憎水膨胀珍珠岩保温材料系统配方研究综述

1、*本科毕业论文题 目：膨胀珍珠岩保温材料系统配方研究院 （部）： 材料科学与工程学院专 业：材料科学与工程班 级：姓 名：学 号：指导教师：完成日期：*大学毕业论文目录摘要IllABSTRACTIV1前言11.1.建筑节能的概况 1.1.2建筑外墙保温的研究现状及本文的研究内容 31.3 我国的墙体保温技术形式 5.1.4常用的外墙保温材料 7.2试验设计部分及方案122.1影响本产品性能的试验原理 .122.1.1 容重122.1.2导热系数1.32.1.3抗压强度1.42.1.4含水率1.42.2实验目的：152.3根据试验目的设计出初步方案 153实验部分163.1实验原材料163.2实

2、验仪器1.63.3水玻璃与苯丙乳液的最佳值 183.3.1实验步骤（改变水玻璃的量） 183.3.2实验步骤（改变苯丙乳液的量） 183.3.3实验步骤（改变密度）193.4测定胀珍珠岩保温板的吸水率 203.4.1试验步骤213.4.2实验数据213.4.3试验结果计算21II*大学毕业论文3.5导热系数的测定223.5.1实验仪器223.5.2实验条件223.5.3实验样品的制备223.5.4实验数据224实验结果及分析234.1水玻璃添加量与膨胀珍珠岩保温试块抗压强度的关系 234.2苯丙乳液添加量与膨胀珍珠岩保温试块抗压强度的关系 234.3不同密度的膨胀珍珠岩与抗压强度的关系 244

3、.4不同质量的憎水剂与吸水率的关系 254.5试块的不同密度与导热系数的关系 266结论28谢辞29参考文献30ii*大学毕业论文摘要可持续发展的战略已成为本世纪热门话题， 建筑节能也倍受世界各国关注。保温隔热 材料与制品是影响建筑节能的一个重要因素，建筑保温材料的研制与应用越来越受到人们 的重视。如何开发出性能优异的保温材料，实现节能降耗、节约资源、减小环境污染，是 当前我国保温材料研究的热点。膨胀珍珠岩及其制品因具绿色、环保、节能的性能特点， 在许多领域被大量采用。介绍近年来膨胀珍珠岩及其制品在建筑保温等方面的新用途、新技术及发展趋势。如何开发出性能优异的保温材料，实现节能降耗、节约资源、

4、减小环境 污染，是当前我国保温材料研究的热点。本论文通过采用不同比例的粘结剂来进行配制实 验，以膨胀珍珠岩，憎水剂，水玻璃为主要原料制备了膨胀珍珠岩保温材料，确定了膨胀珍珠岩保温材料中的憎水剂及水玻璃的最佳配合比。关键词：保温材料；抗压强度；吸水率；膨胀珍珠岩；配方研究4Performance Analysis and Application of Compound AdiabaticInsulation Product Made From Expanded PerliteABSTRACTThe strategy of susta in able developme nt are the ho

5、t topics in the academic field rece ntly. The con cepts of buildi ng en ergy-sav ing have bee n draw n atte nti on to many developed coun tries. The thermo-protective and heat-resista nt material is an importa nt factor for affecti ng buildi ng en ergy-sav ing. The study on thermal in sulati on mate

6、rial is mai nly focused on how to realize energy saving and lowering consumption . Expansion perlite with their products for green, en vir onmen tal protect ion, en ergy-sav ing performa nee characteristics, in many fields are used in great quantities. Introduces the recent expansion perlite and its

7、 products in building insulation, and other aspects of the new use, new tech no logy and developme nt tren dHow to develop the outsta nding performa nee of the heat preservati on material, realize sav ing en ergy and reduci ng con sumptio n, and the con servati on of resources, reduce the polluti on

8、 of the en vir onmen t, it is n ecessaryfor our heat preservati on material research hot spot.This paper, by using differe nt proporti on of adhesive prepared to experime nt, with expa nsion perlite, hate age nt, sodium silicate as the main raw material preparation of expansion perlite heat preserva

9、tion material, make sure the expansion perlite heat preservation material of hate and the best mix water waterglass.Key words: I nsulatio n materials； Compressive stre ngth Bibulous rate； Expa nsion perlite ； Formula research*大学毕业论文1.1.建筑节能的概况能源问题是本世纪的热门话题，随着工业文明的快速发展，人类可利用的资 源已日益减少，而人类赖以生存的资源是不可再生的

10、，随着人们对资源的滥用， 终有一日，资源就会枯竭。我国是资源大国，各种资源都排在世界先列。但我国人口众多，人均资源占 有量就相对很少。我国煤的储藏量达6000亿吨,居世界第三位，但人均储藏量约462吨，远远小于世界平均水平。我国水资源总量占世界水资源总量的7%,居第6位；但人均占有量仅有2400m3，为世界人均水量的25%，居世界第119位； 中国石油资源量为800亿吨左右，得到证实的储量极为有限，据世界石油大会估 计，中国常规可采石油总资源114.9亿吨，居世界第9位，但人均占有量仅10 吨，居世界第41位。由于我国人均资源占有量远低于世界水平，导致我国工业 乃至经济无法超越世界先进的发达国

