松脂岩膨胀玻化微珠蓄能材料生产方法与应用 一、 技术领域
松脂岩膨胀玻化微珠蓄能材料， 属建筑保温隔热调温材料领域， 主要应用于建筑 节能墙体、 地面、 屋面等方面。 二、 背景技术
在我国已有的 100 亿 m2 的城乡建筑中， 只有 3.2 亿 m2 的城市房屋可称得上节能建 筑。全国每年竣工的 20 多亿 m2 建筑中， 只有不到 1 亿 m2 建筑属于节能建筑， 仅占 3％左右。 我国每平方米建筑采暖或制冷能耗约为发达国家的 3 倍。全国建筑使用能耗已占全国总能 耗的 27.5％。目前我国正以空前的规模建造高耗能建筑。
在社会需求持续增长和消费水平日益提高的今天， 能源紧缺已成为制约我国经济 和社会持续协调发展的重大课题。 节约能源、 降低能耗， 特别是降低建筑能耗是摆在墙材生 产企业面前一项义不容辞的艰巨任务。
建筑节能工程已经成为每个建筑必须完成的重要内容， 中国政府于 2007 年 10 月 发布的 《节约能源法》 和即将发布的 《建筑节能管理条例》 都对建筑节能进行了明确规定。 要求中国所有新建筑必须实施建筑节能措施， 如没有节能措施的项目， 不得开工、 不得竣工 验收、 不得销售使用。
中国建设部提出 “三步建筑节能规划” ， 即在 1980 年建筑能耗的基础上逐渐实现 30％、 50％、 65％， 目前已经开始全面实施第二步节能要求， 第一步节能也已在发达地区开 始试点实施。到 2020 年， 北方严寒、 寒冷地区和经济发达地区及特大城市实现建筑节能 65％的目标。同时建设部提出， 到 2010 年， 既有建筑节能改造逐步开展， 大城市完成改造面 积 25％， 中等城市达到 15％， 小城市到到 10％ ； 到 2020 年， 北方严寒、 寒冷地区和经济发达 地区及特大城市实现绝大部分既有建筑完成节能改造。
建筑围护结构的保温是建筑节能的一个重要方面， 并且其地位也日益得到加强， 在建筑围护结构的保温中， 又以外墙外保温的发展最为迅速。常见的外墙保温技术大致可 分为以下几种 ： 外墙外保温、 外墙内保温、 三明治式夹心保温， 以及采用空心砖、 空心砌块等 轻质墙体材料。 由于外墙外保温技术具有能显著降低墙体的传热系数、 消除热桥、 防止内墙 结露、 保持室内气候平稳、 保护建筑物外墙， 延长建筑物使用寿命， 以及为建筑物 ( 成其是 老建筑物改造项目 ) 提供美观的外立面效果等特点， 已逐步成为外墙保温的主流技术。目 前， 常用的保温材料在苯板 (EPS、 XPS)、 硬质聚氨酯泡沫塑料、 EPS 颗粒只温砂浆等。
在国外， 特别是在欧洲、 美国等地区外墙外保温在建筑业中得到了非常广泛的应 用。例如美国， 20 世纪 70 年代从欧洲引入此项技术， 并根据本国的具体气候条件和建筑体 系特点进行了改进和发展。同样在上世纪 70 年代初的能源危机期间， 由于建筑节能的要 求， 外墙外保温及装饰系统在美国的应用不断增加， 至二十世纪九十年代末， 其平均年增长 最高建筑达 44 层， 并 率达到了 20 ～ 25％。 至今此项技术在美国的应用也达四十多年之久， 在美国南部的炎热地区和寒冷的北部地区均有广泛的应用， 效果显著。
