麻建鎖，蔡煥琴，白潤山，周苗苗

（河北建筑工程學院 土木工程學院，河北 張家口 075000）

?；⒅?莫來石保溫裝飾一體化板試驗研究

麻建鎖，蔡煥琴，白潤山，周苗苗

（河北建筑工程學院 土木工程學院，河北 張家口 075000）

以玻化微珠為保溫材料，莫來石為主要裝飾材料，采用連續(xù)澆筑的方法，制得防火、保溫、裝飾良好的保溫裝飾一體化板。試驗結果表明，制備保溫材料的最佳配比為：m（水泥）∶m（?；⒅椋胢（膠粉）∶m（纖維素）∶m（聚丙烯纖維）=180∶160∶6∶2∶1；制備裝飾材料最佳配比為：m（莫來石）∶m（水泥）∶m（玻化微珠）∶m（膠粉）∶m（纖維素）∶m（顏料）=100∶60∶15∶5∶0.6∶10，制得的保溫裝飾一體化板的表觀密度為361 kg/m3，導熱系數為0.06 W/（m·K），吸水率小于7%，28 d抗壓強度為3.2 MPa，滿足外墻保溫節(jié)能要求。

?；⒅椋荒獊硎?；保溫裝飾一體化板；制備技術

0 前言

隨著墻體結構保溫裝飾一體化技術的發(fā)展，裝飾材料、保溫材料和墻體的同壽命至關重要，現有的保溫裝飾一體化板采用膨脹聚苯板、擠塑聚苯板、聚氨酯和酚醛保溫板等為保溫層，以氟碳金屬漆、氟碳色漆、仿石材為裝飾層等，這些保溫裝飾一體化板的共同特點是利用有機保溫材料作為保溫層，防火性能差，裝飾材料的耐久性大多達不到與結構同壽命的要求。同時隨著墻體預制技術發(fā)展，預制墻體的反打工藝為墻體結構的新型保溫裝飾一體化發(fā)展提供了可能，為無機保溫材料和無機裝飾材料的結合提供了發(fā)展方向。

保溫裝飾一體化板與傳統(tǒng)保溫裝飾系統(tǒng)相比，成本較低，適合大面積推廣應用，發(fā)展新型保溫裝飾一體化板具有重要意義。將墻體建筑材料結構一體化作為重點考慮的長壽命自保溫功能型材料的研發(fā)并不多見[1]。?；⒅轭惐匕宀木哂休p質高強、保溫隔熱、耐火耐候、粘結強度高、施工便捷、防火等級可達到A級等優(yōu)點[2]。莫來石為鋁硅酸鹽礦物，具有耐火度高、抗熱震性好、抗化學侵蝕、抗蠕變、荷重軟化溫度高、體積穩(wěn)定性好、電絕緣性強等性質，是理想的高級耐火材料[3]。針對我國保溫裝飾板的現狀，筆者探索應用無機保溫材料和無機裝飾材料的結合，研發(fā)一種防火性能突出、保溫裝飾效果良好、耐久性優(yōu)越的保溫裝飾一體化板，并進行試驗分析，實現墻體保溫、裝飾同壽命。

1 材料性能試驗

1.1 原材料

?；⒅椋撼什灰?guī)則球狀顆粒，表面?；忾]，粒徑為0.5～2 mm，北京巨能興業(yè)科技發(fā)展有限公司生產，其性能指標見表1。

表1 玻化微珠的主要性能指標

莫來石：采用鄭州向翔宇鑄造材料有限公司生產的200目莫來石粉，其耐火度高、膨脹系數小，熱化學穩(wěn)定性好，主要成分和性能指標見表2。

表2 莫來石粉的主要成分和性能指標

膠粉：采用河南惠康實業(yè)總公司生產的SP1026乳膠粉，固含量為（99±1）%，灰份為（12±2）%，最低成膜溫度為0℃，玻璃化溫度為-2℃。

羧甲基纖維素：HL8，河南惠康實業(yè)總公司生產，代替度≥0.6，純度≥（55±2）%，黏度500～600mPa·s，粒度（60目）≥80%，干燥減量≤10%。

聚丙烯纖維：河南惠康實業(yè)總公司生產的6～12 mm聚丙烯纖維，纖維直徑10～40 μm，密度910 kg/m3，抗拉強度≥300 MPa，楊氏彈性模量≥3500 MPa。

