TJY建筑保温腻子的研制

徐 峰，蒋字平，王 鹏

（1.安徽省建筑科学研究设计院，安徽合肥 230001；2.安徽天锦云节能防水科技有限公司，安徽马鞍山 243000）

0 引言

现今，建筑反射隔热涂料已成为夏热冬暖和夏热冬冷地区一种重要的建筑节能新技术。当在夏热冬冷地区使用该涂料时，为其配套施工厚度灵活、保温性能可靠的保温层往往成为关键技术。在过去，一般采用保温腻子或者保温胶泥与之配套形成相应的外墙节能系统。但在实际应用中发现，这两种保温材料都存在着一些问题。例如，保温腻子的导热系数较高，为0.085 W/（m·K），且其应用厚度较薄，最大应用厚度不超过15 mm，因此保温层所能提供的热阻有限，使得其与建筑反射隔热涂料所形成的外墙节能系统的应用范围有限。而就保温胶泥来说，该材料生产时使用了膨胀聚苯颗粒和膨胀玻化微珠两种保温骨料，这两种保温骨料的密度差别较大，导致施工时材料在现场加水调拌时可能会出现两种骨料不能够充分混合均匀的情况，进而影响保温层的质量。

鉴于以上情况，为了在建筑节能中更好地应用建筑反射隔热涂料，研制了一种与建筑反射隔热涂料配套使用的新型高性能保温腻子“TJY建筑保温腻子”，该保温腻子的导热系数≤0.062 W/（m·K），拉伸粘结强度≥0.11 MPa，最大应用厚度为25 mm。其应用厚度的增大是由拉伸粘结强度来保证的。

1 试验部分

1.1 主要原材料

P.O 52.5级水泥，海螺水呢；凝聚硅灰，市售；VINNAPAS®RE 5044 N型乳胶粉、C 9101型纤维素醚，德国WACKER公司；膨胀玻化微珠，河南中原矿业有限公司；玻璃空心微珠，市售；粉煤灰空心微珠，灵寿县盛企隆矿产品公司；木质纤维，建筑涂料厂生产外墙腻子用材料。

1.2 腻子配制及试验

先配制胶结料，按配方称量各种原材料并混合均匀后，过0.63 mm筛两遍，以保证各种原材料得到充分混合，成为胶粉料；然后，将粉煤灰空心微珠和膨胀玻化微珠混合均匀，按照配方比例与胶粉料相配合，试验时加水拌制成TJY建筑保温腻子拌合物。参照GB/T 26000—2010《膨胀玻化微珠保温砂浆》和JG/T 158—2013《胶粉聚苯颗粒外墙外保温系统材料》进行试验。

2 结果与讨论

2.1 乳胶粉加入量对TJY建筑保温腻子粘结强度的影响

乳胶粉作为TJY建筑保温腻子胶结料的聚合物组分，能够显著提高TJY建筑保温腻子的粘结强度、降低其吸水率。表1中展示了乳胶粉加入量对TJY建筑保温腻子拉伸粘结强度的影响。显然，在所试验的添加量范围内，标准状态下的拉伸粘结强度随乳胶粉加入量的增加而逐渐增大，但由于乳胶粉的价格较高，直接影响着保温材料的制造成本，所以必须在材料性能和成本之间找到最佳平衡。

表1 乳胶粉加入量对TJY建筑保温腻子粘结强度的影响Table 1 The effects of addition of latex powder on bond strength of TJY building thermal insulation putty

2.2 粉煤灰空心微珠添加量对TJY建筑保温腻子干密度的影响

粉煤灰空心微珠是堆积密度很低的材料，一般其堆积密度只有350～550 kg/m3左右，而其孔隙率却高达66%，因而其在TJY建筑保温腻子中适量使用，能够达到密实度高（更好地填充玻化微珠颗粒间的空隙）而干密度低的目的。粉煤灰空心微珠添加量对TJY建筑保温腻子干密度的影响如表2所示。

