摘要：本文研究論述了有機膠結料在外墻保溫聚苯顆粒料漿中的應用。試驗結果表明，有機膠結料可以有效改善聚苯顆粒保溫料漿的工作性和粘結力。
關鍵詞：結構材料 外墻保溫
1.目前我國外保溫技術簡介
目前我國一年的能源消耗量約為13億噸標準煤，其中城市建筑的建造與使用能耗一般占全社會的13%以上，加上墻體材料生產能耗共約占總能耗的20%左右，能源的浪費情況十分嚴重。在當今全球已經形成能源危機趨勢的情況下，我國作為能源匱乏的國家之一，更要加強建筑節(jié)能。
國內外一致認為在建筑節(jié)能的各項措施中，改善圍護結構的隔熱、保溫性能是主要的措施。它主要是以絕熱材料（導熱系數(shù)≤0.2）作為建筑外圍護結構，從而起到一定的節(jié)能效果，節(jié)約能源，創(chuàng)造更健康、舒適的室內環(huán)境。還可以保護外墻，改善其耐久性。同時降低外墻結構墻體的厚度，降低建筑成本，增大有效使用面積。因此各個國家對絕熱材料的生產與研制都很重視。
如果將保溫層安裝在外墻的內側（即內保溫），則保溫層以外的墻體就處于寒冷中，露點和冰點仍會在墻內形成，起不到應有的保溫效果。而且內保溫占用使用面積，影響居民的二次裝修。如果將保溫層安裝在墻體的外側（即外保溫），則墻體就不會生成露點和冰點，有利于保持室溫穩(wěn)定，可改善室內熱環(huán)境質量。而且外保溫便于舊建筑進行節(jié)能改造，使建筑物外觀大為改善。
目前我國建筑外保溫技術發(fā)展很快。常用的外墻保溫技術有以下幾種作法：第一，外掛式外保溫。外掛的保溫材料有巖（礦）棉、玻璃棉氈、聚苯乙烯泡沫板（簡稱聚苯板）、陶粒混凝土復合聚苯仿石裝飾保溫板、鋼絲網架夾芯墻板等。采用粘接料漿或者是專用的機械固定件將保溫材料貼、掛在外墻上形成保溫隔熱層。第二，采用鋼絲網架聚苯板的外保溫，這是近年發(fā)展的用于現(xiàn)澆混凝土多、高層住宅外墻的保溫技術。此種技術外保溫和墻體成活，拆模后與墻面合二為一。第三，采用保溫料漿用于外墻保溫，由于保溫料漿對基層墻平整度要求不高，易于在各種形狀的基層墻上施工，且施工工藝簡單，能利用回收廢舊聚苯板作為輕骨料、節(jié)能利廢。
在各種保溫技術中，保溫料漿以其優(yōu)越的性能獨占一席。成為目前被大力推廣應用的一種有效的外墻保溫技術。
2. 聚苯顆粒保溫料漿保溫體系
此保溫體系主要由保溫隔熱層和抗裂防水層組成。保溫隔熱層材料為聚苯顆粒保溫料漿，是將廢棄的聚苯乙烯塑料（簡稱為EPS）加工破碎成為0.5~ 4mm的顆粒，作為輕集料配制而成的。生產時聚苯顆粒和保溫膠粉料按配比分別包裝。保溫膠粉料采用預混干拌技術在工廠將水泥與有機膠結料、引氣劑等各種添加劑混勻后包裝，使用時按比例加水，在攪拌機中攪拌成漿體后再加入聚苯顆粒，充分攪拌后形成塑性良好的膏狀體，以普通抹灰的方法將其抹于墻體上，干燥后便形成保溫性能優(yōu)良的隔熱保溫層?？沽逊浪Ｗo層材料由抗裂水泥料漿復合玻纖網組成，可長期有效控制防護層裂縫的產生。
這種保溫料漿外墻外保溫方法可以減少勞動強度，提高工作效率，操作方法容易掌握。其施工程序簡便，從施工工藝到竣工驗收，工人稍加培訓即可進行大面積作業(yè)，且施工質量容易控制。對于主體墻面的缺陷，可以直接用保溫材料進行修補，避免了以往因抹灰過厚而脫落的現(xiàn)象。同時可以改善外墻龜裂和板塊接茬裂縫等現(xiàn)象。在達到同樣的外保溫效果時，使用保溫料漿成本較一般外墻保溫低，有利于降低建筑成本。
