装饰保温一体化陶瓷复合板的制备与性能分析

摘 要：本研究制备了一种装饰保温一体化陶瓷复合板，并对其性能进行了分析。采用水泥基发泡保温材料与陶瓷薄板进行复合，制备出具有良好保温性能和装饰效果的复合板。在制备过程中，通过对水灰比和玻璃纤维含量两个指标对发泡保温材料的性能进行测试分析。结果表明：过高的水灰比将明显降低保温材料干密度和抗压强度；而玻璃纤维含量越高，保温材料的干密度越大，抗压强度则呈现先增高后降低的特征。本研究为制备高性能装饰保温一体化陶瓷复合板提供了有益的参考。

关键词：陶瓷复合板；一体化；节能系统；水灰比；玻璃纤维；建筑节能

1前言

建筑节能指在建筑材料生产、房屋建筑和构筑物施工及使用过程中，满足同等需要或达到相同目的的条件下，尽可能降低能耗。这是一个综合性的概念，需要在建筑设计、施工和使用等各个环节中采取多种措施来实现。这些措施不仅可以降低能耗，还可以提高建筑的舒适性和使用寿命，对于推动绿色建筑和可持续发展具有重要意义。节能建筑的实现途径包括合理的建筑规划和设计、节能的电气设备、节能的制冷制热技术以及高效的外墙保温系统等。以上措施中外墙保温系统在建筑节能方面起着举足轻重的作用。外墙保温系统是由保温层、保护层和固定材料（如胶粘剂、锚固件等）构成的，适用于安装在外墙外表面的非承重保温构件总称。这个系统的作用是减少建筑物内外热量传递，保持室内温度，同时也有助于降低能源消耗。根据使用的材料和构造方式，外墙保温系统可以分为多种类型，如聚苯乙烯泡沫塑料板薄抹灰外保温系统、水泥发泡板外墙外保温系统等。这些系统通常具有高保温隔热性、强度相对好、不易碎裂、质轻、无毒无害、环保节能等特点。使用外墙保温系统可以提高建筑物的能效和舒适度，并且可以降低能源消耗和运行成本。

2 陶瓷复合板一体化节能体系

2.1 外墙装饰保温一体化节能体系

外墙的保温和装饰是建筑工程主体结构的两个子分部工程。传统的外墙保温和装饰是分别进行的，这不仅增加了施工难度和成本，还容易出现开裂、渗水等问题。近年来随着国家对建筑节能要求的不断提高，在科技进步的支撑下，外墙装饰保温一体化节能体系的研发和应用逐渐成为实现绿色建筑的热点环节。例如，新型的保温材料、复合板材、粘结剂等的研发和应用，为外墙装饰保温一体化节能体系的实现提供了技术支持和材料保障。外墙装饰保温一体化节能体系是一种集外墙装饰和外墙节能于一体的系统。这种体系将装饰和保温两个分项工程预先在工厂合二为一制成成品，到现场后直接安装到建筑物外墙上，实现了一次施工完成两种建筑功能，简化了施工过程。该体系中的外墙装饰节能复合板是在工厂预制复合的、兼具装饰、节能的功能型板材，具有良好的保温、装饰和防水功能。在实现节能减排的同时，降低了施工成本和维护成本、提高了建筑物的经济效益。与传统的冷粘复合工艺相比，该体系采用了热压复合一次性成型技术，实现了材料基面复合时的微观满粘，确保复合板自身的性能稳定及优良的耐候性。未来外墙装饰保温一体化节能体系的发展需要进一步加强政策引导和技术创新，提高产品质量和施工水平，推动该体系在建筑节能领域发挥更大的作用。

