膨脹珍珠巖在建設節(jié)約型社會中將大顯身手
膨脹珍珠巖在建設節(jié)約型社會中將大顯身手
一、珍珠巖概述
1、珍珠巖工業(yè)的發(fā)展
珍珠巖是一種火山噴發(fā)時在一定條件下形成的酸性玻璃質(zhì)熔巖，屬非金屬礦物質(zhì)，主要成份是SO2，Al2O3，CaO和一定含量的化合結(jié)晶水，經(jīng)過人工粉碎，分級加工形成一定粒徑的礦砂顆粒，在瞬間高溫下，礦砂內(nèi)部結(jié)晶水汽化產(chǎn)生膨脹力，將熔融狀態(tài)下的珍珠巖礦砂顆粒瞬時膨脹，經(jīng)冷卻后形成多孔輕質(zhì)白色顆粒，理化性能十分穩(wěn)定，具有很好的絕熱防火性能，是一種很好的無機輕質(zhì)絕熱材料，可廣泛用于冶金，化工，制冷，建材，農(nóng)業(yè)和醫(yī)藥，食品加工過濾等諸多行業(yè)。
珍珠巖工業(yè)的發(fā)展可追溯到上個世紀20年代，1924年德國首先在實驗室發(fā)現(xiàn)珍珠巖在高溫條件下具有膨脹性；1940年美國在內(nèi)華達州開始生產(chǎn)膨脹珍珠巖作砂漿骨料；1949年成立了國際珍珠巖協(xié)會，現(xiàn)有44個國家和地區(qū)的75個珍珠巖協(xié)會，總部設在美國紐約。
我國珍珠巖工業(yè)起步較晚，1964年開始組織科研攻關，由地質(zhì)部河北非金屬地質(zhì)研究所探尋珍珠巖礦山資源，電力部在北京，冶金部在大連，建材部在天津選點進行珍珠巖生產(chǎn)，科研攻關，經(jīng)過5年的努力，終于研制掌握了膨脹珍珠巖及其制品的生產(chǎn)工藝，于1969年春在大連耐火材料廠進行了工藝，產(chǎn)品鑒定，也標志著我國珍珠巖工業(yè)的規(guī)模化生產(chǎn)開始起步，由于我國珍珠巖資源豐富，分布面廣，品位又高，因而在不到20年的時間里，全國珍珠巖礦企業(yè)已達到了千余家。
2、建筑保溫材料的應用狀況
外墻墻體保溫隔熱在建筑節(jié)能中占有重大比重。國外的外墻保溫工程最早出現(xiàn)在歐洲，至今已有35年以上的歷史。使用最多的是發(fā)泡聚苯板薄板抹面外保溫系統(tǒng)，其他應用的技術還有玻璃棉外保溫系統(tǒng)，巖棉外保溫系統(tǒng)，聚氨酯外保溫系統(tǒng)和珍珠巖保溫系統(tǒng)。
我國在上世紀80年代中期開始研究外保溫技術，并進行了工程試點。國內(nèi)的企業(yè)，研究單位首先通過改良工業(yè)窯爐，管道保溫技術用于建筑物節(jié)能。這方面的技術有珍珠巖，復合硅酸鹽，海泡石或有機硅復合的各種外墻保溫沙漿，并于90年代初應用于北方寒冷地區(qū)的節(jié)能建筑。
隨著對國外技術的引進和消化吸收，我國也開始使用如發(fā)泡聚苯板薄板抹面外保溫技術，機械固定聚苯板鋼絲網(wǎng)架外墻保溫技術，膠粉發(fā)泡聚苯顆粒外保溫技術和聚氨酸高效外保溫材料。經(jīng)過這些年的實踐，取得了很大成績，但也出現(xiàn)了不少問題。隨著我國建筑節(jié)能指標要提高到65%以上，這對外墻保溫技術提出了相當高的要求。對于建筑材料業(yè)也是一個重大的課題。合格的外墻保溫系統(tǒng)應該具備下列條件：
⑴ 能適應基層的正常形變而不產(chǎn)生裂縫或空鼓。
⑵ 能長期承受自重而不產(chǎn)生有害的形變。
⑶ 能承受風荷載的作用而不產(chǎn)生破壞。
⑷ 能耐受室外氣候的長期反復作用而不產(chǎn)生破壞。
⑸ 在罕遇地震發(fā)生時不應從基層上脫落。
⑹ 高層建筑外墻外保溫工程應采取防火構(gòu)造措施。
⑺ 應具有防水滲透性能。
二、膨脹珍珠巖在建筑節(jié)能中的應用
1、坎坷經(jīng)歷
膨脹珍珠巖是一種傳統(tǒng)的建筑保溫材料，應用非常廣泛。膨脹珍珠巖用于建筑保溫材料在歐洲占珍珠巖用途50%，在北美占60%，在日本占55%，在我國占65%。