11、家。随着资源的不断减少，全世界响起了可持续发展的号角。可持续发展号召人 们：（1）开发新能源，（2）提高资源的利用率。对于现在的科学技术，要开发出 新能源还尚需时日，因此减少能源的损失、提高资源的利用率就成为当今研究的 重点。我国建筑能源消耗在我国的总能源的比重较大 ，全国年增建筑面积约20 亿平米居全球首位，采暖节能的建筑比例却很少。尽管我国已颁布实施了居住建 筑节能设计标准，但是，全国建筑节能进展相当缓慢，高耗能建筑越建越多，与 发达国家的差距也越来越大。随着采暖建筑的比例减少，能源的浪费日有所增， 为了能源的节约和资源更合理的利用，我国己将建筑节能作为经济工作的一项长 期任务，并将节能问

12、题列为我国经济建设的战略重点。目前，我国正处于建筑业发展的鼎盛时期。 十五期间，我国每年新建的建筑 高达16亿20亿m,是世界上最大的建筑市场。截至 2005年，全国既有民用 建筑面积约420亿m （不含工业建筑）。其中，住宅面积约 365亿m （其中城 镇约145亿m，农村约220亿m），占全部建筑的80%以上；公共建筑面积约 55亿m （其中，单栋建筑面积超过2万m、采用中央空调供冷方式的大型公共建筑约5亿6亿用）。从人均建筑面积角度看，我国城市人均住宅面积由2000年的20.3 m2增长到2005年的26.1 m2，5年增加了 5.8 m2；农村人均住宅面 积由2000年的24.8 m增

13、长到2005年29.7m2，5年增加了 4.9m2。现在，我国 一年建成的房屋建筑面积，比所有发达国家一年建成的房屋建筑面积的总和还要 多。预计到2020年底，全国房屋建筑面积将达 686亿吊，其中城市为261亿 m。在既有的建筑中99%为高耗能建筑，新建的数量巨大的建筑，也只有很少一 部分按建筑节能设计标准建造，95%以上还是高能耗建筑。今后，随着人民生活 水平的提高，建筑面积的迅速增加及采暖、空调、家用电器的普遍应用，建筑能 耗必将持续上升。表1 2001年2009年中国历年GDP和能源消费总量数据份年G D P亿元能源消费亿t标准煤万元GDP能耗 吨标准煤/万 元万元GDF能耗增长速度/

14、%2001109655.179.540.872002120332.6910.480.8710.162003146998.317.141.1161.62004160423.519.71.2285.32005184937.423.601.2763.92006216314.426.841.241-2.742007265810.331.341.179-5.042008314045.435.111.118-5.202009335352.9436.121.077-3.61（注：以上数据为国家统计局第二次全国经济普查公告结果）从表1可以看出,近年来我国对节能工作越来越重视。2006年,全国万元GDP能耗比上

15、年降低1. 79%,实现了自2001年以来的首次下降。2009年，全国万元 GDF能耗比上年降低了 2. 2%,实现单位GDR能耗连续4年下降，由此可见，节 能已经取得一定效果。改革开放以来，我国建筑能耗总量一直在3亿t标准煤以上，占全社会终端 能源消费总量的比例一直保持在 30流右，是名副其实的耗能大户。我国建筑能耗总量从2000年开始出现较大幅度的增长，2008年建筑耗能已经达到10. 53 亿t标准煤,与2000年的3. 50亿t标准煤相比,增加了 7. 03亿t标准煤,年 均增幅达到25%（见图1）。国家建设部科技司研究表明,随着城市化进程的加快 和人民生活质量的改善,我国建筑能耗比重

16、最终还将上升至 35%左右。由此可见, 建筑行业作为能耗大户，已经成为我国能源发展的软肋，成为我国未来经济可 持续发展的瓶颈。如果建筑节能工作抓得不紧，将直接影响我国节约型社会的建 立以及经济可持续发展。1210864019902000200120022003200420052006200720082009图1建筑能耗增长趋势1.2建筑外墙保温的研究现状及本文的研究内容目前国内的外墙外保温中温层 80%采用的是可燃有机保温材料，以聚苯乙 烯膨胀泡沫塑料（EPS为主，其次为挤出聚苯乙烯泡沫塑料（XPS和聚氨酯硬 泡塑料（PU。虽然这些有机材料的燃烧等级达到了 B2级或B1级，但在特定 条件下仍会

17、燃烧，而且燃烧会释放有毒气体，且随着建筑节能的大力普及和节能 标准的不断提高，有机保温材料应用范围和厚度的逐渐增加，都给建筑物的消防安全带来巨大隐患。由于缺乏对保温材料防火性能的重视，国内先后由于保温材 料的易燃性引发了多次火灾事故，如 2004年4月北京新源大厦建筑工地火灾、 2006年2月北京广安门外大街甘石桥南火灾、2008年6月北京海淀孵化大厦 外火灾等，秦皇岛市仅2007年8月至11月，就发生了 3起因电焊引发的外 墙保温材料火灾，2009年中央美院、中央电视台新大楼北配楼火灾蔓延，以及 2010年11 15上海静安区高层住宅大火都与墙体有机保温材料有关。鉴于建筑保温材料引发火灾的事

