改性发泡水泥保温板的研发与应用

刘川，熊凤鸣，王艳茹，陈俊杰，王智

（1重庆大学 化学化工学院，重庆 400044；2重庆思贝肯节能技术开发有限公司，重庆 401329）

改性发泡水泥保温板的研发与应用

刘川1，2，熊凤鸣2，王艳茹2，陈俊杰2，王智1

（1重庆大学 化学化工学院，重庆 400044；2重庆思贝肯节能技术开发有限公司，重庆 401329）

改性发泡水泥保温板是重庆市近年来以普通硅酸盐水泥为胶凝材料，通过材料改性、配方优化和设备改造等技术措施研究开发的新型无机保温板材，具有保温隔热性能好、密度轻、强度高、吸水率低、防火安全、体积稳定等性能特点。该文结合重庆市工程建设地方标准DBJ50/T-185-2014以及重庆市民用建筑节能工程应用实际，阐述了改性发泡水泥保温板的技术性能特点和工程应用要求。

改性发泡水泥保温板；性能特点；建筑保温隔热技术；硅酸盐水泥；A级防火

0 前言

建筑保温隔热技术体系是重庆实施建筑节能的重要技术措施之一[1]，在民用建筑节能工程得到了普遍应用，为民用建筑严格执行建筑节能设计标准发挥了重要作用；但在实际应用过程中，也反映出了部分建筑保温材料产品质量不稳定、施工质量难控制、易空鼓开裂等问题，已影响到建筑保温隔热工程施工质量和节能效果。针对这些问题，重庆市城乡建设主管部门充分结合地方产业和工程应用实际，研究提出“逐步淘汰建筑保温砂浆，大力推广保温隔热板材，推动建筑保温材料走工厂化、成品化、板材化和规范化发展道路”的建筑保温隔热技术路线。

近年来，重庆市建筑保温行业中的部分骨干企业积极响应推广应用保温隔热板材的号召，整合高等院校和科研院所等社会力量，通过优化调整原材料组份及配合比，改造提升生产工艺设备水平，大力发展燃烧性能达到A级的改性发泡水泥保温板，着力解决普通硅酸盐发泡水泥保温板强度低、易破碎、抗折性差、吸水率高、导热系数不稳定等问题[2]，并积极推动出台了重庆市工程建设地方标准 《改性发泡水泥保温板建筑保温系统应用技术规程》DBJ50/T-185-2014[3]，为推广应用改性发泡水泥保温板工程应用提供技术支持。

1 改性发泡水泥保温板的特点及优势

1.1 主要技术性能特点

重庆研究开发的改性发泡水泥保温板以硅酸盐水泥为胶凝材料，主要原材料组份有掺合料、轻集料、外加剂、改性剂和水制成的浆料，严格按照“混合搅拌、浇筑成型、化学发泡、自然养护、机械切割”的生产工序及工艺生产制造。与普通发泡水泥保温板生产制造相比，改性发泡水泥保温板主要采取了以下三方面提升改善产品性能的措施。第一材料改性：主要利用普通硅酸盐水泥为胶凝材料，利用粉煤灰、硅灰改善水化与水泥石的性能，利用促凝与早强组分改善硅酸盐水泥流变与凝结性能，利用聚合物乳液与纤维改善材料的韧性[4]，利用膨胀减缩组分与骨料改善材料的体积稳定性，利用憎水组分与密闭气孔技术降低吸水性能，优化发泡剂和提高稳泡性能使气孔直径适宜和闭孔率提高；第二设备工艺改造：主要通过强力多层次搅拌浇筑系统，使板材的浆料质量均匀、浇筑质量、产品质量稳定，开发水平带锯、独立开片的切割设备使板材几何尺寸精准；第三产品塑封包装：出厂前室内足时养护28d，使制品水化充分，强度发展合适，收缩在出厂前已趋于稳定。

根据重庆工程应用实际需要以及产品实测结果，改性发泡水泥保温板地方应用技术规程按密度等级把改性发泡水泥保温板划分为Ⅰ型和Ⅱ型。Ⅰ型的干表观密度≤250kg/m3、抗压强度≥0.5MPa、导热系数≤0.070W/(m·K)；Ⅱ型的干表观密度≤350kg/m3、抗压强度≥0.7MPa、导热系数≤0.085W/(m·K)，均具备以下主要性能特点[5]：

（1）保温隔热性能：材料中含有大量细小气孔，气孔平均直径小于3mm，闭孔率≥95%，容重轻，热阻大，从而具有很好的保温隔热性能。

（2）防火性能：以硅酸盐水泥为主料，属完全不燃无机材料，达到《建筑材料及制品燃烧性能分级》GB 8624中A级燃烧性能等级。

（3）防水防潮性能：产品生产中利用有机添加剂进行改性，内孔进行憎水处理，突破了传统发泡水泥板容易渗水的技术难题，且闭孔率≥95%，故体积吸水率小于10%，具有良好的防水防潮性能。

