CN102359237B

CN102359237B - 无机玻化微珠外墙外保温系统

Info

Publication number: CN102359237B
Application number: CN 201110251829
Authority: CN
Inventors: 许立; 杜德昌; 田荣涛; 杜守乾; 陈军武; 陈强; 邓德荣; 张晓华; 汪润; 杜守印
Original assignee: XINYANG JINGU BUILDING ENERGY-SAVING INSULATION ENGINEERING Co Ltd
Current assignee: XINYANG JINGU BUILDING ENERGY-SAVING INSULATION ENGINEERING Co Ltd
Priority date: 2011-08-30
Filing date: 2011-08-30
Publication date: 2013-07-17
Anticipated expiration: 2031-08-30
Also published as: CN102359237A

Abstract

本发明涉及一种无机玻化微珠外墙外保温系统。它包括界面层、无机玻化微珠保温层、抗裂砂浆罩面层和饰面层，制备所述无机玻化微珠保温层的无机保温砂浆是由玻化微珠和粉料按0.6～0.8:1的重量比组成，该粉料含水泥200～300份、粉煤灰200～250份、乳胶粉8～10份、聚丙烯纤维0.8～1.6份、氢氧化钙60～100份、木质纤维2～6份、憎水剂2～4份、HPMC6～8份、改性聚氧化乙烯2～5份、膨润土0.4～0.6份。本发明保温砂浆的材料密度、导热系数、蓄热系数、收缩率以及强度等各性能指标优于一般玻化微珠保温砂浆；本系统在导热系数、抗压强度等方面有较大优势，能很好解决保温系统保温、耐候、持久问题。

Description

无机玻化微珠外墙外保温系统

技术领域

本发明涉及一种外墙外保温系统，具体涉及一种无机玻化微珠外墙外保温系统。

背景技术

自20世纪70年代世界能源危机以来，各国都十分重视节约能源问题，从而兴起了世界性的节能运动。进入21世纪，世界建筑科学技术突飞猛进，房屋建筑快速发展，而且建筑能耗在各国总能耗中所占的比例很大，达到了30%左右。随着能源的日益紧张，建筑节能和环境保护要求的不断提高，世界各国对建筑节能技术给予了充分的重视。在建筑设计和施工、新型建筑保温材料的开发和应用、建筑节能法规的制定和实施、建筑节能产品的认证和管理等方面，各种节能政策、措施不断出台，各种节能的新技术、新工艺不断被接受并广泛地应用于实践中。

外墙外保温技术具有能显著降低K传热系数值、消除热桥、防止内墙结露、保持室内气候平稳、节约室内空间、保护建筑物外墙、延长建筑物使用寿命，以及为建筑物提供美观的外立面效果等特点，已逐步成为围护结构保温的主要途径和主流技术。外墙外保温体系起源于欧洲，19世纪70年代初第一次能源危机以后得到重视和发展，以欧洲的体系比较领先。目前，欧美国家的外墙保温系统已基本形成了健全的、系统的规范标准体系，如2000年欧洲技术许可审批组织EOTA发布了名称为《带抹灰层的墙体外保温复合体系技术许可》(ETAGO04)的标准。这个标准是欧洲外墙外保温体系几十年来成功实践的技术总结和规范。再如欧盟标准EOTAETAG004《带有饰面层的外墙外保温系统》，美国标准ICBOAC24《外墙外保温及饰面系统的验收规范》等。