18、故频发，2009年9月20日，公安部、住房和城乡建设部联合发布了民用建筑外保温系统及外墙装饰防火暂行规定（公通字2009 46号），其中要求：民用建筑外保温材料的燃烧性能宜为 A级，且 不应低于B2级。当采用B2级保温材料时，住宅建筑高度小于 24 m每3层应 设置水平防火隔离带；住宅建筑高度大于等于 24 m小于60 m其他民用建筑高 度大于等于24 m小于50 m每2层应设置水平防火隔离带；住宅建筑高度大于 等于60 m小于100m每层应设置水平防火隔离带。当采用 B1级保温材料时， 其他民用建筑高度小于 24 m，每层应设置水平防火隔离带。防火隔离带应为沿 楼板位置与墙面进行全面积粘贴的

19、宽度不小于 300mm的A级保温材料。保温隔热材料与制品是影响建筑节能的一个重要因素。 从建筑保温材料的材 质和品种上看，国内外和其它发展中国家一样面临环境污染日益加剧的问题。 所 以，如何开发出性能优异的保温材料，实现节能降耗、节约资源、减小环境污染， 是当前我国保温材料研究的热点，是适合中国国情的保温材料研究方向。膨胀珍珠岩是一种传统的建筑保温材料，应用非常广泛，但普通珍珠岩吸 水率大，强度低，不适合现代建筑的要求。在这样的情况下，我国科研人员成功研制了闭孔珍珠岩和玻化微珠。闭孔珍珠岩和玻化 微珠不但具有珍珠岩具有的重 量轻、稳定、抗老化、防火、绿色环保等特点，又克服了一般珍珠岩导热系数高

20、的弊端，是理想 的外墙保温系统的轻质骨料。使用这种材 料的外墙外保温系 统具有抗风强、抗裂性 好、保温性好、防火性好、耐老化等优点。建筑作为人类生活的基本聚居空间， 要维持良好的生活环境，需要耗费大量 的能源。在全世界日益增长的能源消耗中，无论是工业发达国家还是发展中国家， 建筑能耗都在一个国家的总能耗中占相当大的比例。世界一些发达国家，其建筑能耗占总能耗的比例约为30.40%,我国的建筑能耗约占全国总用能的1/4。随着 各国经济的发展、工业化程度和人民生活水平的提高，建筑能耗所占比重将越来 越大。所以，建筑业作为用能大户，对能源的节约责无旁贷。抓住机遇，不失时 机的推进建筑节能，有利于国民经

21、济持续、快速、健康发展，保护生态环境。建筑节能是经济发展的需要，是减轻大气污染的需要，是改善建筑热环境的 需要。建筑节能是指在建筑物的设计、 建造和使用过程中，执行建筑节能的标准 和政策，使用节能型的建筑材料、器具和产品，提高建筑物的保温隔热和气密性 能，提高采暖供热系统的运行效率，以减少能源的消耗。由于对节约能源与保护 环境的需求不断提高，建筑围护结构的保温也在日益加强， 其中又以外墙外保温 的发展最为迅速。中国的外墙外保温市场正在日益繁荣， 保温效果越来越好，建 筑质量日益提高。外墙外保温正在成为我国一项重要的基本的建筑节能技术。从世界范围来 看，建筑节能己经必然性地成为世界性大潮流， 也

22、是现代建筑技术科学发展的一 个基本趋势。就我国情况而言，我国城乡既有建筑面积共约400亿平方米，每年 又竣工新建房屋面积16 一 17亿平方米，尽管中国的GDP只占全世界GDP勺4% 但房屋建设规模却超出世界各发达国家每年竣工新建房屋面积之和。如果这些新建房屋不按节能标准进行设计，则必将造成更大的浪费，并成为以后节能改造的 重大负担。由此可见建筑节能的必要性和紧迫性，一定要把节能工作的重点放在 建筑节能上。我国的建筑节能工作始于 1986年颁布的北方地区居住建筑节能设计标 准，当时节能目标是30%; 1996年将这一节能目标提高到50%; 2005年开始 逐步推行节能65%北京市节能65%设计

23、标准规定：节能指标提高完全由建筑物 围护结构承担实现，以降低冬季采暖能耗为主，兼顾降低夏季降温能耗。外墙传 热系数的降低主要是靠墙体保温技术来实现的。1.3我国的墙体保温技术形式我国的墙体保温技术有外墙内保温、夹心保温和外墙外保温二种形式。(1) 外墙内保温外墙内保温是将保温材料置于外墙体的内侧。 它的优点在于：它对饰面和 保温材料的防水、耐候性等技术指标的要求不甚高。 纸面石膏板、石膏抹面砂浆 等均可满足使用要求，取材方便；内保温材料被楼板所分隔，仅在一个层高范 围内施工，不需搭设脚手架。但是，在多年的实践中。外墙内保温也显露出一些 缺陷，如：许多种类的内保温做法，由于材料、构造、施工等原因

24、，饰面层出 现开裂；不便于用户二次装修和吊挂饰物；占用室内使用空间；由于圈梁、 楼板、构造柱等会引起热桥。热损失较大；对既有建筑进行节能改造时，对居 民的日常生活干扰较大。(2) 外墙夹心保温外墙夹心保温是将保温材料置于同一外墙的内、外侧墙体之间，内、外侧墙体均可采用传统的粘土砖、混凝土空心砌块等。因此，这些传统材料的防水、 耐候等性能均良好，对内侧墙体和保温材料形成有效的保护， 对保温材料的选材 要求不高，聚苯乙烯、玻璃棉、岩棉等各种材料均可使用；对施工季节和施工 条件的要求不十分高，不影响冬期施工。近年来，在黑龙江、内蒙古、甘肃北部 等严寒地区得到一定的应用。由于在非严寒地区，此类墙体与传

