（中國粉體技術(shù)網(wǎng)/班建偉）近年來(lái)，隨著(zhù)建筑節能事業(yè)的不斷發(fā)展和推進(jìn)，多種建筑保溫材料應運而生。膨脹珍珠巖內部具有蜂窩狀結構，具有無(wú)毒、無(wú)味、不燃、不腐、耐酸堿、隔音、隔熱等特性，符合綠色消費和循環(huán)經(jīng)濟發(fā)展的要求。而且，膨脹珍珠巖在高溫下的導熱系數比較低，一般在0.054 W/m·K左右，耐火溫度在1250 ℃以上，容重也很小，一般在80~280 kg/m3，因此，被廣泛應用于輕質(zhì)保溫材料中。
我國珍珠巖蘊藏量十分豐富，主要分布在河南、河北、內蒙、遼寧、山西、福建、廣東等地。以河南信陽(yáng)、河北承德、內蒙赤峰、遼寧建平、山西靈丘為集中礦源地，品質(zhì)較好。膨脹珍珠巖及其制品被廣泛應用在各個(gè)行業(yè)中，僅建筑保溫行業(yè)約占60 %以上，是使用最為普遍的一類(lèi)保溫材料。
膨脹珍珠巖保溫板在燃燒性能和耐久性能等方面具有明顯優(yōu)勢，并且制備工藝簡(jiǎn)單，成本低，符合我國國情，有很大的市場(chǎng)空間。目前，膨脹珍珠巖保溫板已被用作防火門(mén)芯板、吸音天花板和外墻及屋面保溫隔熱板等。但因其所選粘結劑質(zhì)量參差不齊，制得的產(chǎn)品或強度低，或密度大、保溫性能差，或耐水性差。因此，選用性能優(yōu)異的膠凝材料，以最低的成本生產(chǎn)出符合國家標準的膨脹珍珠巖板材，會(huì )取得重大的社會(huì )效益和經(jīng)濟意義。本課題以我國珍珠巖儲量最豐富、品質(zhì)最好河南信陽(yáng)地區的膨脹珍珠巖為輕質(zhì)骨料，并分別采用堿激發(fā)信陽(yáng)當地價(jià)格便宜的沸石粉和傳統的水玻璃為膠凝材料，制備出了綜合性能達到膨脹珍珠巖絕熱制品國家標準（GB/T 10303-2001）350號并且接近250號合格品的膨脹珍珠巖外墻保溫板實(shí)驗樣品，具有極大的經(jīng)濟意義和實(shí)用價(jià)值。
1. 國內外研究現狀
1.1 膨脹珍珠巖的制備
珍珠巖是由火山噴出的巖漿經(jīng)急劇冷卻形成的酸性玻璃質(zhì)巖石，因具有珍珠裂隙而得名。我國珍珠巖蘊藏量十分豐富，主要分布在河南、河北、內蒙、遼寧、山西、福建等地。以河南信陽(yáng)、河北承德、內蒙赤峰、遼寧建平、山西靈丘為集中礦源地，品質(zhì)較好。珍珠巖包括珍珠巖、黑暇巖和松脂巖（國外通常以5%的含水率來(lái)區分珍珠巖和松脂巖），三者主要區別在于結晶水含量不同。珍珠巖經(jīng)破碎、篩分形成各種大小不等的粒度，再經(jīng)預熱后被瞬間加熱至700~1200 ℃高溫，這時(shí)其體內所含水份變成蒸汽，使已在高溫下軟化的巖石迅速膨脹4~30倍形成輕質(zhì)顆粒狀白色或淺色的膨脹珍珠巖，是優(yōu)質(zhì)的絕熱保溫材料。
 1.2 膨脹珍珠巖的應用