2.2 陶瓷板在一体化节能体系中的应用

建筑陶瓷板是一种新型的建筑材料，主要用于建筑物的外墙装饰和保温系统。这种陶瓷板的制作工艺相对复杂，主要包括配料、研磨、压制、烧制等多道工序。选用适宜的天然无机材料作为胶凝材料，以页岩、海泡石等为骨料，经过精确配料后进行研磨，确保材料的均匀性和细腻度。采用高压压制技术，使材料紧密结合，形成致密的坯体。最后，经过高温烧制，陶瓷板得以硬化并形成独特的微晶结构。建筑陶瓷板颜色丰富多样，可以定制各种纹理和图案，为建筑物增添更多的艺术感和时尚感。同时又兼有质轻、强度高、抗冲击能力强、隔热、隔音、防水、环保等优良性能，且具有较长的使用寿命和较低的维护成本，能够长期保持良好的性能和外观。

将陶瓷板与发泡保温材料复合成集装饰与保温功能于一体的复合板是近年来出现的外墙装饰保温一体化节能体系家族的新成员。这种复合板通常由陶瓷薄板、保温芯层和背板组成。其中，饰面层是高温压制而成的陶瓷薄板，具有逼真的石材效果和优良的耐候性能，不会分解霉变、无辐射、无污染，绿色环保。保温芯层通常采用水泥基发泡保温材料，一次化学合成，可以保证上墙永久不脱落。这种复合板具有优异的保温隔热性能，能够有效地降低能耗，同时还具有耐震防裂、隔音降噪、安装便捷的特点。

3 一体化陶瓷复合板的制备

3.1 发泡保温材料的制备

（1）原材料。

发泡保温材料的制备主要用到了以下原材料：水、水泥、发泡剂、玻璃纤维以及防水剂。作为胶凝材料的水泥，其化学稳定性对于保温材料成品的保温性能至关重要。为了确保保温层的承载能力和稳定性，本次研究在制备保温材料时选用P.O42.5的普通硅酸盐水泥，并针对凝结时间和抗压强度两个参数进行了测定，测定结果见表1。从测试的结果来看，本次所选用的P.O42.5普通硅酸盐水泥完全符合相关标准。

发泡剂是一种重要的外加剂，可以降低液体表面张力，产生大量均匀稳定的泡沫。发泡剂的类型和品质对保温材料成品的空隙类型及稳定性起关键作用。本次研究选用高分子复合型水泥发泡剂FP-50，按照1：60的比例进行稀释使用。该发泡剂发泡能力强，发泡后气孔独立封闭且不吸水、不储水，具有较强的分散性和较好的稳定性。

玻璃纤维是发泡保温材料中一种常用的增强材料，具有较高的拉伸强度和模量，可以有效地增强发泡保温材料的力学性能，提高其抗压、抗拉、抗弯等能力，提高保温材料的强度和韧性，防止其开裂和变形。本次研究选用ECR玻璃纤维，其主要的物理性能见表2。

（2）制备工艺。

发泡保温材料在制备时，首先按照一定的比例将水、水泥、玻璃纤维和防水剂进行混合搅拌3～5min，直到混合浆料均匀、无颗粒状物质。同时将水和发泡剂按照一定比例送入发泡机进行发泡得到泡沫液。将上述两道工序得到的混合浆料和泡沫液混合搅拌后浇筑入模。按照设计要求的养护龄期养护后脱模。具体制备工艺流程见图1。

3.2 陶瓷板与保温层的复合

装饰保温一体化陶瓷复合板作为一体化的节能系统主要由三部分组成：装饰层、保温层和粘结剂。粘结剂是由粘结料、增塑剂、固化剂、充填剂等材料按照一定的配比、特定的工艺配制而成，具有优良的粘结性能，可以将陶瓷板与保温层有效粘结复合。为了取得理想的粘接效果，复合工序包括以下步骤：对陶瓷板表面进行处理，确保陶瓷板表面清洁、干燥、有一定的粗糙度。将制备好的粘结剂均匀地涂布在陶瓷板的背面。待粘接剂完全浸润后将陶瓷板与制备好的水泥基发泡保温材料进行复合，确保两者紧密结合。将复合好的材料进行养护，以确保其强度和稳定性。根据需要进行切割、打磨等加工，以满足建筑陶瓷板与水泥基发泡保温材料复合制品的尺寸和外观要求。对复合制品进行质量检验，确保其性能和质量符合要求。