25、统墙体相比尚偏 厚，且内、外侧墙体之间需有连接件连接，构造较传统墙体复杂以及地震区建筑 中圈梁和构造柱的设置， 尚有热桥存在。保温材料的效率仍然得不到充分的发 挥。（3）外墙外保温近年来，随着我国节能工作的不断深入，节能标准的提高，用于外墙外保温 的材料和技术不断改进，外墙外保温由于其优越性而日益受到人们的重视。 对比 其他外墙保温技术，它有以下优点： 适用范围广外保温不仅适用于北方需冬季保温地区的采暖建筑，也适用于南方需夏季隔 热地区的空调建筑；既适用于新建建筑，也适用于既有建筑的节能改造。 保温效果明显由于保温材料置于建筑物外墙的外侧，基本上可以消除在建筑物各个部位的 “热桥”影响。从而充

26、分发挥了轻质高效保温材料的效能，相对于外墙内保温和 夹心保温墙体，它可使用较薄的保温材料，达到较高的节能效果。 保护主体结构置于建筑物外侧的保温层，大大减少了自然界温度、 湿度、紫外线等对主 体结构的影响。随着建筑物层数的增加。温度对建筑竖向的影响已引起关注。 国 外的研究资料表明，由于温度对结构的影响，建筑物坚向的热胀冷缩可能引起建 筑物内部一些非结构构件的开裂，外墙采用外保温技术可以降低温度在结构内部 产生的应力。 有利于改善室内环境外保温不仅提咼了墙体的保温隔热性能， 而且增加了室内的热稳定性。它在 一定程度上阻止了雨水等对墙体的浸湿， 提高了墙体的防潮性能，可避免室内的结露、霉斑等现象

27、，因而创造了舒适的室内居住环境。 扩大家内的使用空间与内保温相比，采用外墙外保温使每户使用面积约增加1.3 1.8m2。外墙外保温技术以其热工性能好、保温效果高、保护主体结构、基本消除热桥等诸多优 点，已经成为目前市场的主流。随着国家对建筑节能工作的重视，外墙外保温技 术获得了长足的发展，涌现出了聚苯板薄抹灰、胶粉聚苯颗粒、喷涂硬泡聚氨酯、 现浇无网聚苯板、现浇有网聚苯板、保温装饰一体化和幕墙保温等大量的外墙外 保温系统，EPS XPS和PU等高效保温材料获得了广泛的应用。1.4常用的外墙保温材料下面列举一些目前常用的外墙保温材料：（1）无机保温材料 岩棉岩棉，又称岩石棉，以天然岩石、矿物或工

28、业废渣等为原料制成的蓬松状短 细纤维。广泛用于冶金、机械、建材、石油、化工工业。直径一般3-9微米，容重50-200kg/m3,常温下导热系数 0.0390.046W/（m?K。岩棉本身属无机质硅 酸盐纤维，不可燃，在加工成制品的过程中，有时要加入有机粘结剂或添加物， 这些对制品的燃烧性能会产生一定的影响。 岩棉制品的燃烧性能取决于其中可燃 性粘接剂的多少，一般认为岩棉是不燃 A级。 玻璃棉玻璃棉是将熔融玻璃纤维化，形成棉状的材料，化学成分属玻璃类，是一种 无机质纤维，具有成型好、体积密度小、热导率彽、保温绝热、吸音性能好、耐 腐蚀、化学性能稳定。玻璃棉比岩棉容重低、渣球含量少、导热系数低、使

29、用年 限长、纤维韧性大，但是岩棉的最高使用温度高，最高为600 E左右，玻璃棉只有260r左右。玻璃棉与岩棉类似，本身不可燃，但在加工成制品的过程中，有 时要加入有机粘结剂或添加物，这些对制品的燃烧性能会产生一定的影响。一般认为玻璃棉也属于不燃A级。 膨胀珍珠岩膨胀珍珠岩由天然酸性玻璃质火山熔岩（珍珠岩、松脂岩和黑曜岩）在 1000-1300 r高温条件下其体积迅速膨胀 4-30倍形成。广泛用于建筑、冶金、石油、机械、轻工、水电、铸造、医药、食品、农林园艺领域。常温导热系数0.0245-0.048W/(m K)，高温导热系数 0.058-0.175W/(m K)，低温导热系数 0.028-0.

