徐 峰，蔣字平，王 鵬

（1.安徽省建筑科學研究設(shè)計院，安徽合肥 230001；2.安徽天錦云節(jié)能防水科技有限公司，安徽馬鞍山 243000）

0 引言

現(xiàn)今，建筑反射隔熱涂料已成為夏熱冬暖和夏熱冬冷地區(qū)一種重要的建筑節(jié)能新技術(shù)。當在夏熱冬冷地區(qū)使用該涂料時，為其配套施工厚度靈活、保溫性能可靠的保溫層往往成為關(guān)鍵技術(shù)。在過去，一般采用保溫膩子或者保溫膠泥與之配套形成相應的外墻節(jié)能系統(tǒng)。但在實際應用中發(fā)現(xiàn)，這兩種保溫材料都存在著一些問題。例如，保溫膩子的導熱系數(shù)較高，為0.085 W/（m·K），且其應用厚度較薄，最大應用厚度不超過15 mm，因此保溫層所能提供的熱阻有限，使得其與建筑反射隔熱涂料所形成的外墻節(jié)能系統(tǒng)的應用范圍有限。而就保溫膠泥來說，該材料生產(chǎn)時使用了膨脹聚苯顆粒和膨脹?；⒅閮煞N保溫骨料，這兩種保溫骨料的密度差別較大，導致施工時材料在現(xiàn)場加水調(diào)拌時可能會出現(xiàn)兩種骨料不能夠充分混合均勻的情況，進而影響保溫層的質(zhì)量。

鑒于以上情況，為了在建筑節(jié)能中更好地應用建筑反射隔熱涂料，研制了一種與建筑反射隔熱涂料配套使用的新型高性能保溫膩子“TJY建筑保溫膩子”，該保溫膩子的導熱系數(shù)≤0.062 W/（m·K），拉伸粘結(jié)強度≥0.11 MPa，最大應用厚度為25 mm。其應用厚度的增大是由拉伸粘結(jié)強度來保證的。

1 試驗部分

1.1 主要原材料

P.O 52.5級水泥，海螺水呢；凝聚硅灰，市售；VINNAPAS?RE 5044 N型乳膠粉、C 9101型纖維素醚，德國WACKER公司；膨脹玻化微珠，河南中原礦業(yè)有限公司；玻璃空心微珠，市售；粉煤灰空心微珠，靈壽縣盛企隆礦產(chǎn)品公司；木質(zhì)纖維，建筑涂料廠生產(chǎn)外墻膩子用材料。

1.2 膩子配制及試驗

先配制膠結(jié)料，按配方稱量各種原材料并混合均勻后，過0.63 mm篩兩遍，以保證各種原材料得到充分混合，成為膠粉料；然后，將粉煤灰空心微珠和膨脹?；⒅榛旌暇鶆?，按照配方比例與膠粉料相配合，試驗時加水拌制成TJY建筑保溫膩子拌合物。參照GB/T 26000—2010《膨脹?；⒅楸厣皾{》和JG/T 158—2013《膠粉聚苯顆粒外墻外保溫系統(tǒng)材料》進行試驗。

2 結(jié)果與討論

2.1 乳膠粉加入量對TJY建筑保溫膩子粘結(jié)強度的影響

乳膠粉作為TJY建筑保溫膩子膠結(jié)料的聚合物組分，能夠顯著提高TJY建筑保溫膩子的粘結(jié)強度、降低其吸水率。表1中展示了乳膠粉加入量對TJY建筑保溫膩子拉伸粘結(jié)強度的影響。顯然，在所試驗的添加量范圍內(nèi)，標準狀態(tài)下的拉伸粘結(jié)強度隨乳膠粉加入量的增加而逐漸增大，但由于乳膠粉的價格較高，直接影響著保溫材料的制造成本，所以必須在材料性能和成本之間找到最佳平衡。

表1 乳膠粉加入量對TJY建筑保溫膩子粘結(jié)強度的影響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對TJY建筑保溫膩子干密度的影響

粉煤灰空心微珠是堆積密度很低的材料，一般其堆積密度只有350～550 kg/m3左右，而其孔隙率卻高達66%，因而其在TJY建筑保溫膩子中適量使用，能夠達到密實度高（更好地填充?；⒅轭w粒間的空隙）而干密度低的目的。粉煤灰空心微珠添加量對TJY建筑保溫膩子干密度的影響如表2所示。