從1964年我國開發(fā)膨脹珍珠巖以來，在建筑保溫方面發(fā)揮了重要作用。其使用方法可分兩類：“濕法”，供應商將袋裝混合物(石膏或水泥+膨脹珍珠巖+添加劑)提供給用戶，只需加水即可使用；“干法”，基本建筑材料是預制板(不加水)。一般來講，板材有許多種(屋頂板/天花板，隔墻板和地板)，板材制作需要用以下原料；聚合材料(膨脹珍珠巖就是一種輕型骨料)，粘結(jié)材料(水泥，石膏，硅酸鈣，硅酸鈉等)，纖維(礦棉，石棉，玻璃棉，纖維，木材等)，添加劑。還有一種板材不用纖維，就像是一種“三明治”(如石膏，灰漿，板材)，或者很多不同層面，生產(chǎn)方法通常是將原材料混合，排干水分，壓制成帶形，切成一截一截的烘干，再進行表面處理。在我國發(fā)展使用最多的是GRC輕質(zhì)墻板，GRC蜂巢式輕質(zhì)墻板。1995年全國GRC隔墻板產(chǎn)量1000萬平方米，GRC內(nèi)保溫板產(chǎn)量為20萬平方米，而到了2000年其產(chǎn)量翻了一番。
事物總是一分為二的，膨脹珍珠巖作為一種保溫材料在建筑節(jié)能上得到了廣泛的應用，而珍珠巖在高溫膨脹之后形成了許多微孔，這種特性被人們用于酒類，飲料，石油，醫(yī)藥和各種液體過濾的優(yōu)質(zhì)介質(zhì)材料。由于膨脹珍珠巖吸水率較高，在墻體溫度變化時，珍珠巖因吸水膨脹產(chǎn)生鼓泡開裂現(xiàn)象，吸水還降低了材料的保溫性能。另外，由于珍珠巖保溫材料多出于珍珠巖與水泥結(jié)合體，就出現(xiàn)了難以解決的強度與導熱系數(shù)的矛盾。如果導熱系數(shù)滿足了使用要求，往往強度變低，反之，墻體強度滿足了使用要求，導熱系數(shù)往往變高。這給其作為建筑保溫材料帶來了致命的缺陷。這種不盡人意之處招致了國家建設部下文限制使用膨脹珍珠巖作為內(nèi)保溫漿料的厄運。
2、峰回路轉(zhuǎn)
近年以來，黨中央國務院高度重視發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟和建設節(jié)約型社會。2004年中央經(jīng)濟工作會議上，胡錦濤同志明確指出要大力發(fā)展節(jié)能省地型住宅，全面推廣和普及節(jié)能技術，制定并強制推行更加嚴格的節(jié)能，節(jié)材，節(jié)水標準。溫家寶同志也指出，大力抓好能源，資源節(jié)約，加快發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟；并在2005年政府工作報告中明確提出，鼓勵發(fā)展“節(jié)能省地型”住宅和公共建筑。建設部也頒發(fā)了《關于加強節(jié)能工作的意見》。
3、閉孔珍珠巖和玻化微珠
膨脹珍珠巖雖然是一種具有保溫，防火，綠色環(huán)保的建筑材料，但是由于吸水率高，和難以保持應有的抗震，抗裂的外墻強度而不能被廣泛的應用。為了解決上述難題，我國珍珠巖行業(yè)的科研人員經(jīng)過幾年的科研攻關先后研制成功了閉孔珍珠巖和玻化微珠。
閉孔珍珠巖加工工藝是采用電爐加熱的方式，通過對珍珠巖礦砂的梯度加熱和滯空時間的精確控制，使產(chǎn)品表面溶融，氣孔封閉，內(nèi)部保持蜂窩狀結(jié)構(gòu)不變。閉孔珍珠巖克服了傳統(tǒng)膨脹珍珠巖吸水率大，強度低，流動性差的特點，延伸了膨脹珍珠巖的應用領域。我國珍珠巖行業(yè)的科研人員成功的開發(fā)了電爐絲發(fā)熱的單管電爐，最終形成了規(guī)模化生產(chǎn)。
玻化微珠，是一種無機玻璃質(zhì)礦物材料，經(jīng)過特殊生產(chǎn)工藝技術加工而成，呈不規(guī)則球狀體顆粒，內(nèi)部多孔空腔結(jié)構(gòu)，表面玻化封閉，光澤平滑，理化性能穩(wěn)定，具有質(zhì)輕，絕熱，防火，耐高低溫，抗老化，吸水率小等優(yōu)異特性，可替代粉煤灰漂珠，玻璃微珠，膨脹珍珠巖，聚苯顆粒等諸多傳統(tǒng)輕質(zhì)骨料在不同制品中的應用。是一種環(huán)保型高性能新型無機輕質(zhì)絕熱材料。從以下產(chǎn)品主要性能對照，我們就可以根據(jù)不同理化性能分別加以應用。
名稱
膨脹珍珠巖
閉孔珍珠巖
玻化微珠
容重(kg/m3)
70-250
120-200
50-120
導熱系數(shù)(w/m.k)
0.047-0.074
0.045-0.058