30、038W/(m K)，最高使用温度800E。用作高效保温、保冷填充材料， 属于不燃A级。 玻化微珠玻化微珠是一种酸性玻璃质溶岩矿物质(松脂岩矿砂)，经过特种技术处理 和生产工艺加工形成内部多孔、表面玻化封闭， 呈球状体细径颗粒，是一种具有 高性能的新型无机轻质绝热材料。主要化学成份是 Si02、AI203、CaO颗粒粒径 为0.1-2mm,容重为50-100kg/m3,导热系数为0.028-0.048W/m K,漂浮率大于 95%成球玻化率大于95%吸水率小于50%熔融温度为1200E。由于表面玻 化形成一定的颗粒强度，理化性能十分稳定，耐老化耐候性强，具有优异的绝热、防火、吸音性能，适合诸多

31、领域中作轻质填充骨料和绝热、防火、吸音、保温 材料，属于不燃A级。 泡沫玻璃泡沫玻璃是由碎玻璃、发泡剂、改性添加剂和发泡促进剂等，经过细粉碎和 均匀混合后，再经过高温熔化，发泡、退火而制成的无机非金属玻璃材料。它是 由大量直径为12mm的均匀气泡结构组成。其中吸声泡沫玻璃为50%以上开孔气泡，绝热泡沫玻璃为75%上的闭孔气泡，制品密度为160-220kg/m3,可以根 据使用的要求，通过生产技术参数的变更进行调整。泡沫玻璃是一种性能优越的绝热(保冷)、吸声、防潮、防火的轻质高强建 筑材料和装饰材料，使用温度范围为-196 C到450C, A级不燃与建筑物同寿命， 导热系数为0.058 W/(m

32、 K)，透湿系数几乎为0。 陶瓷纤维板陶瓷纤维板即为硅酸铝纤维板，是一种耐火材料。采用对应的硅酸铝纤维棉 作原料，用真空成型或干制法工艺经干燥和机加工精制而成。硅酸铝纤维板除具 有对应散状硅酸铝纤维棉优良性能外，产品质地坚硬，韧性和强度优良，具有优良的抗风蚀能力。加热不膨胀、质轻、施工方便，可任意剪切弯曲，是窑炉、管 道及其他保温设备的理想节能材料，属于不燃A级。(2) 有机保温材料 EPSEPS即模塑聚苯乙烯泡沫塑料，是由可发性聚苯乙烯珠粒经加热预发泡后， 在模具中加热成型而制得的具有闭孔结构的使用温度不超过75C的泡沫塑料。用于外墙外保温的EPS容重18-22kg/m3，导热系数小于0.0

33、41W/(m K)，般为 B2级，通过加阻燃剂也有厂家有 B1级的报告，但是一般认为属于B2级或B3级。 XPSXPS即挤塑聚苯乙烯泡沫塑料，是以聚苯乙烯树脂或其共聚物为主要成分， 添加少量添加剂，通过加热挤塑成型而制得的具有闭孔结构的硬质泡沫塑料。导热系数小于0.030W/(mK)，一般为B2级，通过加阻燃剂也有厂家有 B1级的报 告，但是一般认为属于B2级或B3级。 PUPU即聚氨酯，是由多异氰酸酯和聚醚多元醇或聚酯多元醇或 /及小分子多元 醇、多元胺或水等扩链剂或交联剂等原料制成的聚合物泡沫塑料。 建筑外墙外保 温应用的为硬质聚氨酯泡沫塑料， 导热系数小于0.024 W/(mK)，一般为

34、B2级, 通过加阻燃剂也有厂家有B1级的报告，但是一般认为属于 B2级。 PF及其改性产品PF即酚醛泡沫，是新型不燃、防火低烟保温材料，以酚醛树脂和阻燃剂、 抑烟剂、固化剂、发泡剂、及其它助剂等多种物质，经科学配方制成的闭孔型硬 质泡沫塑料。酚醛泡沫因其导热系数低，保温性能好，被誉为保温之王。酚醛泡 沫不仅导热系数低、保温性能好，还具有难燃、热稳定性好、质轻、低烟、低毒、 耐热、力学强度高、隔音、抗化学腐蚀能力强、耐侯型好等多项优点，它适用于 大型冷库、贮罐、船舶及各种保温管道和建筑业，不需要添加任何阻燃剂，属于 B1级难燃材料，经过改性处理后可以达到不燃A级，是最优良的高效难燃保温材料。(3

35、) 有机无机复合保温材料胶粉聚苯颗粒保温浆料是一种有机无机复合的保温隔热材料， 聚苯颗粒体积 大约在80%导热系数0.06 W/(mK)，燃烧等级B1级难燃材料。由于其导热系 数较高，在新的节能标准下，在北方严寒和寒冷地区已经限制使用。从上述现有保温材料本身性质的分析中可看出：无机保温材料虽然都属于 A级不燃材料，但岩棉、玻璃棉因吸水率高，常温 条件下热工性能不稳定，不适合直接用于墙体保温，适合用于较高温度管道、锅 炉等设备的保温；泡沫玻璃造价较高、导热系数也较高，更适合用于保冷；陶瓷 纤维板其实是一种耐火材料，而且其价格昂贵，不适合在建筑外墙保温中大量应 用，只适合用于高温保温；膨胀珍珠岩、

36、玻化微珠只适合作为浆料保温使用，吸 水率高，热工学差，限制了其更广泛的使用。总而言之，无机保温材料的防火性 能导热性能虽然能达到建筑使用要求， 但但其普遍存在吸水率高的问题，而较高 的吸水率必然会造成其产品在使用过程中导热系数的急剧增大，从而最终影响到其保温效果，使其失去使用价值。而在有机保温材料中，众所周知，绝大部分有机保温材料都面临着一个致命 问题：易燃。前段时间的央视大火及济南奥体中心火灾已向人们敲响了警钟：有机保温材料的防火问题必须引起高度重视，防火问题的解决已刻不容缓！然而， 易燃问题是大多数有机保温材料本身固有的性质， 基本无法从根本上解决，只能 通过对有机保温材料进行改性来提高其

