保温隔热材料的新进展.pdf

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1、收稿日期:2000207210保温隔热材料的新进展李淑进 万小梅 赵铁军(青岛建筑工程学院266033)摘 要:介绍了国内外最新发展的几种具有代表性的保温隔热材料,分析了各种材料和保温隔热性能,讨论了材料的组分、配制、施工工艺、工程应用及发展前景等。关键词:保温隔热材料,膨胀珍珠岩,粉煤灰泡沫水泥,粉煤灰陶粒中图分类号:U214.2 文献标识码:B 文章编号:100528249(2001)0120032204 基于国家对节能利废、改善人居环境、实现生产的良性循环和国民经济可持续发展的新要求,对建筑节能 制定了新的鼓励和优惠政策,使节能住宅得到迅速推广,这就要有大量的保温材料适应建筑市场需要。降

2、低建筑采暖能耗的重要途径之一就是增加建筑外围结构的保温性能,最大限度地减少建筑外围结构的热损失,发展新型的节能保温材料。保温隔热材料发展趋势将是向着轻质、高强、高效保温和良好防火性能的方向发展。本文简单介绍国内外新近发展的几种保温隔热材料。1 球形闭孔膨胀珍珠岩1.1 概述球形闭孔膨胀珍珠岩是20世纪90年代出现的一种新型珍珠岩保温隔热材料。我国生产膨胀珍珠岩保温材料已有30年的历史,年产量已达600万m3,但品种始终是单一的多孔结构产品。传统膨胀珍珠岩为一种外形极不规则,表面有许多孔洞、裂缝,凸凹不平和表面不连贯的粒状产品。这种结构特征使材料易碎,压缩比大,强度低,而且由于多孔,吸水率可以高

3、达500%,这些缺点大大影响产品的长期寿命和保温质量。而球形闭孔膨胀珍珠岩的外形比较规则,呈微球形,表面连续光滑,孔隙封闭。该材料主要用于建筑保温节能和工业轻质填料领域,具有强度高、吸水率低、砂浆流动性能优良、生产无环境污染等优点。1.2 性能特点将珍珠岩矿砂的含水量控制在一定程度,使其在炉内受到由低温到高温的渐进加热,通过一定的工艺手段,使其在炉内滞留较长的时间,即可制得空心结构的球形闭孔膨胀珍珠岩。与传统产品相比,该制品的强度明显提高,吸水率降低,目前国内球形闭孔膨胀珍珠岩产品性能示于表1。表1 球形闭孔膨胀珍珠岩的性能项目堆积密度(kg/m3)导热系数(W/mK)闭孔率(%)吸水率(%)

4、筒压强度(%)球形闭孔产品90160 0.0470.05494488432.546.0传统多孔产品6070 0.0450.047全部为开放孔36046076.5由表1可以看出,球形闭孔产品尽管堆积密度比传统产品略大,但导热系数却在相应标号下的优等品范围之内,说明球形产品的玻化外壳和空心结构对于保持和提高材料自身的保温能力非常有效。球形产品的吸水率仅为多孔产品的1/51/9。筒压强度是用一定压力下颗粒材料的压缩率表示。由表中数据可以看出,该制品压缩率仅为传统制品的一半左右。综上所述,球形闭孔膨胀珍珠岩吸水率低,抗压强度高,流动性好,保温效果优良。1.3 工程应用球形闭孔膨胀珍珠岩吸水率低,并有一

5、定强度,用作内、外墙保温砂浆,层面密实,不掉灰,保温效果良好。以其作为轻骨料,可制成薄型装饰板,而密232001NO.1粉 煤 灰 综 合 利 用FLY ASH COMPREHENSIVE UTILIZATION专 题 综 述 1994-2007 China Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserved.http:/度与爱特丽特板相近,且抗折能力较强,使用性能和经济效益良好,还可用于GRC隔墙板面层增强材料、屋面和室内保温(砖)。2 聚苯颗粒复合硅酸盐保温材料2.1 材料的组成工程上应用本材料可分为保温绝热层和

