玻化微珠保温系统研究

玻化微珠是一种酸性玻璃质溶岩矿物质（松脂岩矿砂）型环保型新型无机轻质绝热材料，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，除具有质轻、保温、绝热、防火的优异性能外，还具有不燃烧，强度高，吸水率低，易和性好、使用寿命长的优点，是一种具有高性能的新型无机轻质绝热材料。其主要化学成份是Si02、AI203、CaO，粒径为0.1～2mm，容重50～100kg/m3，导热系数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1200℃。帛画位置呈不规则球状颗粒，内部为多孔空腔结构，表面玻化封闭，光泽平滑，理化性能十分稳定。因其众多优良特性，可替代粉煤灰漂珠、玻璃微珠、膨胀珍珠岩、聚苯颗粒等诸多传统轻质骨料在不同制品中的应用，可广泛用于工业、农业、建材、化工、冶炼、轻工等诸多领域。
现在，玻化微珠被广泛应用于生产墙体保温材料的干混砂浆中，取得了良好的经济效益和社会效益。
1 玻化微珠的产生及其特性
由于表面玻化时形成一定的颗粒强度，所以玻化微珠理化性能十分稳定，耐老化耐候性强，具有优异的绝热、防火、吸音性能，故适合在诸多领域中作轻质填充骨料和绝热、防火、吸音、保温材料。在建材行业中，用玻化微珠作为轻质骨料，可提高砂浆的和易流动性和自抗强度，减少材性收缩率，提高产品综合性能，降低综合生产成本。在轻质干混砂浆（保温型、砌筑型、抹面型）应用中，用玻化微珠替代传统的普通膨胀珍珠岩和聚苯颗粒作干混保温砂浆轻质骨料，克服了膨胀珍珠岩吸水性大、易粉化，在料浆搅拌中体积收缩率大，易造成产品后期强度低和空鼓开裂等现象，同时弥补了聚苯颗粒有机材料易燃、防火性能差、高温产生有害气体和耐老化耐候性低、施工中反弹性大等缺陷，提高完善了保温砂浆的综合性能和施工性能。
2 玻化微珠主要作用
采用玻化微珠为轻质绝热骨料的单组份保温型干混砂浆，通过大量的工程应用证实其不仅在墙体保温要求上符合国家相关建筑节能标准[4，5]，而且单组份保温型干混砂浆保证了产品质量的稳定性，克服了双组份或多组份保温砂浆在现场配合时的质量不稳定性。
其次，产品粘结强度高，早期强度提高快，明显优于以聚苯颗镣普通珍珠岩为轻质骨料的保温砂浆，缩短了二次抹灰时间，提高了施工效率。
再次，良好的保水性和抗裂性，在各种基材的墙体上不需浇水或界面处理，可直接干抹于墙面上，不空鼓、不开裂，大大提高了施工效率和综合性能，降低工程成本。特别是在夏热冬冷和夏热冬暖地区使用，将会产生极好的社会效益和经济效益[6]。
总之，保温型干混砂浆在我国建筑节能领域中有着极大的市场区域和发展前景。在耐火材料行业中，利用玻化微珠替代粉煤灰漂珠，生产轻质耐火保温砖和异型浇铸料，在化工行业中，利用玻化微珠作为密实调节剂，在冶炼行业替代珠光砂等方面，均取得了很好的社会和经济效益。
3 玻化微珠保温保温系统
玻化微珠保温砂浆是将玻化微珠、粘结剂(水泥、石膏等)以及多种添加剂在工厂进行优化配比，经过专用搅拌设备均匀混合而成的干粉散料。玻化微珠保温砂浆是一种无机绝热保温材料，具有优异的保温、隔热性能和防火、耐老化性能，可广泛应用于新旧建筑物墙体保温工程，有效改善室内热环境，涂抹在外墙上强度高、不空鼓开裂，并且非常易于操作，现场施工加水搅拌即可使用，可直接施工于干状墙体上，施工性能好。在性能上克服了膨胀珍珠岩轻骨料吸水性大、易粉化，在施工中体积收缩率大，易造成产品后期强度低和空鼓开裂，降低保温性能等现象；同时又弥补了聚苯颗粒有机材料易燃、火性差、高温产生有害气体和耐老化、耐侯性低以及和易性差、施工中反弹性大等缺陷，大大提高了干粉保温砂浆的综合性能和施工性能[7]。
3.1 玻化微珠的特性
轻骨料玻化微珠是一种无机物玻璃质矿物材料，是由火山岩粉碎成矿砂，经过特殊膨化烧法加工而成，产品呈不规则球状体颗粒，内部为空腔结构，表面玻化封闭，理化性能稳定，具有质轻、隔热防火、耐高低温、抗老化、吸水率小等优良特性。可替代粉煤灰漂珠、玻璃漂珠、普通膨胀珍珠岩、聚苯颗粒等诸多轻质骨料在不同制品中应用，是一种环保型高性能无机轻质绝热材料嗍 玻化微珠的物理性能见表l[7]。
表 1 玻化微珠的物理性能
测试项目 量化单位 性能
粒　　度 mm 0.5-1.5
容　　重 Kg/m3 80-130
导热系数 W/m﹒k 0.032-0.045
漂 浮 率 % ≥98
表面玻化率 % ≥95