水泥：采用宣化金隅水泥廠生產的P·O42.5水泥。

顏料：采用天津市正中宏華化工有限公司生產的氧化鐵顏料。

防水劑：采用佛山盈智有機硅材料有限公司生產的甲基硅酸鈉防水劑。

1.2 配合比設計及材料制備

保溫材料配合比設計需要確定的關鍵因素是玻化微珠摻量，因?；⒅閾搅康亩嗌贈Q定一體化板的保溫性能，而且?；⒅楸旧頉]有粘結性能，實現保溫材料的成型十分重要。保溫材料以玻化微珠為輕質骨料和保溫材料，以水泥、膠粉為膠粘劑，同時摻加適量的纖維素、聚丙烯纖維，采用試配方法，通過單因素試驗調整玻化微珠摻量，確定各原料的最佳摻量。保溫材料的成型工藝采用澆筑振搗成型工藝，在成型過程中控制好澆注料的稠度，盡量實現在很小的外加震動下就可以成型。具體保溫材料試驗配合比見表3。

表3 保溫材料試驗配合比

裝飾材料以莫來石為主要裝飾材料，以水泥、膠粉為膠粘劑，以少量玻化微珠為骨料，同時摻加適量的纖維素和顏料。采用試配方法，固定莫來石和纖維素摻量，通過多因素試驗調整其它原料摻量，確定各原料的最佳摻量。采用澆筑振搗成型方法。具體裝飾材料試驗配合比見表4。

表4 裝飾材料試驗配合比

1.3 測試方法

依據GB/T 5486—2008《無機硬質絕熱制品試驗方法》，將保溫材料制成尺寸為100 mm×100 mm×100 mm的試樣，分別進行表觀密度、抗壓強度測試，抗壓強度采用YAW-100電液式壓力試驗機測試。將保溫材料制成尺寸為240 mm×100 mm×30 mm的試樣，采用DKZ-5000型電動抗折實驗機對試樣進行抗折強度的測試。依據GB/T 10295—2008《絕熱材料穩(wěn)態(tài)熱阻及有關特性的測定熱流計法》，使用JTKD-1快速導熱儀測量導熱系數，JTKD-1快速導熱儀的測量精度為5%。

將裝飾材料制成尺寸為100 mm×100 mm×100 mm的試樣，分別進行表觀密度和抗壓強度的測試，所用儀器與保溫材料試驗相同。將顏料添加到裝飾材料中，根據經驗和初期試驗結果，確定顏料摻量為莫來石質量的10%。

2 材料性能試驗結果與分析

2.1 保溫材料的性能測試結果（見表5）

表5 保溫材料的性能測試結果

從表5可以看出，隨著?；⒅閾搅康脑黾樱夭牧系拿芏群蛯嵯禂禍p小，抗壓強度和抗折強度降低。但從試驗現象和結果來看，當?；⒅閾搅看笥?60g時，出現明顯的粘結問題，相對來說，水泥的摻量不足，對玻化微珠的粘結不夠，而且導熱系數下降不明顯。綜合考慮，玻化微珠摻量選擇160 g。

2.2 裝飾材料的性能測試結果

固定其它原料用量不變，分別研究水泥、?；⒅椤⒛z粉摻量對裝飾材料性能的影響，結果如圖1～圖3所示。

圖1 水泥摻量對裝飾材料性能的影響

從圖1可以看出，在其它原料不變的條件下，隨著水泥摻量的增加，水泥與莫來石的質量比增大，試樣的表觀密度逐漸減小，抗壓強度提高。這是由于隨著水泥的水化和凝結硬化的進行，試樣更加致密，強度提高。綜合考慮，水泥最佳摻量為莫來石質量的60%。

圖2 ?；⒅閾搅繉ρb飾材料性能的影響

從圖2可以看出，隨著?；⒅閾搅康脑黾樱嚇拥谋碛^密度和抗壓強度均逐漸減小。但?；⒅閾搅繛槟獊硎|量的20%及以上時，所制得的試樣的粘聚性差。這是由于?；⒅楸旧淼膹姸鹊汀⒈碛^密度小、沒有粘結性，?；⒅樽鳛檠b飾材料的粗骨料，起到防止板材開裂的作用。綜合考慮，玻化微珠最佳摻量為莫來石質量的15%。

圖3 膠粉摻量對裝飾材料性能的影響

從圖3可以看出，隨著膠粉摻量的增加，試樣的表觀密度和抗壓強度均逐漸增大，但抗壓強度增長幅度較小。這是由于膠粉在裝飾材料中起到粘結作用，使裝飾材料更密實。而所摻膠粉的質量僅占莫來石質量的3%～9%，綜合考慮，膠粉最佳摻量為莫來石質量的5%。

3 保溫裝飾一體化板的設計及其制備

3.1 保溫裝飾一體化板的設計

依據保溫材料和裝飾材料的試驗結果，分別制備保溫材料和裝飾材料的混合料，只需確定出保溫層和裝飾層的厚度，即可制備保溫裝飾一體化板。依據GB 50189—2005《公共建筑節(jié)能設計標準》，寒冷地區(qū)外墻的傳熱系數應不大于0.60 W/（m2·K），當保溫材料的配比選擇BW6時，即保溫材料導熱系數為0.06 W/（m·K），計算得出保溫層的厚度為100 mm，裝飾層的厚度可取為5～10 mm。

