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膨胀珍珠岩在保温中的应用

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膨胀珍珠岩在保温中的应用

发布时间:2012-10-10 13:30:43   发布者:

摘  要:

    对珍珠岩进行了概述,从膨胀珍珠岩的内涵上讲术了膨胀珍珠岩的化学成分。膨胀珍珠岩在建筑中应用是日趋重要,分析了其应用的优缺点。新型膨胀珍珠岩在外墙外保温中的应用有点。
    一、珍珠岩的概述     

    珍珠岩是一种火山喷发时在一定条件下形成的酸性玻璃质熔岩,在瞬间高温下,矿砂内部结晶水汽化产生膨胀力,将熔融状态下的珍珠岩矿砂颗粒瞬时膨胀,经冷却后形成多孔轻质白色颗粒,性能十分稳定,具有很好的绝热防火性能,是一种很好的无机轻质绝热材料,可广泛用于冶金、化工、制冷、建材等诸多行业。

    1924年德国首先在实验室发现珍珠岩在高温条件下具有膨胀性;1940年美国在内华达州开始生产膨胀珍珠岩作砂浆骨料。1969年我国珍珠岩工业开始规模化生产,由于我国珍珠岩资源丰富,分布面广,如河南、河北、山西、山东、辽宁、浙江等都有丰富的矿藏,而且品位很高。因而在不到20年的时间里,全国珍珠岩矿企业已达到了千余家。

    国外的外墙保温工程使用最多的是发泡聚苯板薄板抹面外保温系统,其他应用的技术还有玻璃棉外保温系统、岩棉外保温系统、聚氨酯外保温系统和珍珠岩保温系统。我国在上世纪80年代中期开始研究外保温技术,有珍珠岩、复合硅酸盐、海泡石或有机硅复合的各种外墙保温沙浆,并于90年代初应用于北方寒冷地区的节能建筑。

    二、膨胀珍珠岩的内涵

    膨胀珍珠岩是将天然珍珠岩矿石(属酸性较大的玻璃质岩石,系火山喷发岩浆急冷浓缩而成的天然硅铝质无机非金属材料),经过破碎筛选,在高温煅烧下,其体积急剧膨胀,制得的多孔、色白的颗粒状物质。由于高温下导热系数低(0.05~0.15kcal/m•h•℃),耐火度> 1250℃,容重小(40~280kg/m ),被广泛用作轻质保温隔热材料。所谓导热系数是指在面积为1m2、厚度为1m 的壁板上,板两侧表面温差为1℃,在1h 内通过板面的热量,用λ 表示,单位为W/m•K。很显然,材料的导热系数值越小,其绝热性能越好。膨胀珍珠岩的导热,不同于单纯的气体、液体和固体,它是一种固态多孔物质,其导热性能和材料的粒径、孔隙特征、含水率等多种因素有关。

    膨胀珍珠岩的大致化学成份为:SiO 70%~72%、Al O 10%~14%、Fe O 0.3%~0.9%、CaO1.2%~2.2%、K O2%~3.5%、Na O1%~3%、MgO 少量、H O4%~6%。

    保温材料的发展:

    保温材料的发展可以追溯到原始社会。原始人类为了生存,在自然界从利用天然洞穴开始,随着人口的逐渐增加和生产力水平的不断提高,人类学会了利用草木兽皮,泥土和砂石等天然料建造房屋居住,并逐步改善着人类自身的生存环。

    我国的保温材料研究起步较晚,整体水平落后与发达国家。膨胀珍珠岩制品在我国只有20多年的历史,但发展较快,年产膨胀珍珠岩500万立米。主要作为保温、隔热、吸音、防火材料和助滤剂、吸附剂、植物栽培土等。目前,我国膨胀珍珠岩的主要用途为建筑业,约占70%。

    三、膨胀珍珠岩在建筑节能中的应用

    膨胀珍珠岩是一种传统的建筑保温材料,应用非常广泛。它的主要性能指标是:容重40.300Kg/m3;无论是在高温还是在低温环境下,其导热系数均小于O.17W/m.K;安全使用温度为800。C;质量吸湿率400%;抗冻性能好,在一20。C时,经15次冻融粒度组成不变;其耐酸性优良,但耐碱性略差。60年代初,我国的膨胀珍珠岩制品主要用于各种热力管道,制冷设备及建筑物的保温绝热。这些膨胀珍珠岩制品具有较小的导热系数,而且无毒无味、不霉及不燃。到70年代,随着一些工程对吸声材料的需要,一种以膨胀珍珠岩为主要原料的吸声材料在我国出现,近年来,膨胀珍珠岩制品的研究和开发主要着重于使其不仅具有保温绝热及吸声性能,而且具有一定的装饰性和防水性,在制品生产设备上,向机械化流水线生产发展。但是,由于膨胀珍珠岩吸水率较高,在墙体温度变化时,珍珠岩因吸水膨胀产生鼓泡开裂现象,降低了材料的保温性能。另外,由于珍珠岩保温材料多出于珍珠岩与水泥结合体,就出现了难以解决的强度与导热系数的矛盾,这给其作为建筑保温材料带来了致命的缺陷。首先, 运用白云石和珍珠岩作内衬保温介质材料, 进行腔体温度对比实验, 结果发现, 在高温高压下, 白云石的保温性能优于珍珠岩。其次, 在常温常压下热导率低的物质, 其在高温高压下不一定也具有优异的保温性。最后,从保温性及压制成型方面考虑, 珍珠岩不适合作为合成金刚石的保温传压介质材料。