目前， 在我国， 虽然节能环保建筑、 节能技术得到了大力推广、 在建筑规划及设计、节能环保建材、 维护结构节能构造、 节能法规等方面取得了一定成绩。国家先后制定了 《民 用建筑节能设计标准 ( 采暖居住建筑部分 )》 、 《夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准》 、 《建 筑节能工程施工质量验收标准》 、 《地源热泵系统工程技术规范》 、 《外墙外保温工程技术规 程》 、 《建筑节能信息公示管理办法》 等， 各地方也根据实际情况制定了相应的规法和管理办 法， 编制了相应的构造图集和规范。 但是， 绝大多数采暖地区围护结构的热功能都比气候和 近的发达国家差许多， 外墙的传热系数是他们的 3.5 至 4.5 倍， 外窗为 2 至 3 倍， 屋面为 3 至 6 倍， 门窗的空气渗透为 3 至 6 倍。现在， 欧洲国家住宅的实际年采暖能耗已普遍达到每 平方米 6 升油， 2005 年在德国甚至已经出现了 3 升住宅， 大约相当于每平方米 1.3 公斤标准 煤。 而在我国， 达到节能 50％的建筑， 它的采暖耗能每平方米也要达到 12.5 公斤， 约为欧洲 国家的 3 倍。
目前国际上实现建筑节能的发展总趋势是开发新型保温、 节能建筑材料。 在保温、 节能建筑材料中， 以发泡聚苯板 (EPS 板 )、 挤塑聚苯板 (XPS 板 ) 为代表的保温材料在厚度 限定时难以满足节能 65％的要求， 且存在寿命短、 防火性能差、 外装饰受外界影响大等缺 点。
国内同类产品的种类、 技术指标及缺点 国内目前常用墙体保温系统是建立在以陶粒砖、 混凝土砌块等为墙体， 墙体外排 保温层的复合保温形式， 主要有二类 ：
第一类 ： 挤塑板聚苯板外墙外保温系统 (XPS)。
第二类 ： 聚苯板外墙外保温系统 (EPS)。
第一类 ： 挤塑板聚苯板外墙外保温系统 (XPS) 的施工方式及技术指标。
施工方式为 ： 将切好的 XPS 板用专用粘结砂浆粘贴在外墙表面， 并加尼龙锚栓固 定， 然后在保温板表面抹聚合物水泥砂浆， 压入耐碱涂塑玻纤网格布 ( 或钢丝网 )， 最后在 表面抹弹性抗裂腻子和涂料以期得到保温效果。
XPS 的技术指标 ：
XPS 导热系数为 ： 0.030Wm.K。
抗拉强度为 ： 150 ～ 300Kpa。
容重 ： 25-40kgm3。
耐火等级 ： B2 级
抗冻隔循环 ： 15 次
XPS 保温系统的缺点 ：
1)、 XPS 板本身的强度较高， 从而造成板材较脆， 不易弯折， 板上存的的应力时应力 集中， 容易使板材损坏、 开裂 ；
2)、 由于板表面光滑， 在施工时需要界面处理， 并进行拉毛。毛面板不在此列 ；
3)、 透气性差， 几乎不透气， 如果板两侧的温差较大， 温度高很容易结露 ；
1)、 防火性能差， 粘结面积率最低是 40％， 易脱落， 应充分考虑系统的耐久性等因 素， 慎重选择材料生产厂和施工单位， 并严格监控材料进场复验和对施工的全过程管理。
第二类 ： 聚苯板外墙外保温系统 (EPS) 的施工方式及技术指标。
施工方式为 ： 将切好的 XPS 板用专用粘结砂浆粘贴在外墙表面， 并加尼龙锚栓固 定， 然后在保温板表面抹聚合物水泥砂浆， 压入耐碱涂塑玻纤网格布 ( 或钢丝网 )， 最后在
表面抹弹性抗裂腻子和涂料以期得到保温效果。
EPS 的技术指标 ：
EPS 导热系数为 ： 0.011Wm.K
抗拉强度为 ： 120 ～ 160Kpa
容重 ： 18-25kgm3。
耐火等级 ： B2 级
抗冻融循环 ： 15 次
EPS 保温系统的缺点 ：
1)、 由于板材自身的性质问题， 其强度不高， 承重能力较低， 外贴面砖时需要进行 加强处理 ；
2)、 相对于 XPS 板吸水性高， 如果有渗漏出现， 板材很容易变质， 使保温效果下降。
3)、 板材出厂时要经过段成熟期， 需放置一段时间才可使用。如果熟化时间不足， 板材的质量不能得到保证， 施工后板材收缩， 使系统开裂。
