聚苯颗粒外保温砂浆的性能影响因素分析及研究现状

1、目 录摘 要关键词 AbstractKeywords1 文献综述1 1.1 外墙外保温技术的发展 1 1.2 外墙外保温技术的特点 1 1.3 外墙外保温系统的性能要求 2 1.4 聚苯颗粒保温砂浆是夏热冬冷地区墙体节能的首选措施2 1.5 本论研究内容、目的及意义32 EPS外保温砂浆的基本配合比33 EPS外保温砂浆中各组分对性能的影响4 3.1聚苯颗粒对砂浆性能的影响4 3.2水泥对砂浆性能的影响5 3.3可再分散乳胶粉对砂浆性能的影响5 3.4保水剂对砂浆性能的影响5 3.5聚丙烯纤维对砂浆性能的影响6 3.6防水剂对砂浆性能的影响6 3.7膨胀剂对砂浆性能的影响7 3.8灰钙粉对砂浆

2、性能的影响74产品性能与各影响因素的关系7 4.1吸水率与各影响因素的关系7 4.2抗压强度与各影响因素的关系7 4.3导热系数与各影响因素的关系7 4.4外加剂对砂浆性能的影响75 结论86参考文献9 聚苯颗粒外保温砂浆的性能影响因素分析及研究现状摘要：本文分析了各组分对聚苯颗粒保温砂浆性能的影响。选用原发聚苯颗粒为轻骨料，充分利用原发颗粒热阻大、耐碱蚀、化学稳定性好、憎水闭孔结构、韧性较大的特点，提高保温砂浆的热工、耐水等性能，并分析确定了EPS颗粒容重、粒径和级配形式；通过掺加粘结剂对原发颗粒表面进行改性处理，使其表面由憎水性变为亲水性，成功地解决了无机胶凝材对聚苯颗粒不润湿、混合料和易

3、性差、粘结强度低的技术难题；合理采用保水剂与灰钙粉来改善产品的和易性，提高保温砂浆的施工使用性能；利用聚丙烯纤维增韧、膨胀剂补偿收缩等措施，提高保温砂浆韧性与抗裂性能；通过有机硅防水剂的作用，有效提高了保温砂浆耐水粘结强度、降低其吸水率，增强了其耐水、抗渗性能7。关键词：聚苯乙烯颗粒； 保温砂浆； 性能； 外墙外保温系统 Analysis of influence factors on performance of expanded polystyrene exterior wall thermal insulation Abstract:The influence of arious com

4、ponents on EPS thermal insulation mortar properties are analyzed.electing original expanded polystyrene as the fine aggregate,by full use of the characteristics of EPS such as high thermal insulation resistance,good alkali resistance,excellent chemical stability,hydrophobic and close pore structure,

5、and relatively high toughness,to prepare insulation mortar to improve its thermal technical properties and water-resisting,Surface modification of EPS granule by use of high-molecular binder,changing its surface from hydrophilic to hydrophobic,the technical difficult problem are solved successfully

6、including difficult wetting of inorganic boding materials on EPS surface,weak workability of the flesh mixtures,and low bonding strength.Using water-holding agents and calcium hydroxide powder to improve EPS insulation mortars constmaion.In order to improve its toughness and crack­resisting som

7、e effective measures such as fibre reinforcement and compensating shrinkage with expansion agent were employed.By addition of waterproof agent,the water resistanco,moisture proof,weather resistance and water resistant bonding strength of EPS insulation mortar is effectively strengthened7.Key words:E

8、xpanded polystyrene(EPS) granule; Insulation mortar; property; External thermal insulating rending system1 文献综述1.1 外墙外保温技术的发展1 20世纪80年代中期，国外企业到中国推广外墙外保温技术，即“粘贴聚苯乙烯泡沫板+玻纤网格布+聚合物水泥砂浆外饰”的保温体系。 20世纪90年代初期，国内开发了多种外墙保温技术，如：ZL胶粉聚苯颗粒保温浆料系统、EPS钢丝网架板后锚固外保温系统、装配式龙骨薄板外保温系统、预制板外保温系统、现浇混凝土复合EPS板外保温系统等。1996年召开第一次全