在欧美国家广泛应用的外墙外保温体系主要为外贴保温板薄抹灰方式。它具有阻燃型的膨胀聚苯板和不燃型的岩棉板两种保温材料，它们均以涂料为外饰层。从建筑保温材料的材质和品种上看，以聚苯乙烯为主要原料的保温材料研究相对广泛，但绝大部分都集中在板材领域，如聚苯板等。虽然聚苯板作为保温材料在使用中具有良好的保温效果，但由于板材的特点使得聚苯板在施工中与主体联结时是以点固定为主、面固定为辅，板材之间要进行必要的拼接、黏结，因此不适应外形较复杂的建筑物，且施工工艺较复杂、综合成本高。同时，由于聚苯板的憎水性与常规的亲水性材料不相适应，导致其面层以外的后续施工质量不易保证，容易出现面层砂浆开裂、脱落、空鼓等质量问题，对建筑物外饰的使用或施工构成了很大的制约。为克服板材类产品的不足，欧美等发达国家开始研究和推广浆体保温材料，且以轻质多功能复合浆体保温材料为主。这类浆体保温材料的各项性能较传统浆体保温材料均有明显提高，如具有较低的导热系数和良好的使用安全性及耐久性等，同时还具有优异的功能性，可以满足不同使用条件下的节能保温要求。

随着我国住宅节能工作的不断深入及节能标准的不断提高，在学习和引进国外先进技术的基础上，进行研究和开发己有20余年的历史。我国研发并推广应用了众多采用不同材料、不同做法的建筑节能技术。并且已在许多城市建成了数以百万平方米的优质外墙外保温工程，得到了建筑工程界的认可。

材料方面，外保温所采用的高效保温材料以膨胀型聚苯乙烯居多，也有用挤塑型聚苯乙烯、岩棉、聚氨酯玻璃棉等保温材料的；有些工程还采用了含有聚苯颗粒的浆料来做为保温材料。构造和工艺方面，主要有保温板黏贴(黏钉)结合、钢筋混凝土基层浇合、保温浆料整体抹灰喷涂、预制复合保温板黏贴、挂装及轻网龙骨、保温材料与硬质面板装配等多种形式。

在外墙外保温技术大发展的时候，外墙外保温技术虽然有避免建筑热桥、避免墙面冬季结露、保护主体结构、减少温度应力、增加结构寿命、比内保温增多使用面积等优点，但仍然存在着若干技术问题，表现最为突出的有以下几个方面的内容：

（1）隔热性能和热稳定性。在非稳态传热的条件下，目前的墙体热工性能只是用传热系数指标评价，没有应用抵抗温度波或热流波等墙体热惰性指标。这样目前所用的大部分保温材料隔热性能仍适应不了夏季隔热的要求，特别是夏热冬冷地区和夏热冬暖地区的隔热和热稳定性的要求。

（2）耐候性和持久性问题。外保温系统能否满足在正确使用和正常维护的条件下使用年限应不少于25年的要求，还有待时间考验，建筑物越高受风力、温度剧变、周期性热湿影响越大；特别是夏热冬冷地区和夏热冬暖地区开展墙体保温隔热以后，对于系统耐久性的要求更为突出。不少外保温系统仍未经过大型耐候性试验考验。

（3）抗裂性问题。防裂性是外墙外保温体系要解决的关键技术之一，一旦保温层、保护层发生开裂，墙体保温性能就会发生很大改变，满足不了设计的节能要求，甚至会危及墙体的安全。在很长一个时期内，有相当多的工程存在保温墙面出现裂缝的技术难题没有得到有效地解决。外保温墙体的抗裂技术研究还刚刚起步，在保温墙体中什么是有害裂缝、什么是无害裂缝还有待进一步通过试验来确定。

（4）对有机材料外墙外保温系统还有防火性问题。外保温系统本身的燃烧性能和耐火极限无论是抵抗相邻建筑火灾的侵害还是阻止本身建筑火势的进一步蔓延都是很重要的。例如，聚苯板外墙保温系统得防火安全性较差，聚苯板作为整块铺设，点燃后必然整块蔓延。在国外，一般规范都要求保温系统和绝热材料做燃烧性能和耐火极限试验(并考虑燃烧时烟气及毒性)，并分为若干等级，不同等级的系统和材料适用范围不同。