37、防火等级， 可是，就目前的实际情况来看， 真正能解决有机材料的易燃问题的改良方案还尚未诞生。在有机保温材料中，真正属于难燃不燃材料只有PF及其改性产品，并且导热系数低，因此PF及其改性 产品是最适合解决外墙外保温系统防火安全性问题的难燃有机保温材料，然而其高额的造价又成为制约其大规模应用的瓶颈。 可见，要将有机外墙保温材料安全、 经济地应用于建筑外墙保温仍任重而道远。节能被喻为“第五能源”，而保温隔热是最有效且不可缺少的方法之一，因此 开发推广高效的保温隔热材料是节能的关键所在。目前市场上使用的保温材料很 多,例如岩棉、矿渣棉、玻璃棉、硅酸铝纤维、膨胀珍珠岩、膨胀蛙石、石棉、 微孔硅酸钙、泡沫

38、石棉、泡沫玻璃、泡沫塑料、复合硅酸盐保温涂料等。每种保 温材料各有其优缺点，尽管膨胀珍珠岩也有它自已的不足，如易碎，但它更多的是 具有自己的优势：成本低、导热系数低、生产工艺简单等我国是盛产珍珠岩矿的国家，储量和产量都居世界前列，虽然我国对珍珠岩 矿开采的总量不小（全国约有100多家珍珠岩厂），但人均用量不多，大力开发珍 珠岩矿床具有重要的意义随着新产品、新技术的不断开发，膨胀珍珠岩及其制品的应用领域已愈加拓 展，其优异的保温性能、环保性能正日益被人们关注和重视。 这给珍珠岩行业的 发展提供了一个难得的发展机遇，我们应及时调整经营思路，逐步加大资金投入 和新产品研发与市场开发力度，为迎接新形势

39、的到来做好技术贮备。本文就近年 来膨胀珍珠岩及其制品的一些新用途和发展。 通过改变膨胀珍珠岩保温材料的配 方含量组成，来找到最适合配方比例，从而为膨胀珍珠岩保温材料的更大应用起 到积极的推动作用312试验设计部分及方案随着建筑节能技术的推广和应用，多种新型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以其质轻、高强、保温及生产工艺简单、阻燃和造价 低等优点，已逐步被推广和应用济南市墙改办曾于97年下文：凡是采用膨胀珍珠岩做保温的屋面，禁止现 场拌制，而必须使用预制的膨胀珍珠岩保温板。究其原因主要有以下几个方面：（1）膨胀珍珠岩散料质量轻，颗粒小，现场施工易受风力影响，不易施工。（2）现

40、场拌制不易保证施工质量，抗压强度往往达不到规定要求。（3）采用预制保温板作保温层可 简化施工，加快施工进度近一年来，济南市及各县区企业纷纷上 马生产膨胀珍珠岩保温板，据统计，近 30家大小生产企业开始生产该产品。通 过对这些厂家及用户或施工单位送检的近二百个批次的样品进行检验，发现多数厂家缺乏有关必要的技术和管理知识，具体表现在对产品的各项性能指标的控制 能力还比较薄弱2.1影响本产品性能的试验原理膨胀珍珠岩保温板是指以膨胀珍珠岩为骨料，配合适当的胶粘剂（如水泥、水玻璃、磷酸盐等。）经搅拌、成型、干燥、养护而制成的。其物理性能指标如F表指型项盲200250300350密度（kg/m3）w200

41、250300350导热系数（W/m.K ）0.0600.0680.0760.087抗压强度（Kpa）294392392392含水率（%）55562.1.1容重容重是指单位体积材料的干重量，单位为 kg / m。容重是控制膨胀珍珠岩保温板性能的重要因素。容重的大小可以通过调节材料的配合比来控制。 就拿水 混珍珠岩保温板来说，因此可通过调整此配合比来调整容重大小， 使其达到用户 要求。一般来说，容重过小，材料本身的承载能力差，不满足设计的抗压强度要 求，容重过大，将导致材料的导热系数增大，且增加房屋的荷载重量，造成设计 浪费。设计者，使用者鄯应当根据工程实际情况， 选择合适密度的膨胀珍岩保温 板，

42、在保证工程质量的情况下，尽可能节约资金，节省材料。2.1.2导热系数导热系数是指在一块面积为Im,厚度为Im的壁板上，板两恻表面温差为1 C,在1小时内通过板面的热量，用 K表示，单位为w/m.k很显然，材料的导 热系数值越小，其绝热性能就越好。对于膨胀珍珠岩保温板来说，容重和含水率 是其绝热性能的重要影响因素。这是因为：(1)珍珠岩保温板主要组成成分是膨 胀珍珠岩及粘结材料(水泥，水玻璃等)，其中膨胀珍珠岩颗粒是一种薄壁空腔的 泡体，空腔内充满空气，由于空气的导热系数很低，当其在静态状态下，0C时一 0. 0256V/ m K,与水泥等粘结材料的导热系数相比差别悬殊，而材料的导热系 数乃是膨

