建筑保溫隔熱材料的研究及應用進展論文
摘 要：保溫隔熱材料近年來發(fā)展迅速，在墻體方面得到大量應用。文章將分析我國保溫隔熱墻體材料的應用現(xiàn)狀，并以磷石膏基的干混砂漿保溫材料為例，展開了詳細研究。
關鍵詞：建筑；保溫隔熱材料；磷石膏；應用
進入21世紀后，自然資源受到了大量的開發(fā)利用，導致能源緊缺，資源危機已越來越嚴重。建筑節(jié)能是一種有效的節(jié)能方式，因此，保溫隔熱現(xiàn)已成為社會大眾廣泛關注的話題之一，開發(fā)并應用高效的保溫隔熱墻體材料是保證建筑節(jié)能的行之有效方法。
1 我國保溫隔熱墻體材料的應用現(xiàn)狀
磷石膏在建筑制品（石膏板、石膏砌塊）、土壤改良、水泥工業(yè)等領域均有應用。其中，通過將磷石膏、其他膠凝材料（水泥、礦渣等）及輕質骨料復合制備綠色墻體保溫材料，不但可利用大量磷石膏工業(yè)廢渣，而且具有顯著的節(jié)能環(huán)保意義，逐漸成為磷石膏資源有效利用的途徑之一。
2 以磷石膏基的干混砂漿保溫材料制備工藝研究
2.1 原材料
本實驗磷石膏比表面積為92m2/kg。磷石膏主要組成為CaSO4以及少量的F、P等雜質。礦渣為某鋼鐵集團生產的高爐礦渣，比表面積為420m2/kg。水泥型號為P.O42.5。膨脹珍珠巖，松堆密度為55-65kg/m3，粒度為0.2-2mm；聚羧酸減水劑，減水率為28%；羥乙基纖維素醚，相對分子質量為6萬；河沙，細度模數(shù)為2.6，含泥量小于1%；聚丙烯腈纖維，密度為0.91-0.98g/cm3，長度為25-38cm，直徑為0.8-1.1mm，抗拉強度≥350MPa，斷裂伸長率≤30%。
2.2 試驗方案
2.2.1 磷石膏預處理。磷石膏中還有F、P等雜質，會引起水泥的凝結時間異常，因此需要進行預處理。文章的預處理包括水洗、石灰中和、粉磨、烘干等工藝。將一定量的水加入磷石膏，攪拌均勻，去掉表面雜質液體，靜置陳化一段時間，除去上層清液，加入生石灰（CaO），將泥漿倒入球磨機進行濕磨，再進行烘干處理。
2.2.2 磷石膏基保溫砂漿的制備。通過對磷石膏基砂漿的膠凝材料（水泥、磷石膏、礦渣）組成進行優(yōu)化設計，研究膠凝材料組成、輕質骨料摻量、外加劑種類等因素對保溫砂漿性能的影響規(guī)律，確定大摻量磷石膏基保溫砂漿的配合比，其中砂的摻量固定為膠凝材料總質量的30%。
2.3 磷石膏預處理工藝對砂漿性能的影響
2.3.1 CaO摻量對磷石膏基砂漿的影響。在磷石膏中添加磷石膏質量10%水泥、30%礦渣、15%細砂，水膠比為0.5，組成磷石膏基砂漿，再在磷石膏基砂漿中添加磷石膏質量0、2%、4%、6%、8%的CaO進行試驗，試件尺寸為40mm×40mm×160mm，成型后在標準條件下養(yǎng)護7d測其抗壓強度（試驗結果見圖1）。石灰對磷石膏基砂漿抗壓強度的影響規(guī)律相似。試驗結果表明，CaO的加入能夠中和磷石膏中的雜質（如磷、氟等），提高磷石膏砂漿的強度，但CaO過量，在磷石膏基砂漿中則有可能存在殘留的CaO，在后期與水形成Ca（OH）2，產生體積膨脹，會對試件的強度產生不利影響。