研究和實踐中發(fā)現(xiàn)，在這種保溫料漿中，由于加入了較多的聚苯顆粒，而聚苯顆粒的堆積密度很小，憎水性強，且顆粒本身具有彈性，對拌和物工作性會造成不利影響。因而有機膠結料在該料漿中具有特殊重要的作用。
3. 有機膠結料的發(fā)展
建筑工業(yè)中使用的有機膠結料主要是水溶性的高分子聚合物。20世紀80年代，我國一方面研制開發(fā)出一批有機膠結料的新品種，一方面從國外引進了環(huán)氧樹脂、EVA、丙烯酸酯等生產線，使我國的建筑膠結料獲得了飛躍的發(fā)展。當時建筑上使用多的是以液態(tài)聚合物為基料的有機膠結料，如醋酸乙烯酯乳液（白乳膠）及其共聚物（EVA）、聚丙烯酸乳液、107膠等。在施工現(xiàn)場將水泥、填料和聚合物乳液混合拌和。這樣水泥與聚合物配合的比例就不能嚴格保證。同時，聚合物乳液存在著一定的存放問題，包裝多使用非環(huán)保的塑料容器，冬季施工時液體還容易冰凍。
為了解決以上問題，建筑用有機膠結料由溶劑型向著水性、無溶劑型發(fā)展，并且向著使用方便型發(fā)展，如膏狀、粉狀、預混型等?，F(xiàn)在建筑上使用的有機膠結料，多為固體粉末型，使用時加水即可溶解。施工中所使用的膠結料預先在工廠中采用預混干拌技術混合好，以干粉狀態(tài)運到建筑工地。在預拌工廠能嚴格保證配料的準確性，使得有機膠結料的性能得以大限度的發(fā)揮。這種材料可以使用便宜、環(huán)保的紙袋來包裝，而且現(xiàn)場施工方便，其優(yōu)越性是不言而喻的。
4. 有機膠結料對保溫料漿性能的影響
聚苯顆粒表面具有憎水性，不能與水泥料漿良好地潤濕親和。而使用有機膠結料是解決這個問題的有效措施。通常使用的有機膠結料包括甲基纖維素、羧甲基纖維素、羥丙基甲基纖維素、甲基纖維素醚、醋酸乙烯酯乳液、EVA乳液、聚丙烯酸乳液等。
在我們對聚苯顆粒保溫料漿進行的系統(tǒng)研究中，為了考察上述各種有機膠結料的使用效果，我們進行了一系列的試驗研究。試驗發(fā)現(xiàn)，單獨使用上述各種膠結料時，從技術和經濟雙重角度考慮，效果均不甚理想。為了達到優(yōu)化的效果，將有機膠結料按預定的方案進行組合，組合編號為J1、J2、J3、J4、J5、J6，分別與無機膠凝材料拌和均勻后加水攪拌為塑性漿體，然后加入聚苯顆粒攪拌成為膏狀體。試件成型后養(yǎng)護到28d，分別測定其抗壓強度、抗折強度、粘接強度、導熱系數(shù)及軟化系數(shù)。試驗中有機膠結料的摻量為無機膠結料的2%~10%以內，聚苯顆粒與膠結料的質量比例為1∶10，控制拌和物稠度為50~70mm
料的組合加入后都對保溫料漿的工作性有所改善，料漿變得粘稠、成團，施工操作工作性增加。但不同的膠結料引氣效果不同，對軟化系數(shù)的影響也較大。
試驗結果表明，隨著有機膠結料摻量的增加，EPS保溫料漿的抗壓強度有所降低，但抗拉強度粘接強度有很大的提高，其導熱系數(shù)大大降低，使得保溫料漿的性能得到了很大程度的改善。
值得注意的是有機膠結料價格昂貴，在滿足指標要求的前提下，不宜多摻，否則使材料成本大幅度上升。
5. 有機膠結料的作用機理
5.1 對保溫料漿工作性的改善
有機膠結料是高分子聚合物，其分子鏈中有親水基團，也有憎水基團。
（1）當有機高分子溶解于水溶液后，其分子中的憎水基將吸附在EPS顆粒的表面上，并在其表面上作定向排列，親水基向外指向溶液，使得EPS顆粒由憎水性改為親水性，所以EPS顆粒表面很容易被水泥漿所潤濕。同時有機高分子還會以其長長的分子鏈包裹或圍繞在聚苯顆粒表面，使結合力大大增加，加強了漿體的粘聚性。