吸水率(真空抽滤法) % 20～50
1 MPa压力的体积损失率 % 38～46
耐火度 ℃ 1280～1360
使用温度 ℃ 80
玻化微珠保温砂浆的性能玻化微珠的级配是指各级粒径的玻化微珠颗粒的分配情况。玻化微珠的级配对保温砂浆的工作性能及强度都有影响。良好的颗粒级配，可以用较小的水泥用量，较少的用水量配制出流动性好，保水性好的砂浆混合料，并在相应的成型条件下得到密实均匀的砂浆[7，9]。
在进行保温砂浆的研制时，考虑了不同轻重、不同颗粒级配的玻化微珠对砂浆性能的影响，纤维与水泥基材的相互作用及引气剂掺量对砂浆性能的影响，并利用规格化的正交表，对选定的因素，进行正交试验设计，合理安排试验[8]，成功研制出了新型的保温砂浆。所研制的玻化微珠保温砂浆性能如表2所示。
测试项目 量化单位 性能要求
干密度 Kg/m3 ≤300
湿密度 Kg/m3 ≤680
抗压强度 kPa ≥300
抗拉强度 kPa ≥150
粘结强度 kPa ≥100
导热系数 W/m•k ≤0.06
线性收缩率 % ≤0.3
软化系数 % ≥0.6
燃烧性能 — A级
放射性
（放射性核素比活度） 内照射指数（IRa）
外罩设置数（IY） ≥1.0
≤1.3
凝结时间 初凝时间/h
终凝时间/h ≤1.0
≤2.0

表2 玻化微珠保温砂浆的性能
3.2 玻化微珠保温砂浆系统的设计
玻化微珠保温砂浆墙体保温系统由界面砂浆粘结层、玻化微珠保温砂浆保温层、抗裂砂浆、耐碱网布增强薄抹面层和涂料饰面层构成(见图1)[8]。
对玻化微珠保温砂浆外墙体进行内、外保温设计时，应优先选用外保温系统。当墙体平均传热系数无法满足限值要求时，宜选用内外复合保温。玻化微珠保温砂浆外墙保温系统的构造设计，应根据建筑物体形系数、窗户类型、基层墙体等情况，应用热工计算原理、法且满足国家节能65%标准要求，通过热工计算确定，并且要考虑玻化微珠保温砂浆质量安全，便于施工操作。同时玻化微珠保温砂浆作为涂抹式保温系统的一种应考虑涂抹式保温系统的构造要求，应做好密封和防水构造设计，重点部位应有详图。对于一些对保温隔热有特殊要求的建筑物如冷库等，当外抹玻化微珠保温砂浆100mm无法满足要求时，应增设玻化微珠保温砂浆内保温层[9]。
外墙的传热系数采用平均传热系数值计算，即按面积加权法求得的传热系数 ，主要是必须考虑围护结构周边混凝土梁、柱、剪力墙等热桥的影响。
外墙外保温系统必要时应设置抗裂分格缝。水平抗裂分格缝宜按楼层设置；垂直抗裂分格缝宜按墙面面积设置，在板式建筑中不宜大于30m，在塔式建筑中可视具体情况而定，宜留在阴角部位。玻化微珠保温砂浆单面保温层设计厚度不宜大于100mm。抗裂砂浆抹面层设计厚度宜为4～6ram[10]。
为保证基层和界面砂浆不受冻融破坏，基层表面温度应高于0℃。对窗台、女儿墙、阳台、雨篷等可能出现积水情况的水平或倾斜部位应增设表面防水层。
3.3 玻化微珠保温系统的施工
3.3.1 工艺流程
玻化微珠保温砂浆现场操作的工艺流程为：基层墙面清理→吊垂直、套方、弹抹灰厚度控制线→涂刷界面砂浆→做灰饼、冲筋→抹玻化微珠保温砂浆→弹分格线、开分格槽→保温层验收→抹抗裂砂浆同时压入耐碱网布[11]。
3.3.2 作业条件
为保证工程质量和工程正式施工打好基础。基层的处理应符国家或地区相关标准。表面应将表面浮灰、油污、隔离剂及墙角杂物清理干净，大于10mm的凸出物应剔除铲平。外墙面上的门窗框、雨水管卡、预埋铁件、设备穿墙管道等应提前安装完毕，并预留出外保温层的厚度，缝隙处应按规定嵌塞。
因为较厚的保温层材料干燥速度慢，在不干燥的保温层上抹面层后，会造成玻化微珠保温砂浆保温系统抗拉性能、耐冻融性能变差，故当施工环境温度低于5℃时，现场应采取冬期施工措施。夏季应避免阳光暴晒。严禁雨天、雪天和五级风及其以上时施工。
3.3.3 材料配制和施工要求
各种材料配制时应注意材料无污染，以避免因此影响配合比的准确性；配制时还应注意材料的加入次序，在施工时应严格遵守，不应颠倒。
界面砂浆的配制按界面剂：中细砂(干)：水泥=1：1：1(质量比)，先加入界面剂，再加入中细砂和水泥，搅拌均匀成浆状[12]。
玻化微珠保温砂浆的配制按料浆需用水：干粉料= 0.85～1.1：1：1(质量比)，先将水加入搅拌容器中，再将玻化微珠保温砂浆干粉料放入搅拌容器中，搅拌3～5min，使料浆成均匀膏状体，即可使用。料浆必须随配随用，配制好的料浆需在1h内用完并不得回收落地料再二次加水使用[12]。