9、国节能工作会议。此后，外墙外保温专业协会成立；国外的专业人员及材料供应商加强与我国的技术交流。目前，外墙外保温技术处于提高发展的阶段。 外墙外保温工程技术规程推荐的五种外墙外保温系统：EPS板薄抹面外保温系统；胶粉EPS颗粒保温浆料外保温系统；现浇混凝土复合无网EPS板外保温系统；现浇混凝土复合EPS钢丝网架板外保温系统；机械固定EPS钢丝网架板外保温系统。其他外墙外保温系统有：岩棉外保温系统；硬泡聚氨酯外保温系统；保温砌块和预制保温板外保温系统；XPS（挤塑型聚苯乙烯）板外保温系统。1.2 外墙外保温技术的特点4 外保温减缓了室外气候造成的墙体温湿度变化及大气破坏作用，即减轻了 墙体开裂、变

10、形、破损的危险。 外保温利用了重质墙体热容量大的特点（整个主体结构为暖体），使室内温度变化较平缓，具有冬暖夏凉的效果。 外保温避免了热桥，防止外墙内表面潮湿、结露，减少了热损失。 外保温避免了内保温造成的室内装修不便、使用面积减少（2%）、施工扰民等问题。 外保温可同时对旧房进行加固、美化。目前，外保温技术与我国墙体保温节能的需求还有差距，主要表现为：保温材料供应滞后（品种少、产量低、科研开发滞后）；体系不健全（设计、材料、施工、检测、标准等方面都存在不足）；耐久性有待验证（正常使用25年）；抗裂技术有待提高；外保温饰面层粘贴面砖的问题；耐热防火问题；检测及验收方法不完善（方法、设备、标准）；

11、质量波动大（材料及施工问题，市场规范化）。1.3 外墙外保温系统的性能要求22基层正常变形应不致造成系统中产生裂缝或空鼓；系统应能长期承受自重而不产生有害的变形；系统应能承受正、负风压和风振的作用；系统应能抵抗由温度、湿度变化而产生的应力，在温度、湿度等的作用下应保持稳定；系统在设防地震发生时不应从基层上脱落。系统的防火性能应符合有关规定，高层建筑外墙外保温系统应采取防火措施。系统应具有防雨水和地表水渗透的能力，雨水不得透过保护层。系统各组成部分应具有物理-化学稳定性，彼此相容，耐腐蚀及生物侵害。在正确使用和正常维护的条件下，系统的使用年限应不少于25年。系统采用的保温材料，其导热系数一般低于

12、0.06W/K。外墙外保温技术经验：解决外保温墙面开裂问题：采用柔性材料，以吸收变形时产生的应力；相邻材料的热膨胀系数不应相差过大；外层材料的可变形量应大于内层材料；采用掺纤维、软配筋限制内应力。概括为：逐层渐变、柔性释放应力。外保温构造设计应采用无空腔结构，避免风压造成疲劳破坏。 1.4聚苯颗粒保温砂浆是夏热冬冷地区墙体节能的首选措施7 结合夏热冬冷地区对外墙节能设计的要求，通过对目前应用较为广泛的外墙外保温技术的比较，在夏热冬冷地区采用聚苯颗粒保温砂浆外墙保温的节能措施较为经济、合理，既能够满足节能要求，且施工方便，结构合理。基本评价是： 综合技术指标能够满足夏热冬冷地区居住建筑节能设计标

13、准的要求，在保温层厚度3cm以下就能够满足大部分建筑的节能设计标准。 施工程序简便，减轻劳动强度，提高施工效率。 可利用保温材料找平，修补主体结构的缺陷防止抹灰过厚脱落。 采用柔性渐变逐层释放应力的抗裂技术，有效地解决由于温差变形而导致结构开裂的问题，避免外墙微裂、龟裂和板块接茬裂缝等现象。 建筑细部构造处理恰当，精心施工，有效地控制“冷桥”现象。其基本理念是将整个建筑外包起来，包括阳台、搁板、挑檐、女儿墙，只要是外露部分均用保温浆料包裹起来，并与建筑节能门窗形成整体，共同作用，起到良好的节能效果。总造价适中，具有良好的性价比。 1.5本论文的研究内容、选题目的及意义 根据国家建筑发展规划的要

14、求，建筑节能已成为我国建筑行业的发展方向。目前外墙保温作为建筑节能的重要技术手段，已经成为建筑节能的热点。外墙保温主要有保温板和保温砂浆2种形式。保温板目前使用比较多，然而保温板不适合外形不规则建筑部分的保温，且施工复杂、综合成本高，因而其应用受到一定限制；保温砂浆作为一种新型的建筑材料，具有质量轻、导热系数低、吸水率低、施工方便等优点，可以克服保温板的许多不足。本文所研究的保温砂浆是指由硅酸盐等无机粘结材料、短纤维和体积分数不少于75%的EPS ( 聚苯乙烯)颗粒及多种外加剂复合而成的粉状材料，使用时加水搅拌成粘稠浆体，涂敷在工作面上，干燥后即为EPS保温砂浆(ETIM)。目前，ETIM的性