（2）由于電斥力的作用，EPS顆粒在水泥漿中均勻分散，被水泥漿緊緊包裹而不會出現(xiàn)“上浮”現(xiàn)象，見圖-2。
（3）有機高分子定向吸附在EPS顆粒表面上，親水基團指向水溶液，使得EPS顆粒表面的溶劑化水膜增厚。水分不能自由移動，減少了泌水的可能性，使得料漿的保水
性提高，這可以減少料漿表面水分的損失，避免邊緣發(fā)生裂縫，并可以改善料漿的粘附性和施工性能。
（4）EPS顆粒表面的溶劑化水膜減小了漿體的內摩擦力，增大了顆粒之間的滑動能力，使?jié){體易于涂抹；而顆粒表面層有機
高分子具有較大的粘聚力，當將料漿涂抹在墻面后，溶劑化水膜極易被墻面吸收，高分子聚合物膜層發(fā)揮作用，使得料漿和墻面粘結良好；因鋼抹子不吸水，故溶劑化水膜使得抹子與料漿不易粘連，施工工作性良好。
綜合以上作用，有機膠結料的加入，可顯著改善EPS保溫料漿的工作性能。
5.2 對保溫料漿硬化后性能的改善
（1）保溫層施工完成之后，處于表層的有機膠結料首先失水而干燥成膜，將水分封閉在保溫層內。避免了料漿干燥失水開裂。
（2）在水泥水化硬化的過程中，水泥不僅吸收保溫層內的自由水分，而且還吸收有機膠結料分散體中的水分。水泥吸水發(fā)生水化反應，同時有機膠結料因失水而凝聚干燥。產生雙重固化膠結作用。
（3）膠結料會在水泥漿體和EPS顆粒漿體之間的界面相內干燥成膜，改善了界面相的性能，使二者結合得更緊密、更牢固。
（4）硬化后的水泥料漿中存在著很多的毛細孔，分散在水泥漿體中的膠結料，在水泥水化硬化的同時，會聚集在毛細孔并凝聚成膜，貫穿在水泥料漿的孔隙中形成具有粘接性的彈性薄膜網絡，使保溫料漿具有較高的抗折強度、粘接強度、抗裂性和耐水性。
由此可見，有機膠結料適用于聚苯顆粒保溫料漿中，可以起到保水劑、增稠劑和有機膠結料的作用，對改善料漿的保水性、粘聚性、粘度和收縮率，加強粘結力，提高初始強度等起重要作用。因其具有的保水能力，減少了料漿表面水分的損失，可以在一定程度上避免邊緣發(fā)生裂縫，并可以改善粘附性和施工性能。
6. 結語
（1）作為一種新型的外保溫技術—聚苯顆粒保溫料漿以其優(yōu)越的性能成為有效的外保溫技術而被大力推廣。
（2）有機膠結料的使用，可以顯著改善保溫料漿的工作性及粘接強度等一系列性能，使得聚苯顆粒保溫料漿的技術優(yōu)越性更加突出。
（3）目前市場中的有機膠結料單獨使用時效果都不太理想，應進一步開發(fā)研究高性能、低成本的多功能型有機膠結料。
關鍵詞：結構材料 外墻保溫
1.目前我國外保溫技術簡介
目前我國一年的能源消耗量約為13億噸標準煤，其中城市建筑的建造與使用能耗一般占全社會的13%以上，加上墻體材料生產能耗共約占總能耗的20%左右，能源的浪費情況十分嚴重。在當今全球已經形成能源危機趨勢的情況下，我國作為能源匱乏的國家之一，更要加強建筑節(jié)能。
國內外一致認為在建筑節(jié)能的各項措施中，改善圍護結構的隔熱、保溫性能是主要的措施。它主要是以絕熱材料（導熱系數(shù)≤0.2）作為建筑外圍護結構，從而起到一定的節(jié)能效果，節(jié)約能源，創(chuàng)造更健康、舒適的室內環(huán)境。還可以保護外墻，改善其耐久性。同時降低外墻結構墻體的厚度，降低建筑成本，增大有效使用面積。因此各個國家對絕熱材料的生產與研制都很重視。