6、抗裂罩面层。保温绝热层包括复合硅酸盐胶粉料和聚苯颗粒轻骨料两部分。复合硅酸盐胶粉料采用预混合干拌技术,在工厂和各种外加剂均混包装,将回收的废聚苯板粉碎均混分袋包装。使用时将复合硅酸盐胶粉料和水按11的比例搅成砂浆后,再将聚苯颗粒(掺量为复合硅酸盐胶粉料重量的1/10)与之搅拌成膏状浆料,喷抹于墙体上,干燥后可形成保温性能优良的绝热层。抗裂网面层由水泥抗裂砂浆复合玻纤网布制成,这种弹性的水泥砂浆能承受基层产生的变形,增强罩面层的抗裂能力。2.2 性能特点聚苯颗粒复合硅酸盐砂浆及固化后材料性能示于表22。表2 聚苯颗粒复合硅酸盐砂浆性能湿密度(kg/m3)工作稠度(mm)干密度(kg/m3)导热系

7、数W/(mK)抗压强度(MPa)软化系数4002030230 0.0510.059 0.60.7 与其它保温材料相比,聚苯颗粒复合硅酸盐保温材料导热系数低,密度小,材质稳定易控制,保温效果一致。聚苯颗粒复合硅酸盐保温材料适用于新建的工业与民用建筑和旧楼改造外墙保温施工,面层可作涂料,也可粘贴瓷砖,干挂石材等其它装饰。聚苯颗粒复合硅酸盐保温材料将废聚苯板用于建筑物的保温隔热,成功地解决了施工技术及墙面开裂等问题。该产品性能优异,价格较低,是具有环保节能、综合利用资源的生态建材。2.3 制品的开发应用以废聚苯泡沫、硅酸钙绝热制品废料为主要原料可制成复合保温板3。其生产工艺为:将聚苯泡沫废料破碎成小

8、颗粒,硅酸 钙绝热制品废料破碎到一定粒度,二者按一定的体积比混合,加入定量的粘结剂和水泥,经搅拌机搅拌,然后入模成型,自然干燥后即成复合保温板。制品性能指标示于表3。表3 复合保温板的性能指标表观密度(kg/m3)抗折强度(MPa)导热系数(W/mK)吸水性(kg/m3)230250 1.80.0501.3 聚苯泡沫复合保温板质轻,保温性能好,具有一定的抗折强度,利用废物,价格低廉,可用于建筑物墙体及屋面保温,可钉可锯,便于施工,是一种有发展前途的新型建筑保温材料。3 粉煤灰陶粒3.1 概况以粉煤灰为主要原料,通过掺加部分高塑性粘土及部分碱性外加剂,在1180高温下烧结60分钟,可生产出粉煤灰

9、陶粒。开发粉煤灰陶粒是利用粉煤灰的重要途径,粉煤灰陶粒具有用灰率高(8590%),产品附加值高,市场前景广阔等优点,且经济效益和社会效益良好。3.2 原材料及配方实验表明4,按以下配方可得到高强度,低密度,并有良好膨胀性及发泡性的陶粒,其配方范围:粉煤灰8590%;粘土68%;磨细煤粉35%。由于粉煤灰中玻璃相含量较高,具有较大的分散性,决定其具有较好的烧结性。另外,坯体成型时还可加入部分造纸厂制浆废碱液。碱性废液是一种较好的助熔剂,能使坯体烧结温度降低,并能提高原料可塑性,但掺量不应超过加水量的20%。少量煤粉的加入可提高坯体的发泡性,使其密度和导热系数降低。3.3 工艺流程粘土经烘干、粉磨

10、后与粉煤灰混合,并加入水(含纸厂制浆废碱液)和磨细煤粉,经双级真空挤压成型机成型,圆盘造粒机造粒,然后筛选、烘干、焙烧,即成成品。3.4 性能特点及工程应用由表4中数据可以看出,粉煤灰陶粒密度较低,强度可达25.5MPa。同时其导热系数小,并且具有良好的稳定性,可用于生产高强轻质建筑空心砌块。表4 粉煤灰陶粒性能4密度(kg/m3)强度(MPa)吸水率(%,24h)筒压强度(MPa)膨胀率(%)软化系数63625.28.155.309.60 0.8033粉 煤 灰 综 合 利 用FL Y ASH COMPREHENSIVE UTILIZATION2001NO.1专 题 综 述 1994-200

