窗水平线、垂直控制线、伸缩缝线及装饰缝线等；在建筑外墙大角（阴阳角）及其他必要处挂垂直基准钢线，每个楼层适当位置挂水平线。

（3）粘结翻包耐碱网格布。门窗洞口等细部节点构造处应做耐碱网格布翻包处理。

（4）安装金属托架。珍珠岩板厚度小于或等于50㎜时，每两层在混凝土结构梁或圈梁上设置金属托架，厚度大于50㎜时，每层设置金属托架。

（5）粘贴膨胀珍珠岩板。配制粘结砂浆，采用满粘或条粘、点粘的方式粘贴膨胀珍珠岩板，粘结砂浆应均匀满涂于膨胀珍珠岩板背面，粘牢，刮除板缝处舌头灰，填实板缝。粘贴应自下而上沿水平方向从左到右横向铺贴，每排板应错缝1/2板长，局部错缝不小于100㎜。外墙转角部位，上下排板的竖向接缝应垂直交错连接。

（6）安装锚固件。锚固应在粘贴膨胀珍珠岩板24h后进行，在粘贴的膨胀珍珠岩板基层上垂直墙面钻孔，锚固件呈梅花状布置，进入混凝土基层的锚固深度不小于30㎜，进入其他墙体基层的有效锚固深度不小于50㎜。每平方米锚固件个数不少于8个，且每块板上不少于1个。锚钉圆盘钉头应紧密压实膨胀珍珠岩板。

（7）涂抹抗裂抹面砂浆及铺贴耐碱网格布。将搅制好的抗裂砂浆批在膨胀珍珠岩板上，在抗裂砂浆可操作的时间内将耐碱网格布铺贴在抗裂砂浆表面，再用抹刀将网格布压入抗裂砂浆内。待抗裂砂浆表面干固后，再批第二遍，要求全覆盖耐碱网格布。抗裂砂浆总厚度应控制在3㎜～6㎜为宜。

3.1.2注意事项

（1） 膨胀珍珠岩保温板薄抹灰外墙外保温系统基层处理应满足设计、施工方案的要求。基层应坚实、平整、无灰尘、无污垢、无油渍、无残留灰块。施工天气条件应控制在5～35之间。

（2） 粘结砂浆和抹面胶浆等浆料类单组份材料的配制，兑水搅拌不得少于5分钟，应视季节不同在2h-4h内使用完毕，过时不得使用，严禁二次加水使用。

（3）膨胀珍珠岩板粘贴过程中应随时检查直、平整及大角方正。不符合要求的部位要进行修补。板施工完毕后至少静置24h后再在板面进行其他操作，以防止移动后降低板与基层墙体的粘结强度。

（4）膨胀珍珠岩板粘结面积不小于80%，外墙阳角、女儿墙檐口部位1.8m宽带范围内、凸窗底板及小于200㎜*200㎜的单块膨胀珍珠岩保温板必须满粘施工。

（5）耐碱网格布搭接宽度不应小于100mm；在墙体阴、阳角部位，每边耐碱玻纤网布应双向绕角相互搭接，各侧搭接宽度不小于200mm。详见图2、图3。

（6）如膨胀珍珠岩保温板粘贴后因雨淋等原因受潮，应待其干燥后方可进行抹面胶浆施工。抹面层施工后应及时做好养护，严禁水冲、撞击和振动。

3.2膨胀珍珠岩保温板保温防火隔离带

（1）膨胀珍珠岩保温板作为防火隔离带设置时，应与大面外墙外保温系统一起自下而上按顺序同步施工；不宜在外墙外保温系统保温层中预留位置，再粘贴防火隔离带保温板；

（2）膨胀珍珠岩保温板应与基层墙面满粘；

（3）防火隔离带保温板应使用锚栓辅助连接。锚栓间距不应大于500mm，且每块保温板上的锚栓数量不应少于1个；

（4）膨胀珍珠岩保温板防火隔离带和外墙外保温系统应使用相同的抹面胶浆， 且抹面胶浆应将保温材料和锚栓完全覆盖，两种保温系统之间不留缝隙。在隔离带位置还应加铺普通耐碱玻纤网布，玻纤网布应先于大面玻纤网布铺设，上下超出隔离带宽度应不小于100mm，左右可对接，对接位置离隔离带拼缝位置应不小于100mm。详见图4。

4.膨胀珍珠岩保温板发展方向

为全面提升产品质量水平，克服膨胀珍珠岩保温板返碱严重的问题，在确保板材强度、保温及其他相关性能不受影响的前提下，科研人员经过多次试验论证发现，水泥替代水玻璃作胶凝剂可以很好的解决此类问题，水泥基膨胀珍珠岩保温板的研发与应用将成为此类产品今后发展的方向。同时，不断优化膨胀珍珠岩保温板原料构成，对板材自身甚至整个保温系统整体性能稳定与提高都起着极其重要的作用。试验表明： 膨胀珍珠岩保温板采用复合憎水剂较单一憎水剂效果好，板材的吸水率可控制在2%以内，而对其他性能指标几乎无影响；配方中加入一定量的乳液，对板材的强度有显著提高，当乳液掺量达到20%时，抗折强度提高了118%，抗压强度提高了94%，粘接强度提高了314%；一定强度的聚丙烯纤维的加入，会降低板材的抗压强度，而对其抗折、粘结强度则有一定的提高；膨胀珍珠岩保温板表明加入玻纤后，其抗折、抗压强度有明显提高，而粘结强度可以基本保持不变。

由此可见随着科研技术水平的不断提高，膨胀珍珠岩保温板各项技术指标也会在原有基础上有较大的幅度的提升，此类保温材料在克服自身缺点的同时，产品综合性能优势将更加明显。

【文章编号】1006-2688（2016）03-0075-04

【作者简介】张家兵（1970-），男，河南光山人，高工，主要研究方向：建筑节能材料的产品开发与应用，主持编制珍珠类保温材的技术规程、图集与标准，其中《膨胀珍珠岩板薄抹灰外墙外保温工程技术规程》获2013年河南省住房和城乡建设厅颁发的科技进步二等奖。