如果將保溫層安裝在外墻的內側（即內保溫），則保溫層以外的墻體就處于寒冷中，露點和冰點仍會在墻內形成，起不到應有的保溫效果。而且內保溫占用使用面積，影響居民的二次裝修。如果將保溫層安裝在墻體的外側（即外保溫），則墻體就不會生成露點和冰點，有利于保持室溫穩(wěn)定，可改善室內熱環(huán)境質量。而且外保溫便于舊建筑進行節(jié)能改造，使建筑物外觀大為改善。
目前我國建筑外保溫技術發(fā)展很快。常用的外墻保溫技術有以下幾種作法：第一，外掛式外保溫。外掛的保溫材料有巖（礦）棉、玻璃棉氈、聚苯乙烯泡沫板（簡稱聚苯板）、陶粒混凝土復合聚苯仿石裝飾保溫板、鋼絲網架夾芯墻板等。采用粘接料漿或者是專用的機械固定件將保溫材料貼、掛在外墻上形成保溫隔熱層。第二，采用鋼絲網架聚苯板的外保溫，這是近年發(fā)展的用于現(xiàn)澆混凝土多、高層住宅外墻的保溫技術。此種技術外保溫和墻體成活，拆模后與墻面合二為一。第三，采用保溫料漿用于外墻保溫，由于保溫料漿對基層墻平整度要求不高，易于在各種形狀的基層墻上施工，且施工工藝簡單，能利用回收廢舊聚苯板作為輕骨料、節(jié)能利廢。
在各種保溫技術中，保溫料漿以其優(yōu)越的性能獨占一席。成為目前被大力推廣應用的一種有效的外墻保溫技術。
2. 聚苯顆粒保溫料漿保溫體系
此保溫體系主要由保溫隔熱層和抗裂防水層組成。保溫隔熱層材料為聚苯顆粒保溫料漿，是將廢棄的聚苯乙烯塑料（簡稱為EPS）加工破碎成為0.5~ 4mm的顆粒，作為輕集料配制而成的。生產時聚苯顆粒和保溫膠粉料按配比分別包裝。保溫膠粉料采用預混干拌技術在工廠將水泥與有機膠結料、引氣劑等各種添加劑混勻后包裝，使用時按比例加水，在攪拌機中攪拌成漿體后再加入聚苯顆粒，充分攪拌后形成塑性良好的膏狀體，以普通抹灰的方法將其抹于墻體上，干燥后便形成保溫性能優(yōu)良的隔熱保溫層?？沽逊浪Ｗo層材料由抗裂水泥料漿復合玻纖網組成，可長期有效控制防護層裂縫的產生。
這種保溫料漿外墻外保溫方法可以減少勞動強度，提高工作效率，操作方法容易掌握。其施工程序簡便，從施工工藝到竣工驗收，工人稍加培訓即可進行大面積作業(yè)，且施工質量容易控制。對于主體墻面的缺陷，可以直接用保溫材料進行修補，避免了以往因抹灰過厚而脫落的現(xiàn)象。同時可以改善外墻龜裂和板塊接茬裂縫等現(xiàn)象。在達到同樣的外保溫效果時，使用保溫料漿成本較一般外墻保溫低，有利于降低建筑成本。
研究和實踐中發(fā)現(xiàn)，在這種保溫料漿中，由于加入了較多的聚苯顆粒，而聚苯顆粒的堆積密度很小，憎水性強，且顆粒本身具有彈性，對拌和物工作性會造成不利影響。因而有機膠結料在該料漿中具有特殊重要的作用。
3. 有機膠結料的發(fā)展
建筑工業(yè)中使用的有機膠結料主要是水溶性的高分子聚合物。20世紀80年代，我國一方面研制開發(fā)出一批有機膠結料的新品種，一方面從國外引進了環(huán)氧樹脂、EVA、丙烯酸酯等生產線，使我國的建筑膠結料獲得了飛躍的發(fā)展。當時建筑上使用多的是以液態(tài)聚合物為基料的有機膠結料，如醋酸乙烯酯乳液（白乳膠）及其共聚物（EVA）、聚丙烯酸乳液、107膠等。在施工現(xiàn)場將水泥、填料和聚合物乳液混合拌和。這樣水泥與聚合物配合的比例就不能嚴格保證。同時，聚合物乳液存在著一定的存放問題，包裝多使用非環(huán)保的塑料容器，冬季施工時液體還容易冰凍。
