王慧（青海民族大學(xué)建筑工程學(xué)院）

新型無機(jī)外墻保溫材料的設(shè)計(jì)與研究

王慧
（青海民族大學(xué)建筑工程學(xué)院）

通過探究無機(jī)外墻保溫材料，研究各配方比對(duì)混凝土層的結(jié)合牢固度的影響，其結(jié)果表明雙氧水發(fā)泡劑的發(fā)泡結(jié)果明顯優(yōu)于松香皂發(fā)泡劑，明膠溶液和水性環(huán)氧樹脂具有穩(wěn)泡和固泡的作用，有效提升泡沫混凝土層性能以及密實(shí)混凝土層結(jié)合的牢固程度。本文著重分析新型無機(jī)外墻保溫材料的設(shè)計(jì)與研究。

保溫材料；無機(jī)；外墻

在倡導(dǎo)節(jié)能減排的背景下，新型外墻保溫材料的研究、開發(fā)與利用也越來越受人們的重視。其要求外墻保溫材料除了要滿足隔熱保溫的需求外，還需具備良好的安全性與耐久性。著重分析新型無機(jī)外墻保溫材料的設(shè)計(jì)與研究［1］。

1　實(shí)驗(yàn)

1.1 實(shí)驗(yàn)原料

本次實(shí)驗(yàn)主要應(yīng)用原料為：南方水泥寧鄉(xiāng)公司生產(chǎn)的42.5級(jí)普通硅酸鹽水泥；GEMOS水性環(huán)氧樹脂；10%含水量的粉煤灰；5%濃度的松香皂、雙氧水發(fā)泡劑；6～8mm的玻璃纖維；應(yīng)用工業(yè)級(jí)明膠制成5%的溶液；30%質(zhì)量分?jǐn)?shù)的雙氧水；4～6mm長的木纖維。

1.2 實(shí)驗(yàn)配方

由于泡沫混凝土具有質(zhì)輕和隔熱保溫的作用，所以直接關(guān)系到整個(gè)外墻材料的保溫效果。其中，本次實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)了9組配方比的泡沫混凝土層，設(shè)置編號(hào)為A1～A9。在制備泡沫混凝土的過程中，均以外加的形式加入了與配料中水泥質(zhì)量相應(yīng)的發(fā)泡劑、明膠溶液與水性環(huán)氧樹脂等進(jìn)行調(diào)和，表1為泡沫混凝土層的配方：

1.3 實(shí)驗(yàn)過程

在本次實(shí)驗(yàn)過程中，主要使用的是100mm× 100mm×100mm的模具進(jìn)行制作，底層主要制作的是密實(shí)型混凝土層，并嚴(yán)格按照表1的配方比制作成水泥漿體，合理注入到模具中，采用震動(dòng)措施作密實(shí)處理；當(dāng)混凝土底層基本硬化之后，便可以將泡沫混凝土漿料注入模具中，將其抹平，土層高度為85mm；在混凝土層的頂面整體硬化后，再采用脫模的方式將其放置在水中，以達(dá)到養(yǎng)護(hù)效果。圖1為制備泡沫混凝土層的工藝流程圖：

圖1　泡沫混凝土層制備工藝流程圖

表1　泡沫混凝土層的配方

2　結(jié)果分析

表2　泡沫混凝土層的性能

2.1 發(fā)泡劑種類和加入方式對(duì)泡沫混凝土層性能的影響

該實(shí)驗(yàn)所使用為雙氧水發(fā)泡劑與松香皂發(fā)泡劑，其中A1組所使用為雙氧水發(fā)泡劑，采用混合發(fā)泡的方式，即同時(shí)進(jìn)行攪拌與發(fā)泡工作；A2組采用的發(fā)泡劑為松香皂，因松香皂特性只能采取先泡發(fā)后混合的預(yù)制發(fā)泡方式。添加發(fā)泡劑的目的在于改變泡沫混凝土層的力學(xué)強(qiáng)度，若泡沫混凝土層的氣孔大小均勻且呈規(guī)律分布狀態(tài)，則說明泡沫混凝土的各項(xiàng)指標(biāo)均符合要求且其力學(xué)的強(qiáng)度較高。通過比較A1與A2組的實(shí)驗(yàn)試樣可以發(fā)現(xiàn)，兩者在密度方面雖無較大差距，但在抗折與抗壓強(qiáng)度方面有著較為明顯的區(qū)別，A1組試樣在抗折與抗壓強(qiáng)度方面顯然高于A2組，且從試樣斷面方面來看，A1組在試樣斷面中的氣泡直徑大小較為一致且分布均勻，貫通性氣泡數(shù)量較少，而A2組試樣斷面中的氣泡分布不均勻，貫通性氣泡數(shù)量較多。造成這種差異的主要原因是采用預(yù)制發(fā)泡方式的松香皂發(fā)泡劑，其壓力主要作用在下層的氣泡，進(jìn)而使得還未固化的氣泡會(huì)沿下層逐漸移動(dòng)至表層，并且下層氣泡在其體積逐漸縮小的同時(shí)上層氣泡仍在不斷擴(kuò)大尺寸，最終形成貫通性氣泡。這些都是導(dǎo)致A1組試驗(yàn)體強(qiáng)度高于A2組的最主要原因。因此，本實(shí)驗(yàn)選擇了抗折與抗壓強(qiáng)度較高的雙氧水作為發(fā)泡劑，并采用混合發(fā)泡的方式制備泡沫混凝土層［3］。