从表2中可以看出，虽然玻化微珠颗粒间的空隙较大，但当使用了粉煤灰空心微珠后，其间的空隙被粉煤灰空心微珠填充，由于粉煤灰空心微珠是部分取代了密度高的水泥而填充的，因而随着其添加量的增加，TJY建筑保温腻子的干密度反而降低。

表2 粉煤灰空心微珠添加量对TJY建筑保温腻子干密度的影响Table 2 The effects of addition of fly ash hollow bead amounton dry density of TJY building thermal insulation putty

2.3 粉煤灰空心微珠添加量对TJY建筑保温腻子导热系数的影响

在保持保温腻子基本配比不变的情况下，粉煤灰空心微珠添加量对保温腻子导热系数的影响见表3。

表3 粉煤灰空心微珠添加量与TJY建筑保温腻子导热系数的关系Table 3 The relationship between the thermal conductivity of TJY building thermal insulation putty and the addition amount of fly ash hollow bead

由表3可见，随着粉煤灰空心微珠添加量的增加，腻子的导热系数降低，即腻子的保温性能随着粉煤灰空心微珠加量的增加而略有提高。

另一方面，试验还发现，在一定添加量下，粉煤灰空心微珠的添加使TJY建筑保温腻子的抗压强度和拉伸粘结强度都有所提高，但可能有一个最大添加量，尚有待于进一步试验研究。

2.4 膨胀玻化微珠对TJY建筑保温腻子性能的影响

虽然膨胀玻化微珠的密度低，是保温隔热腻子的主体材料，但其使用量不能太大，否则会严重降低材料的强度。表4中给出了膨胀玻化微珠不同用量对TJY建筑保温腻子的干密度和粘结强度的影响。由表4可见，随着膨胀玻化微珠用量的增大，TJY建筑保温腻子的干密度逐渐降低，物理性能亦随之变差，拉伸粘结强度迅速降低。同时，试验过程中发现，随着膨胀玻化微珠用量的增大，TJY建筑保温腻子的粘聚性降低而导致施工性变差。

表4 膨胀玻化微珠添加量对TJY建筑保温腻子干密度和粘结强度的影响Table 4 The effects of addition amount of expanded vitrified microsphere on the dry density and bond strength of TJY building thermal insulation putty

综上所述，应将膨胀玻化微珠、玻璃空心微珠、粉煤灰空心微珠和水泥以及乳胶粉合理搭配使用，使腻子的干密度（主要是反映导热系数）、力学强度和施工性之间达到平衡状态，以满足其性能要求。

2.5 凝聚硅灰对TJY建筑保温腻子性能的影响

凝聚硅灰的主要化学成分是SiO2（占85%～98%），凝聚硅灰的颗粒呈极细的玻璃球状，粒径为0.1～1.0 μm，是水泥颗粒粒径的1/50～1/100，它是一种高性能混凝土掺合料，活性极高，能够显著提高水泥基材料的强度。由于干密度的限制，TJY建筑保温腻子中轻质骨料的占比很大，水泥的用量较低，因而加水拌合时需要较多的拌合水，这会使水泥浆的强度降低，添加适量的凝聚硅灰可以在一定程度上减轻这一缺陷。凝聚硅灰添加量对TJY建筑保温腻子物理力学性能的影响见表5。

表5 凝聚硅灰添加量对TJY建筑保温腻子物理力学性能的影响Table 5 The effects of addition of silica fume on the physics and mechanical performance when of TJY building thermal insulation putty

表5结果显示，凝聚硅灰的添加不但能提高TJY建筑保温腻子的抗压强度，也能使拉伸粘结强度有所提高。

2.6 木质纤维对腻子初期抗开裂性的影响

保温腻子属于厚质湿涂材料，每道施工的厚度可能达到5 mm，甚至10 mm以上，因而其初期的抗开裂性非常重要。木质纤维对腻子的初期抗开裂性有很好的改善作用。例如，分别将添加木质纤维和未添加木质纤维的保温腻子批涂于吸水率较高的硅酸钙板基层上，一次批涂厚度达10 mm，批涂后立即放置于50 ℃干燥箱中，鼓风状态下放置30 min，结果表明，未添加木质纤维的腻子出现了裂纹，添加木质纤维的腻子没有出现裂纹。