15、能已完全符合建筑节能抹面砂浆的要求，再辅助一定的施工工艺，其性能指标可完全达到或超过建筑抹面砂浆的标准。EITM由于其密度小，降低了建筑物的自重，同时其导热系数低，极大地提高了建筑物的保温隔热性能，降低了供暖空调的能耗，因而具有较好的经济效益和社会效益。ETIM利用了废旧的EPS和粉煤灰等城市垃圾，变废为宝，属于绿色环保建材，具有很大的发展空间。本文对砂浆中各组分对其性能的影响做出了分析，同时，根据不同的外墙饰面体系，结合EPS保温砂浆产品自身的优良性能，确定出不同的EPS保温砂浆外保温构造体系，以期为本砂浆系统的应用研究提供一定的理论基础。2 EPS外保温砂浆的基本配合比7按照前期的试验经验

16、以及JGl58-2004胶粉聚苯颗粒外墙外保温系统中相应条款的规定，控制砂浆的干容重在180250kg/m3之间，湿容重420kg/m3，稠度控制在9.010.0cm。在进行基本配合比的确定的过程中，由于EPS颗粒是憎水性的，而水泥浆体属于无机胶凝体系，两者之间不易润湿亲合，这就导致新拌浆体内聚性差，因此必须采用聚合物粘结剂对两者之间的界面进行改性处理。为了提高EPS与水泥浆体之间的粘结力，使之与水泥之间形成较为紧密的粘结，利于拌制和成型，达到预期的施工性能与使用性能，故而要加入粘结剂。同时为保证砂浆有较好的和易性，杜绝离析、分层现象的发生，要加入适量的保水剂来提高砂浆的保水性。通过大量试验对

17、比，确定了本试验聚苯颗粒保温砂浆的基本配合比(以单方用量计)，如表2.1所示：表2.1聚苯颗粒保温砂浆基本配比水泥 EPS 乳胶粉A 保水剂H 175kg 880L 4.0kg 1.2kg本砂浆预期达到的性能指标，如表2.2所示：表2.2 预期达到的性能指标 序号 项目 单位 指标 1 干容重 kg/m³ 180250 2 抗压强度 MPa 0.20 3 抗拉强度 MPa 0.10 4 压剪粘接强度 MPa 0.05 5 乳化系数 0.5 6 线性收缩率 % 0.3 7 导热系数 W/(m·k) 0.0603 EPS外保温砂浆中各组分对性能的影响133.1聚苯颗粒对砂浆性能

18、的影响在EPS保温砂浆中，EPS颗粒占据了砂浆体积的80%以上。因而，EPS颗粒的粒径、容重及级配的不同对砂浆体系性能有着极大的影响。对于相同粒径的EPS颗粒，随着颗粒容重的增加，砂浆的抗压强度、抗拉强度、压剪粘结强度基本上都呈上升的趋势。这是因为对于相同粒径的EPS颗粒，容重较大的颗粒内部结构要比容重较小的密实，颗粒自身的强度要高些。并且容重较大的颗粒在砂浆中的稳定性要高于容重较小的颗粒，因而在保温砂浆凝结硬化的过程中，砂浆体系不易产生离析和分层等现象，硬化砂浆内部结构更加密实，强度自然要高些。对于容重相差不大的EPS颗粒，随着颗粒粒径的增大，EPS保温砂浆的抗压强度、抗折强度、压剪粘结强度

19、均呈下降的趋势。这是因为对于容重基本相同的EPS颗粒，粒径较小的颗粒与粒径较大的颗粒相比堆积要更加紧密，颗粒之间的空隙得到细化，有利与水泥浆体进行填充，砂浆结构更为密实。EPS颗粒容重对砂浆的干容重有较大影响，砂浆的干容重随着颗粒容重的增大而增大。但是EPS颗粒的粒径大小对砂浆干容重影响不大。由于采用的预发泡EPS颗粒自身是球形的，其空隙率与EPS颗粒堆积方式及级配有直接关系。相同粒径的球形颗粒，若它们中心排列成立方体形，则堆积最不紧密，空隙率为48%；若它们的中心成四面体形排列，则堆积最紧密，空隙率为26%。仅有一种粒径的集料，其颗粒间空隙最大，且空隙率只与堆积方式有关，与粒径大小无关。3.