43、胀珍珠岩的导热系数与粘结材料的导热系数的“平均值”，容重越大， 相对应膨胀珍珠岩就料掺量小，导热系数则大，反之依然。(2)由于水的导热系数会然使材料的导热系数增大。在寒冷地区，材料中的水分有可能结成冰。而冰 的导热系数一 2. 236V/m K又是水的导热系数的4倍，材料的导热系数将更 大，严重地降低了屋面保温效果。物体绝热性能的高低受多种因素的影响。 根据材料物性理论，对不同状态的 任何物体的导热过程，传导热能的载体可以是分子导热. 电子导热.声子导热和 光子导热其导热系数通式为：1cvl(1)3式中，入为导热系数：c为单位热容；v为平均速度；I为平均自由程。对于膨胀珍珠岩制品，它的导热不同

44、予单纯的气体。液体固体一一导体，半导体，绝缘体它是一种固态多孔物质其导热性能和材料的孔隙率、孔隙特征、容重、含水率等有关。由图1已知.材料的容重大，导热系数也大。又知密 闭空气的导热系数只有0. 023w/m- k,所以一般孔隙率大的材料，导热系数较 小。材料粒度愈小，导热系数也小。即材料粒度愈小.孔隙率愈大.导热系数愈 小.如果材料的孔径粗大，而且相互连通，这样孔中空气产生对流，增加了热量 的传导.材料的导热系数就会显著增大. 这一现象.已由洛勃提出的多孔材料导热的假设作出了定量的解释.他将材料的导热剖析为气相导热和固相导热两部分.得出了一较为精确的教学方程:(2)式中入p为固体多孔物质的导

45、热系数；d为气孔孔径最大尺寸；G为气孔形状因子；T为试件平均温度。P为气孔百分数（即孔隙率）式右边第一项为固相对导热的贡献第二项为气孔对导热的贡献。导热系数与气孔百分数 P成反比（气孔百分数愈大孔径愈小）.在气孔百分数为一定值 时.导热系数与材料气孔孔径d及平均温度T的3次方成正比.这为设计生产绝 热性能优良的膨胀珍珠岩保温制品提供了理论依据。2.1.3抗压强度抗压强度是指材料本身垂直于成型面的那个表面上单位面积上能够承受荷载的能力，单位用 KPa表示其影响因素主要是成型时的压力及养护一般来说.制品在成型机内应进行先轻后重的加压，成型后制品平放，在空气中及一定湿度下自然养护610天，有条件的也

46、可以进行蒸汽养护 通常，压力过小.养 护条件及时间达不到，都会导致抗压强度不合格。另外，粘结材料用量少，材料 各成分之间粘结力差，抗压强度也可能不合格。2.1.4含水率含水率是指材料中含游离水的质量占材料干质量的百分比。在进检的样品中，由于含水率不合格而导致材料不合格占不合格材料的96以上。究其原因, 一是产品未经烘干就出厂；二是由于膨胀珍珠岩保温板，尤其是水泥珍珠岩保温 板在潮湿的环境中极易吸潮。气候，施工水分和使用的影响，都将引起膨胀珠岩 保温板古有一定量的水分2.2实验目的：（1），在相同抗压强度下，通过改变苯丙乳液和水玻璃的添加量来降低膨胀 珍珠岩保温材料的密度（2）,保证抗压强度在一

47、个较高值下，提高膨胀珍珠岩保温材料的韧性（3），在相同抗压强度下，通过改变憎水剂的添加量来降低膨胀珍珠岩保温 材料在空气中的吸水率2.3根据试验目的设计出初步方案（1），通过微小调节膨胀珍珠岩散料的量， 改变水玻璃，保证试块烘干后的 密度不变，看其变化趋势，找到一个强度较高 （达到国家标准）的值（2），把（1）中所找到的达到国家标准的值（水玻璃较高强度值）保持不 变，通过微小调节膨胀珍珠岩散料的量，水玻璃不变，通过改变苯丙乳液的量，保证试块烘干后的密度不变，看苯丙乳液对膨胀珍珠岩的影响趋势， 并找到一个 强度较高并符合国家标准的数值（3），把（2）中所找到的达到国家标准的值（苯丙乳液较高强度值

48、）保持 不变，通过调节对膨胀珍珠岩试块的压缩高度，水玻璃不变，苯丙乳液不变，看 密度对膨胀珍珠岩强度的影响趋势，并找到一个密度较小并符合国家标准的数值（4），通过加入憎水剂降低其吸水率，解决其容易吸水的问题（5），设计对样品再进行以下试验测定的其性能： 测定胀珍珠岩保温板的吸水率，以确定其是否达到国家标准。 测定膨胀珍珠岩保温板的导热系数，看是否达到国家标准。 测定膨胀珍珠岩保温板的抗压强度，看当密度满足国家标准的条件下强 度是否达到国家标准。3实验部分3.1实验原材料膨胀珍珠岩散料水玻璃堆积密度（180土 20）kg/m3 采用型号化学式为Na2SiO35H2O苯丙乳液憎水剂有机硅改性苯丙乳