4)、 “有空腔” ， 后贴聚苯板薄抹灰做法来说， 粘结最薄弱处是在聚苯板和聚苯板粘 结剂的界面上， 粘结面积率最低是 40％， 一旦发生火灾， 苯板下的空腔就成了 “火” 的最佳通 道， 由点到面到片， 直至烧无可烧。
5) 增强网缺乏应有的耐久性， 无论是玻纤网格布还是钢丝网都存在被腐蚀的危 险。玻纤网格布在碱性环境中， 截面削弱， 断裂强度降低 ； 钢丝网因在潮湿环境中锈蚀而失 去增强作用， 从而造成高空坠落， 造成极大安全隐患。
上述材料种种缺点中， 由于粘结面积率只有 40％， 及材料本身易燃造成火灾隐患 和高空坠落损害尤为巨大， 而二者之中又以火灾隐患最为严重。2007-2008 年， 全国由保温 材料引发的外墙火灾多达一万多起， 其危害之大， 触目心惊。 其中影响最大最恶劣的是奥运 会北大乒乓球馆火灾， 不幸之中的万幸是没有影响奥运比赛， 否则， 后果不堪设想， 曾被评 为 “当代世界七大建筑工程奇迹” 的北京西直门 “当代 MOHA” 也惨遭不幸 ( 新京报报道 ： 消 防部门称系墙体保温夹层着火引起， 未造成人员伤亡， 据现场工人讲， 火是从 6 层外墙保温 夹层中蹿出来的， 烧到 20 多层， 接着就听见噼里啪啦的碎玻璃声。火灾是工人在楼上焊接 时， 电焊火星落到保温板上所致 )。更让人心情沉重的的是济南奥体中心在 08 年两个月之 内两次大火， 让大家对济南奥体中心的安全打了个大问号， 济南人甚至开始怀疑其能否顺 利举办全运会。
纵观多起火灾， 外墙保温失火有两大特点 ： 一是蔓延速度极快。 正在施工的工程一 旦发生火情， 在几分钟之内就可以从底层燃烧到十几层楼顶， 等消防车赶到时， 已经是火海 一片、 浓烟蔽口。二是燃烧隐匿在已经完工的装饰墙面内火星引燃保温层后是在夹层中燃 烧， 在外面只能看到裂缝或没有封闭严密的缝隙往外冒烟， 却不知火燃烧在何处和到了哪 个部位， 错失最佳救火时机。
为什么会有如此多的外墙火灾火情发生呢？其一是因为这两种做法均是采用 EPS、 XPS 的裸板在现场粘贴或者塞排， 这些材料的燃烧等级均为 B2 级， 但从材质上它们都 是有机物质， 都是可燃的， 所谓阻燃只是相对于普通材料来讲不容易燃烧， 但并不是不燃 烧。 作为央视大楼同样使用类似材料， 外界达到一定条件照样失火， 其一是与空气或者说与 氧气接触。作为传统薄抹灰系统， EPS 板与墙体粘接面积按照国家规定为不小于 40％， 剩余60％部分可以为空腔。 因此在整个楼层很容易形成烟道效应， 一旦底部某个部位燃烧， 则火 焰会迅速窜至楼顶， 很难扑灭。元宵节 “央视新配楼大火” 外墙过火蔓延速度之快， 人员财 产损失之惨重， 可算高层建筑的巅峰之烧了， 这也是央视大楼失火难救的原因之一。
为了避免类似的悲剧重演， 为了兼顾节能、 防火的需要， 控制和淘汰落后的节能产 品技术以及即时推广应用节能节材、 安会防火的新技术、 新材料、 新工艺已成为当务之急。
为此， 2009 年 9 月 25 日， 我国分安部会同住房和城乡建设部联合下发了公通字
[2009] 46 号关于印发 《民用建筑外保温系统及外墙装饰防火暂行规定》 通知的文件， 文件中 明确规定 ： 民用建筑高度大于等于 50 米的， 其保温材料的燃烧性能应为 A 级， 高度大于等于 24 米的， 其保温材料的燃烧性能应为 A 级或 B1 级， 且采用 B1 级保温材料时， 每两层应设置 水平防火隔离带 ( 上述材料都属于有机材料， 其燃烧性能最多只能达到 B1 级， 无法达到 A 级 )。