從表2中可以看出，雖然?；⒅轭w粒間的空隙較大，但當使用了粉煤灰空心微珠后，其間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，因而隨著其添加量的增加，TJY建筑保溫膩子的干密度反而降低。

表2 粉煤灰空心微珠添加量對TJY建筑保溫膩子干密度的影響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對TJY建筑保溫膩子導熱系數(shù)的影響

在保持保溫膩子基本配比不變的情況下，粉煤灰空心微珠添加量對保溫膩子導熱系數(shù)的影響見表3。

表3 粉煤灰空心微珠添加量與TJY建筑保溫膩子導熱系數(shù)的關(guān)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可見，隨著粉煤灰空心微珠添加量的增加，膩子的導熱系數(shù)降低，即膩子的保溫性能隨著粉煤灰空心微珠加量的增加而略有提高。

另一方面，試驗還發(fā)現(xiàn)，在一定添加量下，粉煤灰空心微珠的添加使TJY建筑保溫膩子的抗壓強度和拉伸粘結(jié)強度都有所提高，但可能有一個最大添加量，尚有待于進一步試驗研究。

2.4 膨脹玻化微珠對TJY建筑保溫膩子性能的影響

雖然膨脹?；⒅榈拿芏鹊?，是保溫隔熱膩子的主體材料，但其使用量不能太大，否則會嚴重降低材料的強度。表4中給出了膨脹?；⒅椴煌昧繉JY建筑保溫膩子的干密度和粘結(jié)強度的影響。由表4可見，隨著膨脹?；⒅橛昧康脑龃?，TJY建筑保溫膩子的干密度逐漸降低，物理性能亦隨之變差，拉伸粘結(jié)強度迅速降低。同時，試驗過程中發(fā)現(xiàn)，隨著膨脹?；⒅橛昧康脑龃?，TJY建筑保溫膩子的粘聚性降低而導致施工性變差。

表4 膨脹?；⒅樘砑恿繉JY建筑保溫膩子干密度和粘結(jié)強度的影響Table 4 The effects of addition amount of expanded vitrified microsphere on the dry density and bond strength of TJY building thermal insulation putty

綜上所述，應將膨脹?；⒅椤⒉ＡЭ招奈⒅?、粉煤灰空心微珠和水泥以及乳膠粉合理搭配使用，使膩子的干密度（主要是反映導熱系數(shù)）、力學強度和施工性之間達到平衡狀態(tài)，以滿足其性能要求。

2.5 凝聚硅灰對TJY建筑保溫膩子性能的影響

凝聚硅灰的主要化學成分是SiO2（占85%～98%），凝聚硅灰的顆粒呈極細的玻璃球狀，粒徑為0.1～1.0 μm，是水泥顆粒粒徑的1/50～1/100，它是一種高性能混凝土摻合料，活性極高，能夠顯著提高水泥基材料的強度。由于干密度的限制，TJY建筑保溫膩子中輕質(zhì)骨料的占比很大，水泥的用量較低，因而加水拌合時需要較多的拌合水，這會使水泥漿的強度降低，添加適量的凝聚硅灰可以在一定程度上減輕這一缺陷。凝聚硅灰添加量對TJY建筑保溫膩子物理力學性能的影響見表5。

表5 凝聚硅灰添加量對TJY建筑保溫膩子物理力學性能的影響Table 5 The effects of addition of silica fume on the physics and mechanical performance when of TJY building thermal insulation putty

表5結(jié)果顯示，凝聚硅灰的添加不但能提高TJY建筑保溫膩子的抗壓強度，也能使拉伸粘結(jié)強度有所提高。

2.6 木質(zhì)纖維對膩子初期抗開裂性的影響

保溫膩子屬于厚質(zhì)濕涂材料，每道施工的厚度可能達到5 mm，甚至10 mm以上，因而其初期的抗開裂性非常重要。木質(zhì)纖維對膩子的初期抗開裂性有很好的改善作用。例如，分別將添加木質(zhì)纖維和未添加木質(zhì)纖維的保溫膩子批涂于吸水率較高的硅酸鈣板基層上，一次批涂厚度達10 mm，批涂后立即放置于50 ℃干燥箱中，鼓風狀態(tài)下放置30 min，結(jié)果表明，未添加木質(zhì)纖維的膩子出現(xiàn)了裂紋，添加木質(zhì)纖維的膩子沒有出現(xiàn)裂紋。