2.2 發(fā)泡改性劑對(duì)泡沫混凝土層性能的影響

添加發(fā)泡改性劑的目的在于改變泡沫混凝土層氣孔的分布狀況與直徑，進(jìn)而提升泡沫混凝土層性能。其中膠溶液和水性環(huán)氧樹脂是最常用的發(fā)泡改性劑。對(duì)比表2中A3、A4，A5組試樣的28d抗折與抗壓強(qiáng)度可見，添加了明膠溶液和水性環(huán)氧樹脂的A5組泡沫混凝土層，其性能要高于只添加了明膠溶液的A4組與兩者均為添加的A3組，而只添加了明膠溶液的A4組，其性能也要高于A3組，由此可知，添加明膠溶液和水性環(huán)氧樹脂都能提高泡沫混凝土強(qiáng)度［4］。這是由于泡沫混凝土層在泡沫劑發(fā)泡過程中添加明膠溶液和水性環(huán)氧樹脂，能穩(wěn)定氣泡，延緩氣泡的生長過程，使氣泡表面的強(qiáng)度得以增強(qiáng)而不易破裂，然后通過混合攪拌，使得貫通性氣泡大幅減少，最終使得泡沫混凝土孔的結(jié)構(gòu)更加合理并提高其強(qiáng)度。圖2為A3、A4組的泡沫混凝土層結(jié)構(gòu)［5］。

圖2　

圖3　

由圖2我們不難發(fā)現(xiàn)，未加入明膠溶液和水性環(huán)氧樹脂的A3組泡沫混凝土，其土質(zhì)結(jié)構(gòu)中貫通性氣孔較為明顯，而加入了明膠溶液的A4組泡沫混凝土中，其貫通性氣孔數(shù)量明顯少于前者；而水性環(huán)氧樹脂與水結(jié)合的方式是將環(huán)氧樹脂分散為微粒或滴液的形式，再由分散介質(zhì)中取得穩(wěn)定的樹脂材料，之后在通過添加固化劑的方式使水乳液中的環(huán)氧樹脂產(chǎn)生固化反應(yīng)。將水分聚集并排出，進(jìn)而分離出水與“脂”，最后固化環(huán)氧樹脂排出水分，而排出的水分量將決定泡沫混凝土層的抗壓強(qiáng)度；同時(shí)，水性環(huán)氧樹脂因其高達(dá)800（mPa·s）的粘結(jié)力能使混凝土層中氣泡的粘結(jié)力得到提升，促使其形成整體使其能與其他氣泡共同受力，最終提升泡沫混凝土層的強(qiáng)度，加強(qiáng)泡沫混凝土和密實(shí)混凝土的牢固程度。此外，泡沫混凝土層因其添加了水性環(huán)氧樹脂，使得其表面更為平滑，經(jīng)過脫模后所獲得的試樣形狀也更趨完整。從結(jié)果來看，使用水性環(huán)氧樹脂能讓泡沫混凝土層的氣泡定性并防止其開裂，這便是為何A7組與A4、A5，A6組的密度差距不明顯，其抗折與抗壓強(qiáng)度卻高于其他幾組的重要原因。圖3為A6、A7混凝土層孔的剖面結(jié)構(gòu)圖。

3　結(jié)論

⑴采用松香皂發(fā)泡劑所制備的泡沫混凝土，其孔結(jié)構(gòu)與力學(xué)性能均低于雙氧水發(fā)泡劑所制備的泡沫混凝土。

⑵明膠溶液和水性環(huán)氧樹脂等發(fā)泡改性劑都能穩(wěn)定固定氣泡，并改善孔結(jié)構(gòu)大小與分布狀況；其中，環(huán)氧樹脂不僅能使泡沫混凝土層材料的強(qiáng)度得到提高，還能加強(qiáng)泡沫混凝土和密實(shí)混凝土結(jié)合的牢固程度。

⑶使用外墻保溫材料，能使外墻保溫材料的表面吸水力減弱并提高材料的強(qiáng)度，進(jìn)一步加強(qiáng)密實(shí)混凝土層與泡沫混凝土層的結(jié)合牢固程度。

［1］宗秀橋.無機(jī)保溫材料在建筑外墻保溫中的應(yīng)用［J］.江西建材，2016（5）：84-85.

［2］劉純.無機(jī)防火外墻保溫材料成套技術(shù)與裝備［J］.中國科技成果，2015（2）：33-34.

［3］胡兵濤.探討無機(jī)保溫材料在外墻保溫系統(tǒng)中的應(yīng)用展望［J］.建材發(fā)展導(dǎo)向，2015（5）：281-282.

［4］周白霞.無機(jī)保溫材料在外墻保溫系統(tǒng)中的應(yīng)用展望［J］.四川建筑科學(xué)研究，2013（1）：203-205.

［5］劉政辰，盧明安.鑄城科技無機(jī)保溫材料：外墻保溫市場(chǎng)中的新寵兒［J］.中州建設(shè)，2011（5）：46-49.

［6］胡驗(yàn)君，蘇振國，楊金龍.建筑外墻外保溫材料的研究與應(yīng)用［J］.材料導(dǎo)報(bào)：納米與新材料專輯，2012（2）：290-294.