该文件出台的同时也标志着现有的旧的墙体保温材料和技术已走到了末路， 已无 法满足国家的安全要求， 而对强烈的市场需求， 能满足国家安全要求的、 新的替代型墙体节 能保温材料的春大即将来临。 三、 发明内容 1、 发明的目的
为了克服现有保温材料， 耐火等级低， 易脱落等不足， 本发明的松脂岩膨胀玻化微 珠蓄能材料耐火等级达到 A1 级达到国家对耐火性能要求的最高等级 ； 与主体建筑同寿， 不 存在脱落风险 ； 抗冻融循环 50 次， 达到我国严寒地区要求。
2、 发明的技术解决方案
(1) 松脂岩膨胀玻化微珠蓄能材料组成
松脂岩、 水镁石、 82 号微晶石腊、 膨胀玻化微珠、 胶粉、 动物性蛋白、 甲酸钙、 水泥。
(2) 松脂岩膨胀玻化微珠蓄能材料的生产方法
松脂岩膨胀玻化微珠蓄能材料配比 ： 松脂岩 80Kg、 水镁石 170Kg、 82 号微晶石腊 90Kg、 膨胀玻化微珠 110Kg、 胶粉 15Kg、 动物性蛋白 10Kg、 甲酸钙 0.5Kg、 水泥 300Kg。
其生产工艺流程如下 ：
利用酸性玻璃质松脂岩矿， 经过筛选设备分筛后， 通过热辐射进行表面水和结晶 水恒温均衡脱水处理进行预热脱水， 脱水后 HJD-20 自控装置四次分级， 在 WD-A 型多级电加 热管式玻化炉内经高温 320℃条件下发生软化， 形成粘稠状的酸性玻璃质体积迅速膨胀， 体 积膨胀后的玻璃体便可形成内部为多孔空腔类真空体结构， 并在连续瞬时 320℃高温熔熔 冷却状态下， 使表面形成封闭性玻璃质薄壳的轻质球形颗粒膨胀玻化微珠， 加入 82 号微晶 石腊在膨胀玻化微珠表面形成包裹后进行封衣， 然后在计量罐中加入添加剂水泥， 经流混
合上混砂浆混合机， 形成有效的立体搅拌， 利用干混砂浆中各种颗粒骨料作对流摩擦载体， 三次充分搅拌后形成松脂岩膨胀玻化微珠蓄能材料成品。
(3) 产品性能指标
经国家建筑材料测试中心检测， 产品性能如下 ：
(4) 松脂岩膨胀玻化微珠蓄能材料用途
把松脂岩膨胀玻化微珠蓄能材料应用于建筑领域， 即将松脂岩膨胀玻化微珠蓄能 材料储藏在多孔建筑材料中， 制成蓄能建筑墙体材料。这样当白天室内环境温度过高或红 外线很强时， 墙体的的松脂岩膨胀玻化微珠蓄能材料会熔化， 吸收环境中的热量 ； 反之， 夜 晚室内环境温度较低和红外线较弱时， 墙体中的松脂岩膨胀玻化微珠蓄能材料会凝固， 向 环境中放热， 从而控制室内温度波动， 减少空调与采暖系统的使用， 节省能源， 松脂岩膨胀 玻化微珠蓄能材料在建筑节能中的应用主要是把松脂岩膨胀玻化微珠蓄能材料与建筑围 护结构结合， 制成蓄能围护结构， 用于建筑物室内温度的调控。 松脂岩膨胀玻化微珠蓄能材 料围护结构可以大大增加围护机构的蓄热作用， 使建筑物室内和室外之间的热流波动幅度 被减弱， 作用时间被延迟， 从而提高建筑物的温度温度自调节能力和改善室内环境， 达到节 能和舒适的目的。
(5) 与现有技术相比， 松脂岩膨胀玻化微珠蓄能材料的有益效果
目前建筑围护结构的保温是建筑节能的一个重要方面， 并且其地位也日益得到加 强。 在建筑围护结构的保温中， 又以外墙外保温的发展最为迅速， 常见的外墙保温技术大致 可分为以下几种 ： 外墙外保温、 外墙内保温、 三明治式夹心保温， 以及采用空心砖、 空心砌块
等轻质墙体材料。目前在保温、 节能建筑材料中， 以发泡聚苯板 (EPS 板 )、 挤塑聚苯板 (XPS 板 ) 为代表的保温材料在厚度限定时难以满足节能 65％的要求， 且存在寿命短、 防火性能 差、 易脱落、 外装饰受外界影响大等重要缺点。 松脂岩膨胀玻化微珠蓄能材料与同类材料相 比有着如下有益效果 ：