（5）此外还有保温隔热材料系统价格偏高，影响了建筑节能的推广应用等。目前保温隔热材料的核心聚合物材料大都从国外进口，以仅占材料总量的3%的成分占据了75%甚至更高的经济成本，使我国建筑节能材料成本占整个建筑成本的4～7%，远高于国外2～3%的平均水平和目前我国要求控制在5%以下的目标。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种导热系数低、生产成本低的无机玻化微珠外墙外保温系统，该系统具有良好的抗裂、防火、拒水、透气、黏结性能，且具有很好的耐候性、耐久性、抗震和抗风压能力。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种无机玻化微珠外墙外保温系统，包括界面层、无机玻化微珠保温层、抗裂砂浆罩面层和饰面层，制备所述无机玻化微珠保温层的无机保温砂浆是由玻化微珠和粉料按0.6～0.8:1的重量比组成，施工时的水灰比为1:0.8～1。以重量份计，所述粉料含：

水泥200～300份、粉煤灰200～250份、乳胶粉8～10份、聚丙烯纤维0.8～1.6份、氢氧化钙60～100份、木质纤维2～6份、憎水剂2～4份、HPMC 6～8份、改性聚氧化乙烯2～5份、膨润土0.4～0.6份。

经过反复试验，上述技术方案中选用膨润土和改性聚氧化乙烯粉末为助剂，在以下方面优于传统玻化微珠保温砂浆性能指标：①在保持保温砂浆干密度350Kg/m³、抗压强度0.40 Mpa的条件下，可使玻化微珠掺量由58%增加到72%；而增加玻化微珠使用量有利于保温砂浆的隔热性改善、减轻自重；②提高水泥水化程度，一般当水灰比小于0.42时,水泥就不能完全水化；上述新型助剂有较强保水的效果，在0.42的临界值，仍可以保证混凝土的高性能。

制备所述抗裂砂浆罩面层的抗裂砂浆含：

水泥280份、保水剂1份、减缩剂2份、聚丙烯纤维0.8份、憎水剂2.2份、改性聚氧化乙烯高分子聚合物12份、无机填料100份、石英砂600份、硬脂酸钙2，施工时的水灰比为1:0.20～0.25；或

水泥300份、保水剂1份、减缩剂2份、聚丙烯纤维0.8份、憎水剂2.2份、改性聚氧化乙烯高分子聚合物17份、无机填料65份、石英砂610份、硬脂酸钠2份。施工时的水灰比为1:0.20～0.25。

外墙保温面层的裂缝是保温建筑的质量通病中的“重症”，防裂是墙体保温体系要解决的关键技术之一，因为保温层、抗裂保护层发生开裂，墙体保温性能就会发生很大改变，非但不能满足设计的节能要求，甚至由于渗水产生的热桥，危及墙体的安全。

异性聚氧化乙烯高分子是一种具有水溶性和热塑性的非离子型线性高分子聚合物，具有絮凝、增稠、缓释、润滑、分散、助留、保水等性能，无毒无刺激性，利用这些特性可明显提高水泥抗裂砂浆的柔韧性、降低线性收缩率等技术性能。

上述憎水剂选用市售的各种水泥用憎水剂即可。

所述聚丙烯纤维可选用改性活化聚丙烯纤维，如可选用经PP-g-MAH、OP-IO、PEG₂₀₀、PEG₁₅₀₀、PEPSO等表面改性剂进行亲水性的聚丙烯纤维，具体可选用8wt％PP-g-MAH／PP、4wt％PEG₂₀₀／PP、2wt％PP-g-MAH／PP、6wt％PEPSO／PP等改性活化聚丙烯纤维。试验表明，此类改性处理和活化处理聚丙烯纤维在混凝土中分散性较好，对混凝土抗裂性能提高的幅度较大，对抗裂砂浆收缩变形和开裂敏感性两方面效果显著。

所述保水剂为聚丙烯酰胺、木质纤维中的至少一种。

所述减缩剂（SRD）为PVA、氨基醇类减缩剂、二元醇类减缩剂中的至少一种。满足GB8076-2003的混凝土减缩剂均可使用。减缩剂成分多为聚醇类或聚醚类有机物。

所述为无机填料为钠基膨润土、粉煤灰、硅灰石粉、凹凸棒土粉中的至少一种。

在所述抗裂砂浆罩面层中铺设有至少一层耐碱网格布。在抗裂砂浆施工中引入耐碱网格布，使抗裂砂浆的应力分散均匀，从而避免因应力集中引起的开裂，还可以通过引入纤维达到应力分散的目的。

