张泽华张志强

(1.大港一中培训部，天津 300270；2.河南濮阳市天河电子机械设备维修制造有限公司，河南 濮阳 457000)

发泡水泥保温板性能研究及实验

张泽华1张志强2

(1.大港一中培训部，天津 300270；2.河南濮阳市天河电子机械设备维修制造有限公司，河南 濮阳 457000)

文中针对发泡水泥板性能（体积密度、抗压强度、导热系数）及其影响因素进行了研究。在研究和实验基础上，以525普通硅酸盐水泥作为基体材料、玻化微珠为添加剂、加入自制强化剂材料和其它原料，采用化学发泡方法制造出导热系数低、体积密度小、抗压强度符合要求的发泡水泥保温板。

发泡水泥；保温板；导热系数

目前建筑业界常用的外墙保温材料有EPS（膨胀性聚苯乙烯泡沫板板）、XPS（挤塑聚苯乙烯泡沫板）、酚醛板、岩棉板等。EPS和XPS有防火性能差、耐老化时间短、容易出现空鼓开裂现象等缺点。酚醛板和岩棉板虽然性能优异，但造价较高。而发泡水泥板无毒、无害、耐老化、成本低、强度高、绿色环保、防火性能好，且与建筑墙体属同种材料，膨胀系数相同，不会因热胀冷缩而引起空鼓开裂的现象，能够满足外墙保温的需要，具有很大的应用潜力。硫铝发泡水泥保温板和复合硅酸盐发泡水泥保温板是目前较常见的发泡水泥板。这两种发泡水泥保温板密实性好、强度高，但存在体积密度大（180kg/m3以上）、导热系数高等缺点。本文首先研究影响发泡水泥保温板性能的因素，然后在实验的基础上配置出一种性能良好的发泡水泥保温板。

1 发泡水泥保温板性能研究

本文中研究的发泡水泥板性能主要是体积密度、抗压强度、导热系数等。同等工艺工序情况下，体积密度与抗压强度正相关，体积密度抗压强度与导热系数没有直接关系。在相同体积密度时，抗压强度高，导热系数低的发泡水泥保温板性能较好。以上参数中对体积密度在保温设计要求中相对较低，对抗压强度、导热系数等要求比较高。

发泡水泥保温板性能与水泥和固体原料添加量、添加剂、发泡情况密切相关。同等情况下，水泥板和固体原料添加越多，发泡水泥保温板体积密度越大，密实性好，重量越大，而发泡水泥板导热系数变化不大。发泡水泥板的品质与发泡的均匀度、闭孔率、泡径的大小有着一定的关系。同等重量的发泡水泥保温板，泡径较小（1-2mm），泡壁完整无破损，闭孔率高的保温板的导热系数明显比泡径较大（3-5mm）且泡壁有半孔的要低。体积密度大较大的发泡水泥板，泡径较大泡壁较厚，此时发泡水泥保温板抗压强度较高，导热系数也较高。不同的添加剂对体积密度、抗压强度、导热系数影响不同。部分添加剂可明显降低导热系数，但可能降低发泡水泥保温板的体积密度和抗压强度。

2 实验方法

2.1 实验准备

在实验开始前，按照以下过程进行准备：（1）首先对发泡水泥保温板所用的各种原料进行分析，检索各种原料搭配的合理性，调研探索合适的添加剂；（2）观察分析成品的结构和强度低形成的原因；（3）查阅相关资料采用化学方法，在不增加固体原料的情况下提高各种原料的凝胶性；（4）合理调配各种原料的用量，加料顺序和反应时间，用合适的加工工艺使浆液入模发泡形成密实均匀的蜂窝状结构；（5）采用高标号水泥配合适的表面活性剂，提高水泥的水化反应速度；（6）采取科学的方法对成品进行养护、强化成品结构。

2.2 实验方案

目前市场上的发泡水泥保温板一般都能满足抗压强度的要求，但是其导热系数仍然偏高。因此本文中先考虑导热系数，尽量降低发泡水泥保温板的导热系数。在获得优良的导热系数后，再通过改善工艺等方法提高抗压强度、降低体积密度。

2.3 实验目标

对于发泡水泥保温板的抗压强度，国家还没有一个具体的标准。在国家建筑标准设计图集10J121中针对泡沫混凝土防火隔离带有显示0.10-0.20Mpa，大多上述图集的标准参考各企业的标准而定。本文中设定的目标为：抗压强度≥0.20Mpa、导热系数≤0.05w/m·K、体积密度≤150kg/m3。

2.4 导热系数实验与抗压强度实验

为降低导热系数，拟采用两种方法：（1）通过减少水泥和固体原料添加量方式减小体积密度；（2）添加某种导热系数低的材料：在加工生产发泡水泥保温板时添加一定量的具有低导热性能的材料与发泡水泥形成的匀质蜂窝结构相结合。

方法（1）：减少水泥和固体原料添加量后，体积密度明显降低，重量大大减轻。如图1所示，改变发泡水泥保温板体积密度，导热系数降低变化不大，但抗压强度降低较大，材料性能明显降低。通过降低发泡水泥保温板体积密度的方法无法有效降低导热系数。

图1 体积密度对发泡水泥保温板性能的影响

方法（2）：考虑添加某种导热系数低的材料来降低产品的导热性能，经查询、调研后拟采用闭孔玻化微珠作为添加材料。玻化微珠是一种内部多孔、表面玻化封闭，呈球状体的细径颗粒，是一种具有高性能的新型无机轻质绝热材料，容重50-100 kg/m3，导热系数为0.028-0.048w/m·K，特别是炭火烧的小粒径微珠闭孔率高、导热系数只有0.037。

如图2所示，改变玻化微珠掺量，导热系数变化剧烈，在玻化微珠掺量达到4%以后，导热系数降低到0.05w/m·K，该导热系数已经充分满足建筑施工中防火保温的需求。玻化微珠掺量增加到8%以后，导热系数降低为0.047 6。通过增加发泡水泥保温板中玻化微珠掺量的方法可以有效降低导热系数。

图2 玻化微珠掺量对发泡水泥保温板性能的影响

由图2所示，经过导热测试导热系数实验后，导热系数能够满足要求，但是抗压强度很低，在导热系数为0.05w/m·K，只有0.13Mpa左右，未达到预定的抗压强度目标。

考虑采用加入自制强化剂材料的方法增加发泡水泥保温板抗压强度，自制强化剂使发泡水泥保温板形成一个完整坚实的结构整体。强化剂主要成分为纤维素钠、三乙醇胺、op-10乳化剂、氯化钙、硫酸钠、硅酸纳等。加入强化剂后，发泡水泥保温板抗压强度由0.12Mpa提升到0.24Mpa，达到预期的抗压强度目标。

3 实验结论

本文中采用525普通硅酸盐水泥作为基体材料，玻化微珠作为添加剂，加入自制强化剂材料，经过多次的调试、试验，最后成功加工生产符合如下参数的玻化微珠发泡水泥保温板：体积密度139kg/m3，0.048w/m·K，抗压强度0.24Mpa，该产品达到实验预定目标并且性能较为优良。

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A

1003-5168(2014)03-0053-02

张泽华(1994—)，女，就读于大港一中培训部，研究方向：玻化微珠水泥泡沫材料与相关设备开发。