裂纹产生的原因是由于腻子层内、外失水速度不同，因而收缩不均匀。未添加木质纤维的保温腻子表层失水快，里层失水慢，失水多的收缩大，失水少的收缩小，且初期材料产生的抗拉强度低，还不足以抵抗开裂，所以产生裂纹。添加了木质纤维的保温腻子具有保水功能，特别是高温状态下的保水功能更好；另一方面，由于木质纤维的作用，腻子层表层和里层的水分散失比较均匀，保温腻子层的收缩也就很均匀，且木质纤维也有助于提高材料的抗拉强度，所以腻子的抗开裂性提高。

2.7 不同型号甲基纤维素醚对TJY建筑保温腻子施工性的影响

甲基纤维素醚是改善TJY建筑保温腻子施工性能不可或缺的材料。但是，甲基纤维素醚有很多种型号，目前市场上的商品，黏度从5 000～200 000 mPa·s，有十几种型号。本研究按照常规腻子中使用的产品型号，选择50 000 mPa·s黏度型号的产品，但结果发现，所制得的TJY建筑保温腻子的施工性很差，很难上墙施工。要改善腻子的施工性有2个途径，即增大纤维素醚的用量，或者使用更高黏度型号的纤维素醚。前者所带来的不利因素一是提高了TJY建筑保温腻子的配制成本，二是降低了腻子膜的耐水性。因而，我们选用更高黏度型号的纤维素醚进行试验。结果发现，选用200 000 mPa·s以上黏度型号的纤维素醚，才能满足TJY建筑保温腻子的施工要求。

2.8 TJY建筑保温腻子的综合性能

TJY建筑保温腻子的综合性能见表6。

表6 TJY建筑保温腻子的性能指标和检测结果Table 6 The performance indexes and test results of TJY building thermal insulation putty

3 TJY建筑保温腻子的应用

如前所述，TJY建筑保温腻子研制的最终目的是与建筑反射隔热涂料配套使用，以形成TJY建筑保温腻子-建筑反射隔热涂料外墙节能系统，该系统构造简单，仅由TJY建筑保温腻子层、底涂层和反射隔热涂料涂层构成，取消了在TJY建筑保温腻子层表面设置抗裂防护层的做法。系统的这种简单构造是以3个主要因素为基础的：一是TJY建筑保温腻子具有良好的力学强度和较低的干密度（吸水率也比较低）；二是在系统中限制了TJY建筑保温腻子的厚度≤25 mm；三是系统中使用了柔韧性好、抗裂性强的高性能弹性耐水腻子，且其在系统中的批涂厚度不小于1.5 mm。

该系统中TJY建筑保温腻子的应用厚度与TJY保温胶泥的一样，而导热系数［0.85 W/（m·K）］比过去的保温腻子低得多，因而解决了原先两种保温材料存在的问题，扩大了应用范围。

4 结语

TJY建筑保温腻子以聚合物改性水泥作为胶结材料来提供良好的物理力学性能；以膨胀玻化微珠颗粒来提供良好的保温隔热性能（赋予材料以较低的导热系数）；将粉煤灰空心微珠和凝聚硅灰结合于聚合物改性水泥浆体中，赋予材料足够的浆体，并和水泥一起生成水泥石，使之在提高或保持材料强度的同时不会显著增大其密度，保证材料的低导热系数性能，提高材料的力学性能。并实现了燃烧性能达到A1级；拉伸黏结强度≥0.11 MPa；导热系数≤0.062 W（/m·K）的预期目标。

TJY建筑保温腻子与建筑反射隔热涂料形成的TJY建筑保温腻子-建筑反射隔热涂料外墙节能系统取消了抗裂防护层，构造简单，这是基于TJY建筑保温腻子的力学强度高和限制其应用厚度≤25 mm以及使用弹性耐水腻子等措施之上的。