吉林建筑大学材料科学与工程学院 长春 130118
摘要：基于现有建筑外墙保温板保温性能差、防火性能低，不耐老化且有毒害性事件等现象，针对改善纤维增强复合保温防火板的性能研究，从提高其抗压强度、 降低导热系数，降低其干密度和吸水率等方面进行研究。通过研究为外墙外保温提供了一种性能优异、保温效果好、防火性能优的保温材料。
关键词：外墙外保温； 复合防火板； 纤维增强复合保温防火板
0前言
目前，针对我国现有建筑外墙保温板保温性能差、防火性能低，不耐老化且有毒害性事件的现象，特此研究出一种新型的复合保温防火材料——纤维增强复合保温防火板，代替现有工程中使用的外墙保温板，解决现有保温板由于自重大、脱落砸人、易燃、不耐老化等问题，在一定程度上实现装配式住宅的新型替代材料，集多种性能于一体的新型产品。另外，我国建筑单位面积能耗偏高，尤其是建筑外围护墙体保温性能差，导致围护结构的热损耗严重。研发可提高围护墙体保温隔热性能的新型保温材料，最大限度地减少建筑外墙结构的热损失，是实现建筑节能的关键。
纤维增强复合保温防火板弥补了EPS（XPS）保温板、聚氨酯保温板的防火性能差，不耐老化以及高温情况下会产生有害气体等现象。同时通过提高增加纤维改变其内在的结构性能，来达到抗压强度高、抗拉强度高、吸水率低和导热系数低的优点。纤维增强复合保温防火板将采用科学配比、自动计量，经成型、表面处理、养护、切割、包装等工艺生产而成。是一种复合新型防火保温板材，具有强度高、自重轻、保温、不易破损、防火、耐候等诸多优点，同时可与抗裂砂浆、辅助材料配合形成集保温隔热、防火、抗裂、防水、防渗于一体的防火保温体系。
1试验研究
1.1试验研究目标
研究纤维增强复合保温防火板中聚苯颗粒级配、聚氨酯、水泥、粉煤灰和相关材料等，通过正交设计方案优化确定其最佳的配比。纤维增强复合保温防火板材料的安装技术及与之配套的施工技术、施工工艺；解决保温防火一体化，施工缝隙之间的搭接技术。具体内容如下：
（1）研究纤维增强复合保温防火板配方材料的选用：选择聚苯颗粒级配、聚氨酯、水泥、粉煤灰和相关材料等，利用正交设计方案优化确定其最佳的配比，以解决板材的保温性能和防火性能，提高其整体的保温防火吸音等可靠性。
（2）研究保温防火板的最佳配方，分析研究加入不同掺量聚苯颗粒、水泥、粉煤灰、纯丙乳液、玄武岩纤维、聚丙烯纤维及轻骨料等对保温板有关性能的影响，确定其最佳用量。从而使其导热系数，密度，强度，吸水率，收缩，软化系数等相关性能达到最佳。
（3）确定最佳配比后，研制出纤维增强复合保温防火板，测试保温板全部性能，并与市场上几种保温板做简单的燃烧对比试验。
1.2试验材料
纤维增强复合保温防火板的原料包括水泥、轻骨料、粉煤灰、纤维、添加剂、水、改性聚苯颗粒等。
水泥：吉林亚泰水泥有限公司生产的鼎鹿牌P•O 32.5普通硅酸盐水泥。
粉煤灰：采用符合国家标准要求的Ⅱ级粉煤灰。
减水剂：萘系高效减水剂，减水率为20%。
pp纤维：聚丙烯纤维，其主要性能指标见表1-1。
纯丙乳液：北京东方亚科力公司生产的纯丙乳液。
水：普通自来水。
改性聚苯颗粒：由水泥，乳液，聚苯颗粒拌和而成。
硬泡聚氨酯：将发泡原液A、B两组份，掺入硅粉材料，搅拌成溶剂，直接喷涂在两固定好的泡沫混凝土板中间，即可立即进行系列化学反应而生成硬泡聚氨酯。其特点为：制品质轻、 比强度高、导热系数低（≤0.027 W/ m•k）、隔热性能良好。可提混凝土保温隔热性能。
