一种新型保温隔热屋面材料的试验研究
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一种新型保温隔热屋面材料的试验研究
李君丽 (中南大学通信工程学院,湖南 长沙410008)
摘要:采用电厂粉煤灰为主要基料,废旧聚苯乙烯泡沫塑料为主要隔热单元,在满足保温隔热屋面材料
质量要求的条件下,经水泥、外加剂复合制成具有良好的保温隔热屋面材料。这种材料具有表观密度低
和导热系数小等特点,其他性能均满足屋面使用质量要求。符合国家对建筑节能和生态建材的需求。是
一种有较大发展前景的绿色建筑材料。
关键词:粉煤灰:保温隔热材料:试验
中图分类号:TU522文献标识码:A文章编号:1001—6945(2008)09-0096-02
1 引言
长期以来,建筑屋面的防水性能一直是人们关注
的焦点,而屋面的保温隔热性能却被忽视。随着人们对
建筑舒适性能要求的提高和国家加大建设节约型社会
的步伐,人们开始关注建筑能耗和居住环境。据统计表
明,建筑能耗通常会占到总能源消耗的15%~18%,而
建筑屋面能耗则占到总能耗的30%~40%。因此,研制
开发和推广应用具有良好的屋面保温隔热材料,不仅
有利于提高建筑屋面的保温隔热性,改善室内居住环
境,同时可以节约能源,降低建筑物的使用成本,保持
我国国民经济的持续发展具有十分重要的意义。通过
试验,采用电厂粉煤灰为主要基料,废旧聚苯乙烯泡沫
塑料为主要隔热单元,在满足保温隔热屋面材料质量
要求的条件下,经水泥、外加剂复合制成具有良好节能
效果的保温隔热屋面材料,这种材料符合国家对建筑
节能和生态建材的要求。
2试验
2.1 原材料
2.1.1原材料共有4种。
粉煤灰采用某火力发电厂电除尘器收集的粉煤灰
为主要基料。其品质指标符合GB/T1596—2005标准中
的Ⅱ级粉煤灰技术要求。检验结果见表1。
表1 某电厂粉煤灰品质指标检验结果
粉煤灰兼有集料和生成胶凝材料的双重作用,它
的品质越好,其活性越大。选用粉煤灰用作基料的原
因:一是因为粉煤灰中存在大量的空心微珠及蜂窝状
96 WWW.brick-tile.com 体,空心微珠在常温下多处于半真空状态,因此粉煤灰
与其他无机材料相比,具有很低的导热系数:二是粉煤
灰的矿物主要由玻璃体、莫来石、石英和少量其他矿物
等组成,由电子扫描显微镜可见,主要为直径1 btm~5
btm的玻璃珠球和一部分形状不规则的晶体颗粒。玻
璃体的化学成分中含有60%以上的SiO ;三是它的密
度小,具有很好的火山灰活性,能与胶结材料中析出的
氢氧化物发生水化反应,生成水化硅酸钙胶体,有利于
提高强度;四是因为粉煤灰是火力发电厂排出的工业
废渣,再生利用粉煤灰有利于保护环境,减少污染。
2.1.2泡沫塑料颗粒
采用废旧聚苯乙烯泡沫塑料颗粒为主要集料,也
是作为主要隔热单元,粒径约10 mm~20 mm.因为聚
苯乙烯泡沫塑料是以聚苯乙烯树脂为主要原料,经发
泡剂发泡而制成的内部具有无数封闭微孑L的材料。其
导热系数为0.04 W/(m・K)左右,表观密度小于30 kg/
m ,吸水性小于80 kg/m ,压缩强度大于150 kPa,具有
良好的憎水隔热性能;另外废旧聚苯乙烯泡沫塑料是
包装材料产生的废弃物,产生量较大、难降解、利用率
和利用量小、污染环境,合理利用,利国利民。
2.1.3外加剂
经多次试验、比较,复合制成的外加剂具有能与胶
凝材料有较好的相溶性,并具有提高材料早强、防水、
粘结的功效。试验思路是:一是通过掺激发剂对粉煤灰
火山灰活性的激发效果,提高粉煤灰材料的早期强度;