11、7 China Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserved.http:/4 泡沫玻璃4.1 概述目前在我国一些城市,每年有成千上万吨的各种玻璃废渣被丢弃,成为一种公害。利用这些玻璃废渣开发具有轻质、隔热等性能的建筑材料可以节省工业原料,节约能耗,变废为宝。泡沫玻璃就是以粉煤灰、碎玻璃为原料生产的一种新型保温隔热材料,具有隔热性能好、强度高、不吸湿、耐腐蚀、抗冻性能好及易加工等优良性能,是一种高性能、多功能、多用途的保温材料。4.2 制作工艺及性能特点按30%粉煤灰、65%碎玻璃、5%发泡剂配制泡沫玻璃配合料,

12、细度控制在0.08mm方孔筛筛余10%,以2030/min升温至1000,发泡烧结50min,最后冷却即可得到质量较好的泡沫玻璃5。实验表明,烧结过程中发泡剂、稳定剂的合理搭配,发泡工艺的确定是影响泡沫玻璃质量的关键因素6。使用上述工艺烧制的泡沫玻璃性能示于表5。表5 粉煤灰泡沫玻璃性能密度(kg/m3)抗压强度(MPa)导热系数(W/mK)吸声系数5205408.50.1100.3以粉煤灰、碎玻璃为原料生产的泡沫玻璃,质轻,高强,保温隔热性好,应用范围广泛,在不同温度、湿度下,仍能保持很好的使用功能,同时还可以利用废玻璃和工业废渣,是一种很有发展前途的保温隔热材料。4.3 工程应用以泡沫玻璃

13、作为内芯材料,采用无机胶凝材料可将其复合成具有一定强度的内筋增强轻质多功能板7。将玻璃废渣烧制的泡沫玻璃切割成一定规格尺寸,然后在泡沫玻璃的一面复合(或喷涂)一层石膏复合材料就成为多功能饰面板。这种饰面板质轻、隔热性能好,抗折强度大于1MPa,可用于内墙贴面或吊顶装饰。如果在两个面都复合一层无机胶凝材料就成了多功能隔墙板。这种隔墙板由无机胶凝材料复合而成,既具有阻燃作用,也不含放射性物质,不会造成环境污染,不会危害人体健康,具有广泛的应用前景。5 粉煤灰泡沫水泥5.1 概述泡沫水泥是在水泥浆体中加入发泡剂及水等,经搅拌、成型、养护而成的一种多孔、质轻、绝热的混凝土材料。其结构性能和加气混凝土相

14、似,但生产投资少,工艺简单,施工操作方便。在现浇混凝土建筑和装配式混凝土建筑中,需要大量轻质混凝土,泡沫混凝土就是一种理想的选择。随着我国对建筑保温隔热性能要求的不断提高,以及轻质多功能建筑材料的大量需求,泡沫水泥及泡沫混凝土越来越受到建设部门的重视。5.2 原材料及制作过程粉煤灰泡沫水泥的原材料组分主要包括:泡沫剂;胶凝材料,常用早强型硅酸盐水泥;干排粉煤灰;复合外加剂,具有减水和促凝功能。混合料制备方法:用高速搅拌机制泡,将制成的泡沫置于搅拌机中,加入水泥和粉煤灰(外加剂已预混于其中),搅拌至均匀为止。5.3 性能特点粉煤灰泡沫水泥的研究目的之一是大量使用粉煤灰,以降低泡沫水泥的成本,改善

15、泡沫水泥的性能。研究表明8,当粉煤灰掺量在30%以下时,其试样的抗压强度基本保持不变;如果超过30%时,将随粉煤灰掺量的增加,抗压强度大幅度下降(见图1)。图1 粉煤灰掺量与抗压强度的关系由于泡沫剂的使用,在高速制泡时将产生均匀分布的微细闭合气泡,制品的密度较低,一 般 在1000kg/m3以下,粉煤灰泡沫水泥为多孔轻质材料,含有的气孔数量多,气孔直径少,导热系数低,比加气混凝土有更好的保温性能。5.4 应用范围432001NO.1粉 煤 灰 综 合 利 用FLY ASH COMPREHENSIVE UTILIZATION专 题 综 述 1994-2007 China Academic Jou