标准砂：厦门ISO标准砂。
玄武岩纤维：浙江石金玄武岩纤维有限公司的玄武岩纤维无捻纱。
通过吸水率的测定，来对配方1、2、3、4进行对比研究，从而初步筛选出配方范围。从表2-2和图1中可以看出第2、3种配方的吸水率相对于第1、4种的吸水率值较低，即XPS板的吸水率相对于硬质聚氨酯的吸水率相对较低。而添加了聚苯颗粒的硬质聚氨酯试块的吸水率则相对于只拥有硬质聚氨酯的试块吸水率低。
由此，可以初步判定含有XPS板的吸水率最低，其次是含有改性聚苯颗粒的硬质聚氨酯保温试块，最后是硬质聚氨酯保温试块。
2.3抗压强度测试
通过对四种配方的吸水率对比后，将对其放入养护箱养护28天的试块进行抗压强度测试，其结果如表2-3：
2试验方法及性能测试
2.1制备方法
将P•O 32.5水泥、粉煤灰、标准砂、纯丙乳液、玄武岩纤维等按一定比例进行预混拌和后，加入适量水搅拌成均匀稳定的料浆，按照一定搅拌速率搅拌成均匀的浆体，然后加入一定量的改性聚苯颗粒，搅拌均匀，待料浆均匀包裹住改性聚苯颗粒，根据规范 GB/ T 50081-2002 制备一组边长为100mm的立方米混凝土试块，拆模后放入恒温恒湿养护箱中。到达养护时间后拆模取出。
2.2吸水率测试
本次试验将进行四组试验配方的进行，配比如表2-1：
从图2的四种配方的抗压强度测试平均强度值可以看出，配方一和配方二的强度相对于配方三、四来讲相对较高。而配方四的抗压强度相对配方三强度高一些。通过分析对比认为含有硬质聚氨酯的试块抗压强度比含有XPS板的抗压强度好。
由此，初步选定配方一与配方四来进行下一步实验操作。
2.4导热系数值的测定
为了进行保温板的导热系数测定，预先将配方1～4制作的保温板分别放进烘箱进行加热烘干，设置温度105℃加热烘干3天。于三天后取出，其中配方二、三的XPS板在加热过程中出现表面碎裂现象。
经过对于图1、2和3的现象分析，初步判定其现象缘由如下：一是因为XPS板在受热膨胀过程中由于膨胀系数与水泥基底的膨胀系数偏差过大，导致其膨胀炸裂；二是因为水泥基底在与XPS拌和相容性差，没有合适的相融剂在两相界面间进行融合，导致发生此现象。介于此原因，我们将对于配方一和配方四进行导热系数测试，如表2-4：
通过测定，配方一与配方四符合导热系数指标，故暂选配方一和配方四。
3试验结论
（1）通过吸水率的测定，含有XPS板试块的吸水性比含有硬质聚氨酯的试块吸水性稍微小，而含有改性聚苯颗粒的硬质聚氨酯试块吸水性比含有硬质聚氨酯的试块低。即吸水率：硬质聚氨酯>含改性聚苯颗粒的硬质聚氨酯>XPS板。
（2）通过抗压强度的测试，得出配方一与配方二的抗压值大于配方三和四。
（3）通过导热系数的测试与现象，初步判定配方一和二符合指标。
由以上结论综合得出，配方一与配方二的性能相比配方三、四好，故此我们将会对于配方一和二进行深入的研究探索。
论文作者:林城江,关国英,苗志强,王敬维,刘成
论文发表刊物:《基层建设》2017年6期
论文发表时间:2017/6/27
标签：吸水率论文; 配方论文; 聚氨酯论文; 防火板论文; 纤维论文; 性能论文; 抗压强度论文; 《基层建设》2017年6期论文;