裂紋產(chǎn)生的原因是由于膩子層內(nèi)、外失水速度不同，因而收縮不均勻。未添加木質(zhì)纖維的保溫膩子表層失水快，里層失水慢，失水多的收縮大，失水少的收縮小，且初期材料產(chǎn)生的抗拉強度低，還不足以抵抗開裂，所以產(chǎn)生裂紋。添加了木質(zhì)纖維的保溫膩子具有保水功能，特別是高溫狀態(tài)下的保水功能更好；另一方面，由于木質(zhì)纖維的作用，膩子層表層和里層的水分散失比較均勻，保溫膩子層的收縮也就很均勻，且木質(zhì)纖維也有助于提高材料的抗拉強度，所以膩子的抗開裂性提高。

2.7 不同型號甲基纖維素醚對TJY建筑保溫膩子施工性的影響

甲基纖維素醚是改善TJY建筑保溫膩子施工性能不可或缺的材料。但是，甲基纖維素醚有很多種型號，目前市場上的商品，黏度從5 000～200 000 mPa·s，有十幾種型號。本研究按照常規(guī)膩子中使用的產(chǎn)品型號，選擇50 000 mPa·s黏度型號的產(chǎn)品，但結(jié)果發(fā)現(xiàn)，所制得的TJY建筑保溫膩子的施工性很差，很難上墻施工。要改善膩子的施工性有2個途徑，即增大纖維素醚的用量，或者使用更高黏度型號的纖維素醚。前者所帶來的不利因素一是提高了TJY建筑保溫膩子的配制成本，二是降低了膩子膜的耐水性。因而，我們選用更高黏度型號的纖維素醚進行試驗。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，選用200 000 mPa·s以上黏度型號的纖維素醚，才能滿足TJY建筑保溫膩子的施工要求。

2.8 TJY建筑保溫膩子的綜合性能

TJY建筑保溫膩子的綜合性能見表6。

表6 TJY建筑保溫膩子的性能指標和檢測結(jié)果Table 6 The performance indexes and test results of TJY building thermal insulation putty

3 TJY建筑保溫膩子的應用

如前所述，TJY建筑保溫膩子研制的最終目的是與建筑反射隔熱涂料配套使用，以形成TJY建筑保溫膩子-建筑反射隔熱涂料外墻節(jié)能系統(tǒng)，該系統(tǒng)構(gòu)造簡單，僅由TJY建筑保溫膩子層、底涂層和反射隔熱涂料涂層構(gòu)成，取消了在TJY建筑保溫膩子層表面設(shè)置抗裂防護層的做法。系統(tǒng)的這種簡單構(gòu)造是以3個主要因素為基礎(chǔ)的：一是TJY建筑保溫膩子具有良好的力學強度和較低的干密度（吸水率也比較低）；二是在系統(tǒng)中限制了TJY建筑保溫膩子的厚度≤25 mm；三是系統(tǒng)中使用了柔韌性好、抗裂性強的高性能彈性耐水膩子，且其在系統(tǒng)中的批涂厚度不小于1.5 mm。

該系統(tǒng)中TJY建筑保溫膩子的應用厚度與TJY保溫膠泥的一樣，而導熱系數(shù)［0.85 W/（m·K）］比過去的保溫膩子低得多，因而解決了原先兩種保溫材料存在的問題，擴大了應用范圍。

4 結(jié)語

TJY建筑保溫膩子以聚合物改性水泥作為膠結(jié)材料來提供良好的物理力學性能；以膨脹?；⒅轭w粒來提供良好的保溫隔熱性能（賦予材料以較低的導熱系數(shù)）；將粉煤灰空心微珠和凝聚硅灰結(jié)合于聚合物改性水泥漿體中，賦予材料足夠的漿體，并和水泥一起生成水泥石，使之在提高或保持材料強度的同時不會顯著增大其密度，保證材料的低導熱系數(shù)性能，提高材料的力學性能。并實現(xiàn)了燃燒性能達到A1級；拉伸黏結(jié)強度≥0.11 MPa；導熱系數(shù)≤0.062 W（/m·K）的預期目標。

TJY建筑保溫膩子與建筑反射隔熱涂料形成的TJY建筑保溫膩子-建筑反射隔熱涂料外墻節(jié)能系統(tǒng)取消了抗裂防護層，構(gòu)造簡單，這是基于TJY建筑保溫膩子的力學強度高和限制其應用厚度≤25 mm以及使用彈性耐水膩子等措施之上的。