16、rnal Electronic Publishing House.All rights reserved.http:/粉煤灰泡沫水泥密度低,导热系数小,强度高,可用于生产轻质隔墙板、复合外墙板、现浇屋面保温层和楼面隔声板等。近年来,我国科研部门采用AC引发剂,在常温常压下即可生产出粉煤灰水泥发泡保温材料9,其性能示于表6。表6 粉煤灰水泥发泡保温材料性能密度(kg/m3)导热系数(W/mK)吸水率(%)含水率(%)抗压强度(MPa)2804000.060.09 30 100.30.8粉煤灰水泥发泡材料为非燃烧体,是一种质轻、导热系数小、有一定强度的保温材料,可以预制,也可以现浇,能广泛应用于各

17、类建筑物的外墙保温和屋面保温隔热。6 泡沫石棉泡沫石棉是一种成本低廉、综合性能优异的轻质保温材料,其造价和隔热性能接近于轻质聚氨酯泡沫塑料,但其耐低温和耐高温性能(600)是有机绝热材料无法比拟的,而且其生产过程属低能耗过程。我国泡沫石棉的生产技术始于70年代,基本上是独立发展起来的,为避免石棉的致癌性,一般选择蛇纹石石棉作原料,生产工艺一般分为浸泡松解、打浆浇注、定型烘干、切割等工序。我国生产的泡沫石棉优等品性能10示于表7。表7 泡沫石棉的性能特点密度(kg/m3)导热系数(W/mK)压缩回弹率(%)含水率(%)300.046802.0最近几年,国内外发表的研究结果表明,蛇纹石石棉经松解后

18、已无致癌作用,因此,泡沫石棉在国内外工程建筑上的应用将越来越受到重视。结 语随着我国对建筑保温隔热材料性能要求的不断提高,轻质多功能建筑材料的需求量不断增大,新型保温隔热材料也将层出不穷。本文介绍的几种保温隔热材料都是具有优良性能的高效保温材料,特别是那些具有复合功能,生产过程节能利废,对环境无污染的建筑材料的工程应用前景将更加广阔。参 考 文 献1陈世富.球形闭孔膨胀珍珠岩研究 产品性能与应用.新型建筑材料,2000年2期2黄振利,朱青等.聚苯颗粒复合硅酸盐保温材料.新型建筑材料,2000年3期3刘娟红,宋少民等.硅酸钙 聚苯泡沫复合保温板.新型建筑材料,1995年7期4曲学柱,王红艳等.粉

19、煤灰陶粒的研制与试生产.新型建筑材料,1998年9期5方荣利.一种新型的保温隔热材料 泡沫玻璃的研制.新型建筑材料,1999年6期6梁忠友等.废渣泡沫玻璃的研制.新型建筑材料,1998年4期7张先禹.废渣泡沫玻璃及内筋增强轻质多功能板.新型建筑材料,1995年12期8王武祥等.粉煤灰泡沫水泥的性能与应用.新型建筑材料,1996年7期9耿承达,王玉芝等.粉煤灰水泥发泡保温材料的研究.新型建筑材料,1998年7期10倪文,张得信等.我国绝热吸声材料发展现状.新型建筑材料,2000年1期NewDevelopment of Insulation MaterialsLi Shujin,Wan Xiaom

20、ei,Zhao Tiejun(Qingdo Institute of A rchitecture and Engineeirng,266033)Abstract:The paper introduces several representative insulation materials that were developed lately,evluates the thermalinsulation properties of each material,and discusses their component,production,workmanship and applications.Key words:Thermal insulation material,Expanded pearlite,Fly ash foam cement,Fly ash ceramsite53粉 煤 灰 综 合 利 用FL Y ASH COMPREHENSIVE UTILIZATION2001NO.1专 题 综 述 1994-2007 China Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserved.http:/