20、2水泥对砂浆性能的影响 在本EPS保温砂浆中，水泥是最主要的胶凝材料，是除EPS颗粒外占用砂浆体系中最大体积的原料。不同标号的水泥，对配制EPS保温砂浆的性能，尤其是对力学性能会产生较大的影响。虽然早强型的水泥对保温砂浆的早期强度形成有所贡献，但是其水化硬化过后带来孔隙率大等负面效应将引起砂浆耐候性能与抗裂性能的下降。由于本保温砂浆将用于外墙外保温工程中，对耐候性能与抗裂性能有较高的要求，因此，不能采用早强型水泥配制保温砂浆。3.3可再分散乳胶粉对砂浆性能的影响由于EPS颗粒为憎水性高分子材料，要使其与水泥浆体的粘结紧密，提高保温砂浆体系中原材料的相容性，解决其颗粒表面的润湿性问题是至关重要的

21、。资料显示，粘结剂对无机和有机材料都具有较好的粘结性，是解决EPS颗粒与水泥浆体之问润湿结合的有效手段，在砂浆中掺加粘结剂可以明显改善砂浆的粘结能。在实际应用中，使用的粘结剂的不同品种及掺量多少都将直接影响到所配制的保温砂浆的和易性及力学性能。3.4保水剂对砂浆性能的影响在配制保温砂浆的过程中，由于EPS颗粒为憎水性的，其基本不具有吸水能力，而相对于EPS颗粒来讲，胶结料在砂浆中所占的体积要小的多，拌制过程中胶结料浸润所需的水量完全不能保证保温砂浆达到施工所要求的稠度。若不采用一些措施来解决保温砂浆的保水性问题，那么即使在拌制的时候可以通过一些手段尽量满足施工所需的工作性能，但是在施工进行的过

22、程中，由于砂浆保水性差，加之水泥与EPS颗粒之间的容重相差较大，就会出现泌水和离析现象，严重影响保温砂浆的实际使用性能。保水剂的掺加可以改善砂浆的流变性能，增加砂浆的和易性和工作性能但同时，保水剂的加入会对砂浆的力学性能产生一定的影响。考虑到保温砂浆和易性、施工性能与力学性能等多方面的因素，确定本保温砂浆中保水剂H的最佳用量为1.51.7kgm3。3.5聚丙烯纤维对砂浆性能的影响由于室外的大气环境远比室内环境恶劣的多，当保温砂浆用于外保温时，要受到风吹、日晒、雨淋及寒暑冻融等天气条件的严峻考验，因而对保温砂浆的耐候性的要求是非常高的。根据以往经验，砂浆抗裂性的好坏将直接影响到其耐候性的优劣，因

23、此在保证砂浆工作性的前提下，必须保证保温砂浆具有足够高的抗裂性。从以往的经验来看，对于普通的水泥砂浆来说，一般是在其中加入一定量的短切纤维来提高其抗裂性及抗冲击性。在砂浆中加入短切纤维可以有效控制砂浆内部微裂缝的生成及发展，提高砂浆的抗裂、抗渗及抗冻能力，增强砂浆的耐久性，其作用效果也是非常明显的。因此为了提高EPS保温砂浆的抗裂性，防止和尽量减少由于砂浆内部裂缝的出现而引起的砂浆开裂，应加入适量的短切纤维。在各个品种的短切纤维中，聚丙烯纤维的抗裂性能是较为优越的。同时，与其他品种的短切纤维相比，其耐碱性、分散性以及柔韧性等各方面的性能更适合于用来拌制低容重、高施工性要求的保温砂浆。3.6防水

24、剂对砂浆性能的影响 保护建筑物和结构不受外界湿气和水的侵入对其长期耐久性是十分必要的。EPS保温砂浆用于外墙外保温，应该具有较强的耐候性，这就要求其应具有较高的抗渗、防水能力。砂浆渗水的原因在于砂浆自身存在毛细孔和微裂缝、骨料与砂浆的粘结界面存在缝隙以及骨料内部存在微裂缝。提高抗渗性的方法很多，例如：采用级配良好的闭孔式原发聚苯颗粒做为骨料、添加聚丙烯纤维限制收缩等途径改善砂浆内部结构、提高砂浆的密实性和抗渗性，同时也考虑到借助高效的防水剂加强保温砂浆的抗渗防水性能。通过掺加防水剂，砂浆中可以生成孔的孔径变小、并变为封闭孔，孔彼此之间不相贯通，毛细管变得细小、曲折、分散，阻断渗水通道达到防水渗