二是掺防水剂来降低材料的吸水率,从而提高屋面材
料的隔热保温性能;三是掺粘结剂来使泡沫塑料颗粒
表面由憎水性变为亲水性,使其表面与水泥浆体具有
良好润湿粘附能力,提高屋面材料的力学性能。
20082 ̄
维普资讯 http://www.cqvip.com 2.1.4水泥
采用某水泥厂生产的42.5普通硅酸盐水泥,其物
理性能指标符合GB175—1999标准中的合格品技术要
求。检验结果见表2。
表2 42.5普通硅酸盐水泥物理性能指标检验结果
细度标准稠度 体积 /%用水量/%安全性 凝结时间(小时:分)抗折强度/MPa抗压强度/MPa
初凝终凝 3 d 28 d 3 d 28 d
3.2 25.0 安全 2:42 3:50 5.7 8.8 28.9 50.3
2.2试件制备
隔热保温材料试件制备是先将原材料按设计的配
合比搅拌均匀,然后分两层装入性能测试用的试模中,
自然养护48 h后脱模,在标准养护条件下养护至规定
龄期。
2.3性能测试依据
隔热保温材料的稠度、强度、密度、收缩、导热系数
等性能测试分别参照JGJ70—90(建筑砂浆基本性能试
验方法》、GB/T1767—1999(水泥胶砂强度试验方法》、
GB/TIQ294—85(绝热材料稳态热阻及有关特性的测定
防护热板法和热流计法)进行。
2.4试验结果分析
2.4.1粉煤灰激活
由表3可知,大掺量粉煤灰的胶砂强度比基准水
泥的胶砂强度降低很大,说明粉煤灰的火山灰活性发
挥速度较慢,而在粉煤灰激活剂的作用下,大掺量粉煤
灰的胶砂强度提高很大,说明粉煤灰的火山灰活性发
挥速度明显增加。
表3掺粉煤灰代替水泥和掺激活剂胶砂强度的试验结果
2.4.2粉煤灰掺量
由表4可知,在稠度基本相同的情况下,随着粉煤
灰掺量的增加,水泥用量逐渐减少,粉煤灰砂浆的抗压
强度将逐渐降低,所以选择一个合适的粉煤灰掺量是
至关重要的。
表4掺粉煤灰代替部分水泥砂浆强度的检测结果
2OO8 【 ../ 2.4.3外加齐0掺量
由表5可知,在水泥用量不变、稠度基本相同的情
况下,随着外加剂掺量的增加,水灰比和容重将逐渐减
小,但其砂浆的抗压强度基本不变。这是由于外加剂的
引气和减水作用的缘故。
表5外加剂不同掺量砂浆强度的试验结果
2.4.4泡沫塑料颗粒粒径
由表6可知,在水泥用量不变、稠度基本相同的情
况下,掺大的泡沫塑料颗粒比掺小的泡沫塑料颗粒的
砂浆抗压强度高,这是由于掺大的泡沫塑料颗粒比掺
小的泡沫塑料颗粒的砂浆集料表面积要小的缘故。
表6泡沫塑料颗粒粒径对砂浆强度影响的试验结果
2.4.5材料的组成与性能测试
根据前述对掺粉煤灰的保温隔热屋面材料试验结
果分析,按水泥:粉煤灰:外加剂:泡沫塑料颗粒:水:l:2:
0.005:0.03:0.86材料组成配合比(质量比),制备了掺粉
煤灰保温隔热屋面材料的砂浆试件,在标准养护条件
下养护至规定龄期进行了物理力学性能测试。测试结
果见表7。
表7掺粉煤灰屋面保温隔热屋面材料的性能测试结果
由表7可知,掺粉煤灰保温隔热屋面材料具有表
观密度低和导热系数小,干燥收缩、吸水率、强度均符
合GBSOM5—2004的质量要求。
3结语
利用电厂粉煤灰为主要基料.废旧聚苯乙烯泡沫
塑料为主要隔热单元.经水泥、外加剂复合可以制成具
有良好效果的保温隔热屋面材料。这种材料具有表观
密度低和导热系数小的特点,其他性能也能满足屋面
使用质量要求.符合国家对建筑节能和生态建材的需
求,是一种有较大发展前景的绿色建筑材料。
收稿日期:2O08—08—07—22
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