4保温材料性能分析

4.1 保温材料性能测试

本次研究按照GB/T 5486-2008《无机硬质绝热制品试验方法》的要求，对本工艺流程下制备的发泡保温材料进行干密度和28d抗压强度两项指标的测定。试样设定为棱长10cm的正方体小试块，每项测试指标均在测试过程中设置了3块试样，并最终取三组数据的算术平均值为其代表值。

4.2 水灰比对保温材料物理性能的影响

水灰比对于水泥基发泡所形成的保温材料物理性能有重大影响。当水灰比过大（水泥含量低）时，水泥浆料凝结时间延后，浇筑入模后成型的保温材料块体易产生离析分层。而当水灰比过小（水泥含量高）时，水泥浆料中阻力较大，泡沫难以形成或已形成的泡沫被挤压破坏而损失。从图2中可以看出，在相同的养护条件下随着水灰比的增大，保温材料块体的干密度和抗压强度逐渐降低。这是因为水灰比的增加会导致材料中的气孔数量和大小增加、材料的密实度降低，从而导致抗压强度下降。此外，过高的水灰比还可能导致材料中的水泥和骨料之间的结合力减弱，进一步降低抗压强度。

4.3 玻璃纤维含量对保温材料物理性能的影响

根据前述水灰比对保温材料物理性能的影响分析结果，确定采用水灰比为0.5的配合比方案。据此方案对玻璃纤维含量与保温材料物理性能关系进行试验研究。本次试验中玻璃纤维的含量分别设定为0%、0.5%、1%、1.5%以及2%。玻璃纤维的掺入采用干混法的方式，确保其在水泥浆料中分布均匀且分散。从试验过程来看，当玻璃纤维含量为0%时，随外加荷载的增大保温材料块体开始出现竖向裂缝，且裂缝的宽度和深度逐渐增大并伴有清脆的破裂声，直至试块被完全破坏。而掺杂了玻璃纤维的试块裂缝开始出现时所对应的外加荷载值明显增大，且玻璃纤维含量越高，开始出现裂缝的荷载值越大。随着荷载值持续增大，试块破坏过程相对缓慢。

从测试得到的数据来看（图3），随着玻璃纤维含量的上升，保温材料块体的干密度逐渐降低，而抗压强度则呈现先增高、后降低的趋势。玻璃纤维的加入可以有效改善材料的孔结构，使其更加均匀和细致，从而降低材料的干密度。同时还可以提高保温材料的抗压强度，这是因为玻璃纤维具有高强度和高模量的特点，可以有效地增强材料的力学性能，防止其开裂和变形。当玻璃纤维含量适中时，可以在一定程度上提高材料的抗压强度。但是，当玻璃纤维含量过高时，可能会导致材料的均匀性变差，从而影响其抗压强度。

5 结论

（1）装饰保温一体化陶瓷复合板是一种集装饰与保温功能于一体的新型外墙材料。陶瓷板作为饰面层，具有逼真的石材效果和优良的耐候性能，不会分解霉变、无辐射、无污染，绿色环保。同时，建筑陶瓷板还具有很好的耐震防裂、隔音降噪等特点，能够有效地提高建筑物的能效和舒适度，降低能源消耗和运行成本。

（2）水灰比和玻璃纤维含量是决定发泡保温材料的性能的两个关键指标，同时也是决定一体化节能体系质量优劣的关键。在其制备过程中发现：过高的水灰比将明显降低保温材料干密度和抗压强度；而玻璃纤维含量越高，保温材料的干密度越大，抗压强度则呈现先增高后降低的特征。

参考文献

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