本发明具有积极有益的效果：

1.保温砂浆与一般玻化微珠保温砂浆相比，使材料密度、导热系数、蓄热系数、收缩率以及强度等各性能指标都得到优化。

2.抗裂砂浆利用异性聚氧化乙烯高分子聚合物的黏结性、增稠性、润滑性、分散性等，可明显提高水泥抗裂砂浆的柔韧性、降低线性收缩率等技术性能。

3.本发明系统在导热系数、抗压强度等方面有较大优势，能很好的解决保温系统保温、耐候、持久问题，参见表3。

附图说明

图1为本发明无机玻化微珠外墙外保温系统中所用无机保温砂浆的生产工艺流程图；

图2为本发明无机玻化微珠外墙外保温系统中所用抗裂砂浆的生产工艺流程图。

具体实施方式

以下结合具体实施例进一步阐述本发明。下述实施例中无特别说明的方法或步骤，均为常规方法或步骤；所用原料及试剂无特别说明，均为市售。

实施例1

信阳市某安置小区，建筑面积约30万平方米。2010年4月，在外墙保温方面上，开始部分使用如下无机玻化微珠外墙外保温系统，保温装饰面积达2万多平米。

上述无机玻化微珠外墙外保温系统包括界面层、无机玻化微珠保温层、抗裂砂浆罩面层和饰面层，制备所述无机玻化微珠保温层的无机保温砂浆是由玻化微珠和粉料按0.7:1的重量比组成，施工时的水灰比为1:0.9。所述粉料配比：

水泥280份、粉煤灰210份、乳胶粉8份、改性聚丙烯纤维（6wt％PEPSO／PP）1份、氢氧化钙80份、木质纤维2.5份、憎水剂（B1490）2份、HPMC 6份、改性聚氧化乙烯5份、膨润土0.5份。有关生产工艺流程参见图1。

制备抗裂砂浆罩面层的抗裂砂浆含：

水泥280份、保水剂（木质纤维）1份、减缩剂（PVA）2份、聚丙烯纤维0.8份、憎水剂（B1490）2.2份、改性聚氧化乙烯高分子聚合物12份、无机填料（钠基膨润土）100份、石英砂600份、硬脂酸钙2份。

施工时的水灰比为1:0.20～0.25。有关生产工艺流程参见图2。

根据实验检测和实际应用测试，上述无机玻化微珠外墙外保温系统的保温性能和抗裂性能具有突出效果（各项性能指标见表1），且成本比其他玻化微珠外墙外保温系统降低了16%，施工工艺简单有效。

表1 本发明无机玻化微珠外墙外保温系统的性能指标

项目	单位	指标
			干密度	kg/m³	≤315
抗压强度	MPa	≥0.95
			堆积密度	kg/m³	298
导热系数	w/(m·k)	≤0.068
			压折比		≤2.80
软化系数	δ＝P_常温28d/P_浸水7	≥0.83
			拉伸粘结强度	MPa	0.80
燃烧性能级别		A级

实施例2

2010年3月，在信阳“贤山·天下城”一期的外墙保温装饰上，无机玻化微珠外墙外保温系统，保温装饰面积达2.2万平米。

上述无机玻化微珠外墙外保温系统包括界面层、无机玻化微珠保温层、抗裂砂浆罩面层和饰面层，制备所述无机玻化微珠保温层的无机保温砂浆是由玻化微珠和粉料按0.7:1的重量比组成，所述粉料配比：

水泥250份、粉煤灰240份、乳胶粉9份、聚丙烯纤维1.5份、氢氧化钙90份、木质纤维4.5份、憎水剂（B1490）3份、HPMC 7份、改性聚氧化乙烯4份、膨润土0.4份。