49、液 甲基硅酸钠PH（10%于水中）12.5 13.2实验仪器仪器：JJ-1精密增力电动搅拌器（P100VV电子天平（最大称量1000g）101-1A型电热鼓风干燥箱SGW数显工程陶瓷抗压试验仪3.3水玻璃与苯丙乳液的最佳值 3.3.1实验步骤（改变水玻璃的量）（1）通过修正法,为保证试块的密度为350kg/m3不变，计算出彻底干燥后添加不同水玻璃所需要的膨胀珍珠岩散料的用量，根据计算称取各组所需膨胀珍珠岩散 料的量置于500ml烧杯中，称量八组，分别往电子天平上清零的烧杯中依次加入 水玻璃 5g,8g,11g,14g,17g,20g,23g，26g（A,B,C,D,E,F,G,H）；（2）将以

50、上八组样品分别用已知的搅拌器搅拌三分钟左右，使其均匀混合；（3） 将各组混合均匀的散料分别放入压片机里压成块，保证每次所压体积一致， 贴上标签做好记录；（4）将已制好的样品置于通风干燥处自然风干 24小时；（5）放在101-1A型电热鼓风干燥箱中，保持温度在98度24小时，使其充分干 燥；（6）将彻底已经风干好的样品放在台式电动压片机上测其抗压强度，并做好数据记录；（7） 测量与膨胀珍珠岩样品所接触的铁块的直径（所有接触物件的最小直径）： 计算出其面积，通过（6）（ 7）计算出样品的抗压强度；整理数据如表一表一：膨胀珍珠岩样品实验数据编号水玻璃的质量（g）抗压强度（MPaA50.51B80.5

51、6C110.62D140.71E170.73F200.83G230.86H260.873.3.2实验步骤（改变苯丙乳液的量）（1）保证膨胀珍珠岩试块密度300kg/m3不变，通过计算分别向各小组添加不同质 量的膨胀珍珠岩散料,由321强度数据可知，当水玻璃的质量达到 20g时，样 品的强度达到0.83Mpa,满足了国家标准对膨胀珍珠岩强度的应用要求 0.8Mpa, 因此选取水玻璃20g不变，依次称量八组(A,B,C,D,E,F,G,H )置于500ml烧杯 中；向这八组烧杯中依次加入0g,1.2g,2.7g,4.2g,5.7g,7.2g,8.7g,10.2g苯丙乳液； 重复实验3.2.1中实验

52、步骤的2-7步骤；(4) 整理数据如表二表二：膨胀珍珠岩样品实验数据编号苯丙乳液的质量(g)抗压强度(MPaA00.50B1.20.60C2.70.65D4.20.73E5.70.83F7.20.85G8.70.86H10.20.873.3.3实验步骤(改变密度) 保证膨胀珍珠岩散料60g，水玻璃的质量20g，苯丙乳液5.7g分别不变，依 次称量八组(A,B,C,D,E,F,G,H);(2) 把以上八组样品分别用JJ-1精密增力电动搅拌器搅拌三分钟，使其均匀混 合；(3) 把以上样品分别放入压片机里压成块，A,B,C,D,E,F,G,H 组膨胀珍珠岩试块的压缩高度分别为 2.44cm2.41c

53、m2.38cm2.35cm2.32 cm 2.29cm2.26 cm、2.23 cm;(4) 将已制好的样品置于通风干燥处自然风干24小时；(5) 放在101-1A型电热鼓风干燥箱中，保持温度在98度24小时，使其充分干燥；(6) 把干燥后的样品依次放在电子天平上称量始重量，并记录；(7) 用游标卡尺测量各样品的高度，直径，计算出其体积；(8) 通过(6)( 7)的数据，计算出其密度；(9) 将测量好的各样品放在台式电动压片机上测其压力，并做好数据记录；(10) 通过(8)( 9)计算出样品的抗压强；表三:膨胀珍珠岩样品实验数据编号密度(g)抗压强度(MPaA2350.56B2430.64C2

54、510.68D2590.73E2680.80F2840.83G2950.85H3070.863.4测定胀珍珠岩保温板的吸水率341试验步骤1将试件放入101-1A型电热鼓风干燥箱中，间距不少于 10mm温度保持100 105C干燥至恒重干燥24小时。取出置于干燥器中冷却至室温。 称量每个试件的 重量。2将试件放入10C以上的水中24小时，水面应高出试件。3从水中取出试件，用湿毛巾小心地擦去试件表面附着水后，立即称量。4试件称量均精确至0.1g。3.4.2实验数据编号吸水前质量W(g)吸水后质 量 W (g)憎水剂的 质量(g)吸水率%A27.129.508.9B27.729.41.06.1C2

55、6.327.61.24.9D27.128.31.44.4E28.729.81.63.8F27.628.51.83.3G28.729.62.03.1H28.929.82.23.13.4.3试验结果计算吸水率按下式计算：按式(1)计算试件含水率:100%式中：A,试件的含水率，W,干燥试件的重量，gW气干状态时间的重量，g取5块干燥状态下的膨胀珍珠岩保温板试样，编号为 A BC、D E组，分别按 照上述实验步骤，算出吸水率。同理，测得无机纤维类保温材料的吸水率。3.5导热系数的测定 3.5.1实验仪器CD-DR3030导热系数测定仪导热系数测定范围0.011W/(m.k);测试重复性：w 1%冷板设定精度：1090C；热板设定温度：w 200 C最大可测试试件尺寸：3