2.3.2 比表面積對磷石膏基砂漿的影響。對磷石膏進行粉磨處理，研究磷石膏的粉磨性能及比表面積與磷石膏基砂漿強度之間的關系。結果表明，隨粉磨時間延長，磷石膏比表面積增大，表現(xiàn)出較好的易磨性，當比表面積達到648m2/kg時，繼續(xù)增加粉磨時間比表面積提升不明顯；隨磷石膏比表面積提高，磷石膏基砂漿的抗壓強度逐漸提升，表明磷石膏的活性隨比表面積增加而提高。
3 磷石膏基保溫砂漿性能研究
磷石膏基保溫砂漿試驗結果見表1。加入水泥和礦渣后，其凝結時間略有提高，加入檸檬酸鈉后，凝結時間大幅提高，初凝時間達到了66min，終凝時間為80min，具有較好的施工可操作性能。這是由于檸檬酸鈉與Ca2+反應，生成難溶的檸檬酸鈣，降低了體系中Ca2+的濃度，使更多的石膏溶解而不形成結晶，從而使凝結時間延長。加入水泥和礦渣粉后，相當于反應更為迅速的半水石膏含量降低，因此凝結時間略有提高。加入纖維素醚和聚丙烯纖維后，磷石膏基保溫砂漿的均質性顯著提高，均質性指數(shù)從20.3%降低至3%左右。這是由于膨脹珍珠巖密度低，與磷石膏砂漿混合后，膨脹珍珠巖會漂浮于磷石膏砂漿的表面。膨脹珍珠巖在機械力作用下得到充分分散，纖維素醚和聚丙烯纖維的加入增加了漿體的黏度，對膨脹珍珠巖產生一個黏滯阻力，抵消了部分膨脹珍珠巖的浮力，因此，磷石膏基保溫砂漿的均質性大幅提高。
由于膨脹珍珠巖的強度較低，在荷載作用下，材料首先在膨脹珍珠巖及膨脹珍珠巖與膠凝材料的界面處發(fā)生破壞。配比制備的磷石膏基保溫砂漿的抗折強度達到2.1MPa，抗壓強度達到6.5MPa，導熱系數(shù)達到0.073W/（m·K），滿足保溫砂漿的使用要求。通過勻質性研究，避免了由于膨脹珍珠巖上浮而導致的材料離析，在導熱系數(shù)相同的情況下，提高了磷石膏基保溫砂漿的強度。
4 以磷石膏基的干混砂漿保溫墻體材料在建筑工程中的應用發(fā)展
我國已有以磷石膏為主料生產建筑石膏板、石膏粉和水泥緩凝劑等的成熟技術和工藝，但由于生產工藝復雜、產品質量不達標、經濟附加值不高，導致企業(yè)的積極性不大，而石膏基砌塊在全框架結構建筑上使用極其廣泛，是最常用的建筑單元結構材料之一，特別是高強度石膏基砌塊屬國家亟待發(fā)展的產品之一，具有很好的市場前景，同時石膏建材具有的阻燃性，也被建筑界看好。磷石膏和天然石膏一樣，由于結晶水的存在，遇高溫后釋放出來，可起到降溫阻燃的作用，并且還可借助于特殊工藝，獲得高性能石膏基建筑材料。現(xiàn)在石膏砌塊技術在不斷的完善之中，隨著時間的推移，將逐漸被市場認可，必將成為磷石膏資源化利用的一個重要的轉折點和發(fā)展方向。
5 結語
為了更好地實現(xiàn)建筑節(jié)能，作為建筑工程的技術人員，要加強新型建筑保溫材料的應用，例如以磷石膏基的干混砂漿保溫墻體材料，其均質性和保溫隔熱性都較強，能夠很好的實現(xiàn)墻體保溫，保證建筑工程的節(jié)能施工。
參考文獻
[1] 劉榮，高文元.新型建筑保溫隔熱材料的研究及應用進展[J].中國陶瓷工業(yè)，2013，20（05）：25-28.
[2] 劉琨.無機建筑節(jié)能墻體保溫隔熱材料的應用研究[J].建筑知識：學術刊，2013（B06）：316.
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