膨脹珍珠巖由于具有優(yōu)良的性能而被應用在諸多領(lǐng)域：（1）各種熱力管道、制冷設備及建筑物的保溫絕熱。（2）在農業(yè)上做土壤改良劑、吸附劑、填充劑或者直接用在園藝、蔬菜和糧谷作物的無(wú)土栽培。（3）作為濾料對工廠(chǎng)化養魚(yú)池的排出水進(jìn)行過(guò)濾，去除其中的懸浮固體。（4）用作助磨劑和應用于冶金等領(lǐng)域。圖1-3為美國膨脹珍珠巖的應用情況。隨著(zhù)科學(xué)技術(shù)日新月異的發(fā)展，膨脹珍珠巖及其制品的應用領(lǐng)域也越來(lái)越廣泛，現有已知的用途就有160多種，多數用途都與建筑行業(yè)相關(guān)，其用量約占世界膨脹珍珠巖總量的60%以上。
 國外膨脹珍珠巖在建筑領(lǐng)域中的應用
1924年德國首先在實(shí)驗室發(fā)現珍珠巖在高溫條件下具有膨脹性，1940年美國在內華達州開(kāi)始生產(chǎn)膨脹珍珠巖作砂漿骨料。由此拉開(kāi)了膨脹珍珠巖在建筑領(lǐng)域應用的序幕。在美國，使用膨脹珍珠巖混凝土作中間層、金屬薄板作表面層的夾層保溫板以其良好的保溫、防火性能、較低的生產(chǎn)成本而受歡迎，主要應用于高層建筑、屋面板、樓板。捷克斯洛伐克的膨脹珍珠巖一般散鋪于屋面、地坪和空心墻中實(shí)現保溫效果。
我國膨脹珍珠巖在建筑領(lǐng)域中的應用
我國珍珠巖工業(yè)起步較晚，1964年開(kāi)始組織科研攻關(guān)，經(jīng)過(guò)5年的努力，終于掌握了膨脹珍珠巖及其制品的生產(chǎn)工藝。我國膨脹珍珠巖在建筑領(lǐng)域的應用主要分為四大類(lèi)：（1）普通膨脹珍珠巖和閉孔膨脹珍珠巖散料；（2）膨脹珍珠巖保溫砂漿；（3）膨脹珍珠巖保溫板、吸聲板；（4）復合保溫板。目前，膨脹珍珠巖是我國使用最廣泛的一種輕質(zhì)保溫材料，年產(chǎn)量已超過(guò)400萬(wàn)立方米。據有關(guān)部門(mén)統計，我國膨脹珍珠巖在市場(chǎng)上的應用比例為：建筑工程約60 %、熱管道保溫約30 %、裝飾材料約10 %（李從典，1999）。圖1-4為我國膨脹珍珠巖的應用比例。
1.3 膨脹珍珠巖保溫板簡(jiǎn)介
膨脹珍珠巖保溫板是以膨脹珍珠巖為輕質(zhì)骨料，輔以適量的粘結劑、纖維材料及其它添加劑，經(jīng)攪拌、成型、干燥、養護等工藝制備而成的保溫材料，可用于門(mén)芯板、外墻和屋面保溫等。
 由于膨脹珍珠巖具備質(zhì)輕、不燃、不腐、隔音、隔熱等諸多特性，因此是保溫板起保溫、防火作用的關(guān)鍵材料。膨脹珍珠巖作為輕質(zhì)骨料，要求顆粒大小適當，有一定的粒度級配，并且閉口率較高。顆粒尺寸、膨脹倍數與含粉量多少都會(huì )影響膨脹珍珠巖保溫板的強度及導熱系數。
粘結劑對膨脹珍珠巖保溫板的性能也有很大的影響，選擇粘結劑時(shí)應考慮膨脹珍珠巖保溫板的耐火、防水、耐酸堿腐蝕等性能，以及取材、價(jià)格、生產(chǎn)工藝等因素。制備膨脹珍珠巖保溫板所使用的粘結劑一般分為有機粘結劑和無(wú)機粘結劑：有機粘結劑主要有：乳化瀝青、膠粉、樹(shù)脂以及橡膠乳液等；無(wú)機粘結劑主要有水玻璃、水泥、石膏等。
添加劑是指能提高工藝可操作性、改善產(chǎn)品的某些性能而使用的少量物質(zhì)。例如添加防水劑，可以提高產(chǎn)品的防水性能。目前，常用的防水劑為有機硅防水劑，可分為水性和油性?xún)煞N，無(wú)污染、無(wú)刺激、性能優(yōu)異、耐久性強。