（4）隔音降噪性能：产品属密闭多孔材料，由无数独立的气泡形成，吸音效果好，是一无机隔音降噪材料。

（5）耐久性能：采用与墙体基层同质的硅酸盐类无机材料，性能稳定，耐候性好，与基层材料相容性好，可与建筑物同寿命。

1.2 与其他常见水泥保温板生产技术工艺存在的主要区别

改性发泡水泥保温板与复合硅酸盐板、普通发泡水泥保温板是3种性能差别较大的保温材料。复合硅酸盐板属于硅酸盐绝热制品，参照标准《JC/T990复合硅酸盐绝热制品》，是利用含铝、镁、硅酸盐的特种非金属矿为基料掺加一定数量的辅助原料（可能参加少量水泥）和填充料，加入一定的化学添加剂，采取特殊工艺生产而成，通常需要在水热条件下水化硬化，属硅酸盐建筑制品；普通发泡水泥保温板多以硫铝酸盐水泥、铝酸盐水泥等特种水泥为胶凝材料，或者特种水泥与普通硅酸盐水泥复合，采用特种水泥虽然发泡成型等工艺上有优势，但制品的耐久性较普通硅酸盐水泥制品有差异，尤其是用于建筑物的外部时，其耐久性远远低于普通水泥制品。

1.3 与其他常见保温材料相比具备的主要性能优势（见表1）

改性发泡水泥保温板与其他保温材料相比[6]，不足之处是导热系数较高，突出的优点是A级防火，生产成本较低，与建筑同寿命，环境友好，生产能耗低。

表1 改性发泡水泥保温板与常见保温材料区别

2 改性发泡水泥保温板的应用

改性发泡水泥保温板为工厂预制品，工厂生产使质量控制稳定，切割设备使板材几何尺寸精准，室内足时养护室的体积收缩趋于稳定，可用于建筑墙体内外保温工程、地面保温工程、屋面保温工程和墙体自保温工程热桥部位。《改性发泡水泥保温板建筑保温系统应用技术规程》DBJ50/T-185-2014对改性发泡水泥保温板用于墙体、地面、屋面和墙体自保温工程的应用技术要求作出了详细规定。

2.1 在建筑墙体外保温工程中的应用

改性发泡水泥保温板在墙体外保温工程中的应用方式主要为薄抹灰保温系统，其层次构造与传统的膨胀聚苯板薄抹灰外墙外保温系统基本相同，但也有其自身特点。

改性发泡水泥保温板的铺设采用粘贴和锚栓锚固结合的方式，膨胀聚苯板等有机板材的铺设采用点粘方式，而改性发泡水泥保温板采用满粘的方式，这既保证了板材与基层的连接可靠，同时又减少了保温层脱层、空鼓的几率；同时，基层、粘接材料、改性发泡水泥保温板同为无机材料，相容性更好，粘贴更加牢靠。

改性发泡水泥保温板为工厂预制品，已经在工厂养护28d，其收缩基本完成，配合抹面层的抹面胶浆和双层耐碱玻纤网，能够有效地抵御气候条件变化而产生的热胀冷缩应力，保证了整个保温系统本身不易发生开裂、空鼓等质量问题，同时也确保表面有足够的抗冲击性；改性发泡水泥保温板的吸水率小于10%（V/V），在加上抹面层的防水性，双层防水保险，既保证了保温层在雨水天气的保温性能，也保证了整个保温系统的热工性能和耐久性。

改性发泡水泥保温板墙体保温系统的抗裂防护层采用抹面胶浆复合双层≥160g/m2耐碱玻纤网格布，锚栓锚固在第一层网格布上。该构造措施有3层抹面胶浆、2层玻璃纤维网格布，系统的抗裂防护层抗冲击性能大大提升，同时锚栓锚固在第一层网格布上使系统整体完整，二者结合使系统的质量和安全性大幅度提升。

改性发泡水泥保温板墙体保温系统按照设计文件要求和墙面控制线安装金属支撑托架，托架用膨胀螺栓将其锚固在基层墙体上。在墙体保温系统中改性发泡水泥保温板容重约为250kg/m3，安装支撑托架的目的是将板材的重力作用分散，特别是在高层建筑中，有效地提高了改性发泡水泥保温板保温系统的安全系数。