3.2 保溫裝飾一體化板的制備

該新型保溫裝飾一體化板的制備工藝與現有保溫板材的模壓成型工藝不同，直接采用澆筑振搗成型技術，經連續(xù)澆筑的方法制備?；⒅槟獊硎匮b飾一體化板材。本成型工藝制備簡單，保溫裝飾一體化板材的制備步驟如下：

（1）將裝飾層原料水泥、莫來石、玻化微珠、膠粉、纖維素和顏料按質量配比混合，攪拌1～2 min，攪拌均勻，然后加入適量的水，攪拌3～5 min，攪拌均勻待用。

（2）將裝飾拌合物攤鋪在刷有隔離劑的的模具中，控制裝飾層厚度為6 mm，使表面平整。

（3）將保溫層原料?；⒅椤⑺?、膠粉、纖維素和聚丙烯纖維按質量配比混合，攪拌1～2 min，攪拌均勻，然后加入適量的水，攪拌3～5 min，攪拌均勻待用。

（4）將保溫層拌合物攤鋪在裝飾上表面并適當振搗，將模具注滿，使表面平整。

（5）在常溫下養(yǎng)護24～48 h，拆模后需要用塑料薄膜包裹養(yǎng)護，再常溫靜置養(yǎng)護7 d。

（6）將防水劑原液用水稀釋10～15倍，在制得的一體化板的裝飾面，用抹布、海綿、毛刷、滾筒和噴霧器等涂刷或噴涂防水劑，表面未干前再涂刷或噴涂第2遍。

制得的保溫裝飾一體化板保溫層厚100 mm，裝飾層厚6 mm，測得表觀密度為361 kg/m3，導熱系數為0.06 W/（m·K），吸水率為7%，28 d抗壓強度為3.2 MPa，滿足建筑外墻節(jié)能要求。

4 結論

（1）保溫材料的最佳配比為：m（水泥）∶m（?；⒅椋胢（膠粉）∶m（纖維素）∶m（聚丙烯纖維）=180∶160∶6∶2∶1。

（2）裝飾材料的最佳配比為：m（莫來石）∶m（水泥）∶m（?；⒅椋胢（膠粉）∶m（纖維素）∶m（顏料）=100∶60∶15∶5∶0.6∶10。

（3）制得的保溫裝飾一體化板保溫層厚100 mm，裝飾層厚6 mm，測得密度為361 kg/m3，導熱系數為0.06 W/（m·K），吸水率為7%，28 d抗壓強度為3.2 MPa，滿足保溫裝飾一體化板的保溫節(jié)能要求。

（4）現階段，預制裝配式混凝土結構房屋興起，可利用墻板反打工藝制作結構保溫裝飾一體化板材，有良好的推廣前景。該保溫裝飾一體化板材的采用連續(xù)澆筑，振動成型外加養(yǎng)護的制備方法，制備工藝簡單，適合批量生產。

（5）采用無機保溫材料和無機飾面材料的結合，為新型保溫裝飾一體化板的研發(fā)提供了新的方向。

[1] 于蕾，張君，王振波，等.纖維水泥板-泡沫混凝土復合塊體力學性能研究[J].新型建筑材料，2015，42（7）：48-52，57.

[2] 曹銘真，李珠，劉元珍，等.玻化微珠發(fā)泡保溫板正交試驗研究[J].施工技術，2013，42（16）：79-82.

[3] 陳冬，陳南春.莫來石的研究進展[J].礦產與地質，2004，18（1）：52-54.

Experimental study on vitrified beads mullite insulation decorative integration board

MA Jiansuo，CAI Huanqin，BAI Runshan，ZHOU Miaomiao
（School of Civil Engineering，Hebei University of Architecture，Zhangjiakou 075000，China）

With vitrified beads as insulation materials and mullite as the main decorative material，the good fireproof，insulation decorative integration board is obtained by the method of continuous pouring.The test results showed that the optimum dosage for the preparation of insulation materials was cement∶vitrified beads∶powder∶cellulose∶polypropylene fibers=180∶160∶6∶2∶1，the best content for the preparation of the decorative materials was as follows：mullite∶cement∶vitrified beads∶powder∶cellulose∶pigment=100∶60∶15∶5∶0.6∶10.The obtained insulation decorative integration board hasthe apparent density of 361 kg/m3，the thermal conductivity of 0.06 W/（m·K）and a water absorption of less than 7%，compressive strength of 3.2 MPa，meating the external wall thermal insulation and energy-saving requirement.

vitrified beads，mullite，insulation decorative integration board，preparation technology

TU525.2

A

1001-702X（2016）08-0005-03

河北省自然科學基金資助項目（E2012404004）；河北省高?？茖W技術研究重點項目（ZH2012085）

2016-02-18；

2016-03-27

麻建鎖，男，1963年生，河北保定人，教授。