1.4 幾種常見(jiàn)的膨脹珍珠巖保溫板
根據膨脹珍珠巖保溫板所用的粘結劑不同，將其分為水玻璃膨脹珍珠巖保溫板、水泥膨脹珍珠巖保溫板、石膏膨脹珍珠巖保溫板、瀝青膨脹珍珠巖保溫板等。因粘結劑不同，各板材性能差別很大。
（1）水玻璃膨脹珍珠巖保溫板
水玻璃膨脹珍珠巖保溫板是以膨脹珍珠巖為輕質(zhì)骨料，一定模數的水玻璃為粘結劑，并輔以適量的防水劑，按配比混合，經(jīng)成型、干燥、焙燒制備而成。水玻璃的模數一般為2.3-3.0，成型壓力為0.3-0.5 MP，成型后的坯體在60-110 ℃的烘箱中烘干或微波加熱。水玻璃膨脹珍珠巖保溫板的優(yōu)點(diǎn)是工藝簡(jiǎn)單、成本低、耐酸性、耐高溫性強。一般水玻璃膨脹珍珠巖保溫板的性能見(jiàn)表2-1。
（2）水泥膨脹珍珠巖保溫板
水泥膨脹珍珠巖保溫板是以膨脹珍珠巖為輕質(zhì)骨料，多種水泥為粘結劑，并輔以適量的添加劑，按一定配比進(jìn)行混料，經(jīng)攪拌、成型、養護工藝制備而成。使用的水泥主要包括硅酸鹽水泥、高鋁水泥、低鈣鋁酸鹽水泥等。其常用常見(jiàn)配方如表2-2所示。
現在市場(chǎng)上出售的水泥膨脹珍珠巖保溫板，以其較低廉的價(jià)格，具有一定的競爭力，但與其它類(lèi)型的保溫材料相比，尚存在導熱系數較高的劣勢。
（3）石膏膨脹珍珠巖保溫板
一般以天然石膏或化學(xué)石膏為膠凝劑，以粉煤灰、生石灰等作為摻合料，以膨脹珍珠巖作為輕質(zhì)骨料，以尼龍短纖維等作為增強材料，混合料經(jīng)攪拌、澆注成型、干燥等工藝制備而成的輕質(zhì)板材。它具有體積密度小、抗壓強度高、隔熱、隔聲、防火等性能，但防水性能較差，有專(zhuān)利介紹，將熔融的蠟質(zhì)材料如石蠟、瀝青等噴射到石膏漿中形成很細的石蠟或瀝青顆粒，可以提高石膏制品的耐水性能。一般石膏膨脹珍珠巖保溫板的性能如表2-3。
（4）瀝青膨脹珍珠巖保溫板
作為膨脹珍珠巖保溫板粘結劑的瀝青有兩種：石油瀝青和乳化瀝青。石油瀝青是固體或者半固體，故使用前需要加熱熔化，再將預熱好的膨脹珍珠巖加入并攪拌均勻，熱澆鑄成型。這種制品的防水性能較好，抗壓強度高，但體積密度也較大，保溫效果較差，制備工藝相對復雜，且會(huì )造成環(huán)境污染。乳化瀝青是瀝青和乳化劑在一定工藝作用下，生成的液態(tài)瀝青。在制備乳化瀝青膨脹珍珠巖保溫板時(shí)無(wú)需加熱熔化，僅在常溫下與骨料攪拌均勻，加壓成型即可，成型工藝簡(jiǎn)單。乳化瀝青可以在膨脹珍珠巖顆粒表面形成一層瀝青薄膜，使制品具有防水功能，且不會(huì )造成污染環(huán)境?？傮w說(shuō)來(lái)，瀝青膨脹珍珠巖保溫板防水性能優(yōu)異，可用在防水要求高的保溫領(lǐng)域，但其致命弱點(diǎn)是使用溫度低，燃燒性能差。常見(jiàn)的瀝青膨脹珍珠巖保溫板性能見(jiàn)表2-4。
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