2.2 在墙体自保温工程热桥部位中的应用

长期以来在墙体自保温系统中热桥部位采用薄抹灰系统做法，而墙面采用厚抹灰做法，两种体系搭接在一起难免会因为材料性质的不一而造成开裂；同时在施工过程中，薄抹灰和厚抹灰搭接使用，工序复杂繁琐，施工质量得不到有效的控制。

根据现有墙体自保温系统中热桥处理方法的不足，结合改性发泡水泥保温板的性能特点，设计了改性发泡水泥保温板厚抹灰保温系统，它是置于建筑外墙热桥部位的构造，由改性发泡水泥保温板保温层、专用水泥砂浆抹面层、固定材料（胶粘剂、锚固件等）和饰面层等构成，其中抹面层平均厚度宜为15～20mm，且内设丝径为2.03mm的热镀锌电焊网。改性发泡水泥保温板厚抹灰保温系统的保温层厚度由设计决定，在粘贴改性发泡水泥保温板材时，会对保温层进行界面处理，保证了其与基层和抹面层有很好的粘接效果；改性发泡水泥保温板与加气混凝土或节能砖同为无机材质，具有良好相容性；再则自保温系统墙面和热桥部位的抹灰、挂热镀锌电焊网工序同时进行，有效地简化了施工工序。

改性发泡水泥保温板厚抹灰保温系统所用保温材质为无机材料，与自保温系统具有较高的相容性，在加上热镀锌电焊网的抗裂作用，其有效地减少了自保温系统中在热桥部位由于搭接等原因产生的开裂可能性。

2.3 在屋面和地面保温工程中的应用

改性发泡水泥保温板作为A级防火保温材料不仅可用在外墙、内墙，也可用在屋面、地面等工程部位。在地面或者屋面中的应用值得注意的是防水层应做在改性发泡水泥保温板的上面，即正置式构造。

利用泡沫混凝土作为屋面、地面的保温层，以前的施工方法多采用现场浇筑，但是现场浇筑泡沫混凝土因其浆料分层离析、强度低、收缩大等而引起地面空鼓开裂，造成严重的工程质量事故。改性发泡水泥保温板为泡沫混凝土（化学发泡）预制品，不仅导热系数优良，强度高，同时收缩小，其在工厂已经养护28d，其收缩基本完成，制成的屋面、地面保温系统不会因为保温层的分层离析、空鼓、收缩开裂而影响整个系统的质量。

3 结论

改性发泡水泥保温板通过材料改性和设备改造等技术措施，在工厂内预制成成品，具有质量稳定、保温隔热性能好、防火安全、轻质高强、吸水率低和体积稳定性优良等特点，其保温系统构造措施合理，可用于民用建筑墙体、屋面、地面和墙体自保温工程热桥部位，能有效解决当前砂浆类保温系统存在的空鼓、开裂、脱落和厚度不足等工程应用问题，以及有机类保温系统的防火性差和耐久性差等问题，对提高建筑保温隔热工程质量，促进建筑保温行业健康发展具有重要意义。

[1]清华大学建筑节能研究中心.中国建筑节能年度发展研究报告2012[M].北京：中国建筑工业出版社，2012:20-25.

[2]王武祥，张磊蕾.水泥基发泡混凝土的生产与应用[J].新型墙材，2012（4）：33-37.

[3]中煤科工集团重庆设计研究院有限公司.DBJ50/T-185-2014改性发泡水泥保温板建筑保温系统应用技术规程[S].重庆市城乡建设委员会，2014.

[4]雷文晗，王友力，刘小泉.发泡水泥保温材料的研制及生产工艺的研究[J].粉煤灰综合利用,2013(06).

[5]中华人民共和国工业和信息化部.JC/T 2200-2013水泥基泡沫保温板[S].北京：建材工业出版社，2013.

[6]徐峰.外墙保温隔热新材料与新技术研究[J].新型建筑材料，2013（12）.

Developmentand Application of Insulation Board of Modified Foam Cement

s:Insulation board ofmodified foam cement isa new inorganic insulation sheet developed from ordinary Portland cementw ith technicalmeasures likematerialmodification,formulation optim ization and equipmentalteration.Itobtains such characteristicsasgood thermal insulation,light density,high strength,low water absorption,fire safety and good volume stability.Integrated w ith local construction standards(DBJ50/T-185-2014)and practicalapplication ofenergy conservation engineering,the technicalperformancesand requirementsof insulation board ofmodified foam cementareelaborated in depth.

insulation board ofmodified foam cement；performance characteristics；thermal insulation technology；Portland cement；class A fire prevention

中图文类号：TU 5

A

1671-9107（2014）06-0077-03

10.3969/j.issn.1671-9107.2014.06.077

2014-05-09

刘川（1987-），男，重庆人，硕士研究生，工程师，研究方向为轻质保温隔热材料的研发与应用。

孙苏，李红