25、入的目的。防水剂的种类很多，按主要成分不同大致分为有机质系、无机质系和混合系等，具体使用效果也因工作环境的不同而异。3.7膨胀剂对砂浆性能的影响 对用于外保温的EPS保温砂浆来说，抗裂性是其一个极为重要的性能指标，抗裂性能的好坏将直接影响到建筑物外墙的使用性能和美观。若砂浆抗裂性差的话，就极易出现开裂，从而导致耐候性与热工性能的降低。因此，除了采用聚丙烯纤维外，在保温砂浆的配制中还决定采用内掺膨胀剂的方法来提高砂浆的抗裂性能。3.8灰钙粉对砂浆性能的影响 为了提高保温砂浆在实际工程应用中的使用效果，现考虑在砂浆中添加灰钙粉来改善砂浆的和易性。资料显示，灰钙粉具有较为良好的保水性，同时将灰钙粉内

26、掺取代水泥加入砂浆中，可使水泥用量减少，对减少砂浆收缩，提高抗裂性有一定的好处。4 产品性能与各影响因素的关系104.1 吸水率与各影响因素的关系 吸水率与原料配方有直接关系其中水灰比是主要影响因素在水灰比较大，EPS、膨胀珍珠岩少量，外加剂适中的条件下，ETIM的吸水率较低少量，外加剂适中的条件下，ETIM的吸水率较低 4.2 抗压强度与各影响因素的关系 水灰比和EPS对ETIM的抗压强度影响最大，一般水灰比选在0.530.55之间，其抗压强度较大。如果需要降低抗压强度，则可稍微调高EPS的含量、降低水泥的掺量。外加剂和膨胀珍珠岩掺量适中。EPS的含量过高将对ETIM的和易性不利，造成施工困

27、难。 4.3 导热系数与各影响因素的关系 EPS是导热系数的主要影响因素。在水灰比适中、EPS量大、膨胀珍珠岩稍多条件下，ETI M的孔隙率较大。孔隙率越大，则其导热系数越低，ETIM保温隔热效果就越好。但若过多增加 EPS的掺量，则胶凝材料含量偏低，体系中将形成大量贯通的空隙，引起空气对流，反而导致导热系数增加。4.4 外加剂对砂浆性能的影响 外加剂的强烈分散作用可有效降低砂浆的用水量，改变水泥的水化进程，促进水化矿物晶体的成长，改善水泥石的孔结构，提高其密实度。由于外加剂的掺人，可使砂浆中水灰比有较大幅度的下降，因而水泥石的内部孔隙率也会有一定程度的减少，水泥石内部结构比较致密，砂浆抗压强

28、度显著提高，同时生成针状的钙矾石等胶凝产物嘲，因此，砂浆的耐久性能好。但外加剂价格昂贵，增加其用量必将增加产品的成本，不利于其推广使用。 5 结论1. EPS保温砂浆具有良好的和易性与粘聚性，可以满足正常条件下施工的要求；具有很高的粘结强度，正常情况下，不会出现空鼓、脱落现象；干缩较大，但因其韧性较高、抗裂性好，加之膨胀剂的补偿收缩作用，系统具有良好的抗裂性，不会发生明显的开裂；吸湿率、吸水率很低，软化系数较高，属于耐水性材料，且抗冻性好，所以EPS保温砂浆具有较高的耐候性，可以满足外保温的要求；具有良好的保温隔热性能1 。 2. EPS保温砂浆抗裂性优异，作外保温时，其外层只需做抗裂砂浆护面

29、即可，打破了外保温构造中，在保温材料层上做涂塑抗碱玻纤网格布增强聚合物水泥砂浆保护层的传统工法，降低了工程造价22。 3.EPS保温砂浆外保温系统具有良好的热工性能，系统稳定性好，良好的抗裂性，能够简化施工构造、节约工程造价，提高施工效率，具有优越的经济性能，并且对外墙基层缺陷具有弥补作用13。 4. EPS保温砂浆产品属科技密集型产品，会为产品生产、工程应用等环节产生较大的经济利润，带来较高的经济收益，而且能通过税收的形式为社会创造巨大贡献，能降低建筑的使用能耗，能带动该地区商品砂浆产业的发展，为建材行业开发了新的轻骨料资源，具有较高的经济效益。同时，EPS 保温砂浆产品具有较高的社会效益7。 参考文献 1 杨凯.聚苯颗粒保温砂浆的研制与工程应用D.重庆大学,2006-04-01 2 缪建华, 沈新平.HL节能型建筑外墙保温砂浆在工程中的应用J. 江苏建筑2002(4):38-393 周庆凡.世界能源开发