    这种不尽人意之处招致了国家建设部下文限制使用膨胀珍珠岩作为内保温浆料的厄运。

    近年来,党中央国务院高度重视发展循环经济和建设节约型社会。近年来,我国大力发展节能省地型住宅,全面推广和普及节能技术,我国对保温材料的研究力度加大,珍珠岩的保温性能研究终于获得了重大突破。珍珠岩砂是一种比OFC2300 高效集渣剂稍差但比稻草灰好得多的聚渣保温材料,且价格低廉。应用珍珠岩和过滤网后,夹渣、气孔、砂眼、冷隔缺陷大量减少,达到了良好的质量效果和经济效果。

    (1) 粘结渣釉,聚集成块,便于扒除,净化铁液。
    (2) 在浇注时不用挡渣。
    (3) 在浇包输送及浇注过程中,覆盖的融壳使铁液晃动减轻,防止了外溅。
    (4) 保温性能好,使铁液降温速度减慢。

    我国珍珠岩行业的科研人员经过几年的科研攻关,对膨胀珍珠岩进行科研攻关,先后研制成功了闭孔珍珠岩和玻化微珠。

    闭孔珍珠岩加工工艺是采用电炉加热的方式,通过对珍珠岩矿砂的梯度加热和滞空时间的精确控制,使产品表面溶融,气孔封闭,内部保持蜂窝状结构不变。闭孔珍珠岩克服了传统膨胀珍珠岩吸水率大、强度低、流动性差的特点,延伸了膨胀珍珠岩的应用领域,最终形成了规模化生产。

    玻化微珠,是一种无机玻璃质矿物材料,经过特殊生产工艺技术加工而成,呈不规则球状体颗粒,内部多孔空腔结构,表面玻化封闭,光泽平滑,理化性能稳定,具有质轻、绝热、防火、耐高低温、抗老化、吸水率小等优异特性,可替代粉煤灰漂珠、玻璃微珠、膨胀珍珠岩、聚苯颗粒等诸多传统轻质骨料在不同制品中的应用,是一种环保型高性能新型无机轻质绝热材料。从以下产品主要性能对照,我们就可以根据不同理化性能分别加以应用。

    闭孔珍珠岩和玻化微珠不但具有珍珠岩具有的重量轻、稳定抗老化、防火、绿色环保等特点,又克服了一般珍珠岩导热系数高的弊端,是理想的外墙保温系统的轻质骨料。

    四、新型膨胀珍珠岩外墙外保温系统

    经过对多年来膨胀珍珠岩内外墙保温砂浆的分析研究,我国研制开发了新型膨胀珍珠岩外墙外保温系统,并在北京、上海、武汉等地用于建筑工程。在建筑等行业作为保温材料被广泛使用的是经焙烧处理的珍珠岩,通常被称为膨胀珍珠岩, 具有容重轻、导热系数低、耐火性强等特性。

    新型膨胀珍珠岩外墙外保温系统是由与基础墙体相粘接的保温界面层、珍珠岩骨料层、表面抗裂层组成的复合保温系统。粘接保温界面层浆料采用无机材料和有机添加剂合成,用喷枪在基础墙体上喷涂1cm,与基础墙体形成一体。

    同时粘接保温界面具有一定的弹性,以保持与基础墙体的稳定性。中间珍珠岩骨料层由闭孔珍珠岩或玻化微珠与无机材料和有机添加剂合成,由人工披涂在中间层。最后,可用喷枪喷涂外层抗裂层。

    这种新型珍珠岩外墙保温系统具有以下优点:

    (1)新型珍珠岩外墙保温系统由三层结构形成,保温系统与基础墙体形成一体,具有较高的附着力、粘合力和柔韧性,能适应基础墙体内应力的运动,避免了因内外温差变化或因起鼓开裂造成保温系统脱落伤人等严重事故,提高了外墙外保温系统的抗风能力,减少了大风对高层建筑外墙外保温系统的破坏。

    (2)由于珍珠岩外墙保温系统用了无机复合材料与有机添加剂为浆料载体,其本身有一定的弹性成分,加上釉化后的闭孔珍珠岩或玻化微珠不仅有一定的强度,而且又有一定的柔韧性,因此不会出现龟裂现象和空鼓现象。

    (3)由于闭孔珍珠岩和玻化微珠是在传统膨胀珍珠岩基础上进行物理釉化,降低了导热系数,在外墙保温系统中采用了低密度无机材料和有机添加剂,提高了新型珍珠岩保温系统的保温性能。闭孔珍珠岩和玻化微珠容重轻、吸水率低、不易粉化,在料浆搅拌中体积收失率小。产品物理性能稳定,避免了如聚苯颗粒等有机材料在高温下产生有害气体和抗老化耐候性差、施工中反弹性大等缺陷。所以新型珍珠岩骨料层保温性好,稳定性强。

    (4)由于珍珠岩骨料是经过1200℃高温膨胀形成,所以具有天然的防火性能,不需要添加任何防火剂就可以保证了高层建筑外保温层的安全性。

    (5)膨胀珍珠岩是酸性火山玻璃质熔岩,它具有独特的结构和特征,无毒、无味,是天然的绿色环保材料。膨胀珍珠岩的物理性能稳定,即便是在高温环境下也不会排放出有害气体,不会出现老化及耐候性差的问题,不会对城市空气造成污染,符合现代人对家居环保的要求,也符合绿色消费和循环经济发展的要求。新型珍珠岩外墙保温系统项目不仅具有重大的经济意义,而且具有重大社会效益。

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