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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