0.028-0.048
吸水率(%)
480-360
84-38
50-20
漂浮率(%)
<80
>90
>98
筒壓強度
76-80
35-65
30-60
閉孔珍珠巖和玻化微珠不但具有珍珠巖具有的重量輕，穩(wěn)定抗老化，防火，綠色環(huán)保等特點，又克服了一般珍珠巖導熱系數(shù)高的弊端，是理想的外墻保溫系統(tǒng)的輕質(zhì)骨料。
三、新型膨脹珍珠巖外墻外保溫系統(tǒng)
經(jīng)過對多年來膨脹珍珠巖內(nèi)外墻保溫砂漿的分析研究，我國珍珠巖行業(yè)的企業(yè)，大專院校和科研院所的科研人員在研制成功閉孔珍珠巖和玻化微珠的基礎上，研制開發(fā)了新型膨脹珍珠巖外墻外保溫系統(tǒng)，并在北京，上海，武漢等地用于建筑工程。新型膨脹珍珠巖外墻外保溫系統(tǒng)是由與基礎墻體相粘接的保溫界面層，珍珠巖骨料層，表面抗裂層組成的復合保溫系統(tǒng)。
粘接保溫界面層漿料采用無機材料和有機添加劑合成，用噴槍在基礎墻體上噴涂1cm，與基礎墻體形成一體。同時粘接保溫界面具有一定的彈性，以保持與基礎墻體的穩(wěn)定性。中間珍珠巖骨料層由閉孔珍珠巖或玻化微珠與無機材料和有機添加劑合成，由人工披涂在中間層。最后，可有用噴槍噴涂外層抗裂層。
這種新型珍珠巖外墻保溫系統(tǒng)具有以下優(yōu)點：
1、根據(jù)建設部行業(yè)標準《外墻外保溫工程技術規(guī)程》基本規(guī)定內(nèi)容要點七項要求，由于新型珍珠巖外墻保溫系統(tǒng)由三層結(jié)構(gòu)形成，保溫系統(tǒng)與基礎墻體形成一體，首先是保溫界面層，此層采用了無機材料與有機添加劑，具有較高的附著力，粘合力和柔韌性，能適應基礎墻體內(nèi)應力的運動，分散了因地震引起的變化。由于保溫系統(tǒng)與基礎墻體形成一體，基本避免了因內(nèi)外溫差變化或因起鼓開裂引起水蒸汽在基礎墻體與保溫界面層之間結(jié)露產(chǎn)生的發(fā)霉?jié)B水變質(zhì)，造成保溫系統(tǒng)脫落傷人等嚴重事故。由于基礎墻體與保溫界面層的一致性，提高了外墻外保溫系統(tǒng)的抗風能力，減少了大風對高層建筑外墻外保溫系統(tǒng)的破壞。
2、由于珍珠巖外墻保溫系統(tǒng)用了無機復合材料與有機添加劑為漿料載體，其本身有一定的彈性成分，加上釉化后的閉孔珍珠巖或玻化微珠不僅有一定的強度，而且又有一定的柔韌性，因此不會出現(xiàn)龜裂現(xiàn)象和空鼓現(xiàn)象。
3、由于閉孔珍珠巖和玻化微珠是在傳統(tǒng)膨脹珍珠巖基礎上進行了物理釉化，降低了導熱系數(shù)，以及在外墻保溫系統(tǒng)中采用了低密度無機材料和有機添加劑，避免了增加導熱系數(shù)的因素，因此，提高了新型珍珠巖保溫系統(tǒng)的保溫性能。閉孔珍珠巖和玻化微珠容重輕，吸水率低，不易粉化，在料漿攪拌中體積收失率小。由于閉孔珍珠巖和玻化微珠物理性能穩(wěn)定，避免了如聚苯顆粒等有機材料在高溫下產(chǎn)生有害氣體和抗老化耐候性差，施工中反彈性大等缺陷。所以新型珍珠巖骨料層保溫性好，穩(wěn)定性強。
4、由于珍珠巖骨料是經(jīng)過1200攝氏度高溫膨脹形成，所以具有天然的防火性能，不需要添加任何防火劑就可以保證了高層建筑外保溫層的安全性。
5、膨脹珍珠巖是酸性火山玻璃質(zhì)熔巖，它具有獨特的結(jié)構(gòu)和特征，無毒，無味，是天然的綠色環(huán)保材料。膨脹珍珠巖的物理性能穩(wěn)定，即便是在高溫環(huán)境下也不會排放出有害氣體，不會出現(xiàn)老化及耐候性差的問題，不會對城市空氣造成污染，符合現(xiàn)代人對家居環(huán)保的要求，也符合綠色消費和循環(huán)經(jīng)濟發(fā)展的要求。
黨的十六大提出了全面建設小康社會，加快了我國工業(yè)化和城鎮(zhèn)化建設的進程。建筑業(yè)發(fā)展正處于鼎盛時期，目前每年新增建筑面積在20億平方米，給建筑節(jié)能提出了重大課題。因此，新型珍珠巖外墻保溫系統(tǒng)項目不僅具有重大的經(jīng)濟意義，而且具有重大社會效益。