(1) 保温隔热节能效果好， 松脂岩膨胀玻化微珠蓄能材料具有强度较高， 当量导热 系数小， 蓄能系数大。用于墙体保温， 有利于提高墙体的保温隔热和节能效果。
(2) 安全防火、 耐候性能佳。松脂岩膨胀玻化微珠蓄能材料属 A 级不燃材料。材料 与墙体基层材质相近相融合， 材料的柔韧性、 抗裂性极好。 这是避免墙体开裂和空鼓最根本 的问题。松脂岩膨胀玻化微珠蓄能材料保温层与基层墙面粘结牢固， 不空鼓、 不开裂、 抗风 压、 耐冲击、 耐候性好。
(3) 舒适环保性能好。松脂岩膨胀玻化微珠蓄能材料精选无毒、 无味、 无害的天然 环保材料。在生产、 施工和使用过程中， 不会产生对环境的污染， 具有透气作用和温度调节 作用， 人居其中， 冬季， 不会产生闷气感， 夏季， 不会产生烘烤感， 房屋通过保温隔热达到 “冬 暖、 夏凉” ， 同时， 本产品无辐射、 隔音效果好等， 有益于居住者的舒适健康。
(4) 施要简便快捷。松脂岩膨胀玻化微珠蓄能材料工厂化生产， 产品袋装运至工 地。不需添加任何物品， 只需加水搅拌均匀后， 便可直接上墙施工， 一次性达到抹平、 保温、 隔热的效果， 施工后无需加水养护， 自然干固即可， 省时、 省工、 省料。 由于保温层粘结牢固， 光洁平整， 呈自然灰白色， 有利于饰面的施工， 可在保温蓄热材料外面， 贴瓷砖或粉刷涂料。 (5) 使用寿命长。松脂岩膨胀玻化微珠蓄能材料， 经耐候性实验未出现饰面层起 泡、 空鼓和脱落等现象， 未产生渗水裂缝。符合国家行业标准 《外墙外保温工程技术规程》 JGJI44-2004 中的强制性指标要求。
(6) 性价比优越， 松脂岩膨胀玻化微珠蓄能材料综合性价比， 均比市场其它保温体 系节约 20-30％成本。
松脂岩膨胀玻化微珠蓄能材料使建筑节能， 社会效益显著。同时， 替代了苯板、 挤 塑板、 聚胺酯保温板， 在生产过程中， 大量利用了石油化工原料， 而且在施工过程中， 避免了 苯板燃烧放出有毒的苯蒸气， 挤塑板放出有毒氯气， 聚胺酯板放出氧化业氮有害气体等问 题。所以， 蓄热蓄能保温建筑砂浆是值得推广应用的极具市场潜力的环保绿色产品。
四、 具体实施方式
1、 松脂岩膨胀玻化微珠蓄能材料实施方式 ：
( 一 ) 涂抹松脂岩膨胀玻化微珠蓄能材料
1. 拌料 ： 按松脂岩膨胀玻化微珠蓄能材料
干混砂浆∶水＝ 1 ∶ 0.15( 质量 )， 用机械搅拌均匀后待用。
2. 分层涂抹
①第一层压实、 抹平， 厚度 ： 内墙 5mm， 外墙 11 ～ 22.5mm， 表面留毛面。
②当第一层形成初凝后涂抹第二遍， 厚度 ： 内墙 5mm， 外墙 11 ～ 22.5mm， 做找平处 理， 抹光面 ( 涂料装饰面 ) 或毛面 ( 瓷砖装饰面或干排 )。
3. 涂抹松脂岩膨胀玻化微珠蓄能材料的技术要领
①涂抹时应适度按压， 以确保层与层之间能形成有效粘结。②第一次涂抹不收光， 保证表面毛糙， 第二层涂抹要在第一层未完全干燥前进行， 确保粘结。
( 二 ) 松脂岩膨胀玻化微珠蓄能材料浇筑墙体或砌块墙体的施工
(1) 建筑物主体框架施工、 验收完毕。按国家有关建筑规范达到国家标准。
(2) 按施工要求可加入混凝工进行支模浇筑， 可泵送实现垂直高度 200 米的远距 离输送 ； 或按设计要求加工的混凝工砌块进行砌筑。
(3) 可锯、 钴、 钉、 挂等， 进行管线埋设。
(1) 按施工要求进行墙体抹灰或进行墙体装饰。9