制备抗裂砂浆罩面层的抗裂砂浆含：

水泥300份、保水剂（木质纤维）1份、减缩剂（PVA）2份、聚丙烯纤维0.8份、憎水剂（B1490）2.2份、改性聚氧化乙烯高分子聚合物17份、无机填料（轻钙、钠基膨润土）65份、石英砂610份、其它（硬脂酸钠）2份，施工时的水灰比为1:0.20～0.25。

应用实践表明，改性处理和活化处理聚丙烯纤维对抗裂砂浆收缩变形和开裂敏感性方面有显著效果；防火性能A级不燃，自重为27kg/㎡左右，仅为传统砂浆保温系统的四分之三左右，最大限度地降低了外墙负荷（各项性能指标见表2）。项目也顺利通过了相关部门验收，得到了很多用户的好评。

表2 本发明无机玻化微珠外墙外保温系统的性能指标

项目	单位	指标
			干密度	kg/m³	≤314
抗压强度	MPa	≥0.96
			堆积密度	kg/m³	298
导热系数	w/(m ．k)	≤0.065
			压折比		≤2.78
软化系数	δ＝P_常温28d/P_浸水7	≥0.82
			拉伸粘结强度	MPa	0.81
燃烧性能级别		A级

表3 本发明保温系统与现有常见保温系统的性能对比

项目	单位	一般玻珠系统	岩棉系统	聚苯颗粒	无机玻化微珠
						干密度	Kg/m³	318	322	310	315
导热系数	W/(m·k)	≤0.071	≤0.060	≤0.08	≤0.068
						堆积密度	Kg/m³	300	314	307	298
抗压强度（保温层）	MPa	0.94	0.73	0.66	0.95
						拉伸粘结强度	MPa	0.75	≥0.70	≥0.85	0.80
压折比		2.81	2.87	2.83	2.80
						燃烧级别		A	A	B1	A
使用寿命	年	≥25	≥50	≥25	≥30

改变上述实施例中的各个具体的参数，或者同类原料及助剂等的替换，可形成多个具体的实施例，均为本发明的常见变化范围，在此不再一一详述。

Claims

1.一种无机玻化微珠外墙外保温系统，包括界面层、无机玻化微珠保温层、抗裂砂浆罩面层和饰面层，其特征在于，制备所述无机玻化微珠保温层的无机保温砂浆是由玻化微珠和粉料按0.6～0.8:1的重量比组成，施工时的水灰比为1:0.8～1，以重量份计，所述粉料含：

2.根据权利要求1所述的无机玻化微珠外墙外保温系统，其特征在于，施工时的水灰比为1:0.20～0.25，制备所述抗裂砂浆罩面层的抗裂砂浆含：

水泥280份、保水剂1份、减缩剂2份、聚丙烯纤维0.8份、憎水剂2.2份、改性聚氧化乙烯高分子聚合物12份、无机填料100份、石英砂600份、硬脂酸钙2；或

水泥300份、保水剂1份、减缩剂2份、聚丙烯纤维0.8份、憎水剂2.2份、改性聚氧化乙烯高分子聚合物17份、无机填料65份、石英砂610份、硬脂酸钠2份。

3.根据权利要求2所述的无机玻化微珠外墙外保温系统，其特征在于，所述为无机填料为钠基膨润土、粉煤灰、硅灰石粉、凹凸棒土粉中的至少一种。

4.根据权利要求2所述的无机玻化微珠外墙外保温系统，其特征在于，所述保水剂为聚丙烯酰胺、木质纤维中的至少一种。

5.根据权利要求1或2所述的无机玻化微珠外墙外保温系统，其特征在于，所述聚丙烯纤维为8wt％PP-g-MAH／PP、4wt％PEG₂₀₀／PP、2wt％的PP-g-MAH／PP、6wt％PEPSO／PP改性活化聚丙烯纤维中的至少一种。

6.根据权利要求1或2所述的无机玻化微珠外墙外保温系统，其特征在于，所述减缩剂为PVA、氨基醇类减缩剂、二元醇类减缩剂中的至少一种。

7.根据权利要求1或2所述的无机玻化微珠外墙外保温系统，其特征在于，在所述抗裂砂浆罩面层中铺设有至少一层耐碱网格布。