為了解決以上問題，建筑用有機膠結料由溶劑型向著水性、無溶劑型發(fā)展，并且向著使用方便型發(fā)展，如膏狀、粉狀、預混型等?，F(xiàn)在建筑上使用的有機膠結料，多為固體粉末型，使用時加水即可溶解。施工中所使用的膠結料預先在工廠中采用預混干拌技術混合好，以干粉狀態(tài)運到建筑工地。在預拌工廠能嚴格保證配料的準確性，使得有機膠結料的性能得以大限度的發(fā)揮。這種材料可以使用便宜、環(huán)保的紙袋來包裝，而且現(xiàn)場施工方便，其優(yōu)越性是不言而喻的。
4. 有機膠結料對保溫料漿性能的影響
聚苯顆粒表面具有憎水性，不能與水泥料漿良好地潤濕親和。而使用有機膠結料是解決這個問題的有效措施。通常使用的有機膠結料包括甲基纖維素、羧甲基纖維素、羥丙基甲基纖維素、甲基纖維素醚、醋酸乙烯酯乳液、EVA乳液、聚丙烯酸乳液等。
在我們對聚苯顆粒保溫料漿進行的系統(tǒng)研究中，為了考察上述各種有機膠結料的使用效果，我們進行了一系列的試驗研究。試驗發(fā)現(xiàn)，單獨使用上述各種膠結料時，從技術和經濟雙重角度考慮，效果均不甚理想。為了達到優(yōu)化的效果，將有機膠結料按預定的方案進行組合，組合編號為J1、J2、J3、J4、J5、J6，分別與無機膠凝材料拌和均勻后加水攪拌為塑性漿體，然后加入聚苯顆粒攪拌成為膏狀體。試件成型后養(yǎng)護到28d，分別測定其抗壓強度、抗折強度、粘接強度、導熱系數(shù)及軟化系數(shù)。試驗中有機膠結料的摻量為無機膠結料的2%~10%以內，聚苯顆粒與膠結料的質量比例為1∶10，控制拌和物稠度為50~70mm
料的組合加入后都對保溫料漿的工作性有所改善，料漿變得粘稠、成團，施工操作工作性增加。但不同的膠結料引氣效果不同，對軟化系數(shù)的影響也較大。
試驗結果表明，隨著有機膠結料摻量的增加，EPS保溫料漿的抗壓強度有所降低，但抗拉強度粘接強度有很大的提高，其導熱系數(shù)大大降低，使得保溫料漿的性能得到了很大程度的改善。
值得注意的是有機膠結料價格昂貴，在滿足指標要求的前提下，不宜多摻，否則使材料成本大幅度上升。
5. 有機膠結料的作用機理
5.1 對保溫料漿工作性的改善
有機膠結料是高分子聚合物，其分子鏈中有親水基團，也有憎水基團。
（1）當有機高分子溶解于水溶液后，其分子中的憎水基將吸附在EPS顆粒的表面上，并在其表面上作定向排列，親水基向外指向溶液，使得EPS顆粒由憎水性改為親水性，所以EPS顆粒表面很容易被水泥漿所潤濕。同時有機高分子還會以其長長的分子鏈包裹或圍繞在聚苯顆粒表面，使結合力大大增加，加強了漿體的粘聚性。
（2）由于電斥力的作用，EPS顆粒在水泥漿中均勻分散，被水泥漿緊緊包裹而不會出現(xiàn)“上浮”現(xiàn)象，見圖-2。
（3）有機高分子定向吸附在EPS顆粒表面上，親水基團指向水溶液，使得EPS顆粒表面的溶劑化水膜增厚。水分不能自由移動，減少了泌水的可能性，使得料漿的保水
性提高，這可以減少料漿表面水分的損失，避免邊緣發(fā)生裂縫，并可以改善料漿的粘附性和施工性能。
（4）EPS顆粒表面的溶劑化水膜減小了漿體的內摩擦力，增大了顆粒之間的滑動能力，使?jié){體易于涂抹；而顆粒表面層有機
高分子具有較大的粘聚力，當將料漿涂抹在墻面后，溶劑化水膜極易被墻面吸收，高分子聚合物膜層發(fā)揮作用，使得料漿和墻面粘結良好；因鋼抹子不吸水，故溶劑化水膜使得抹子與料漿不易粘連，施工工作性良好。
綜合以上作用，有機膠結料的加入，可顯著改善EPS保溫料漿的工作性能。
5.2 對保溫料漿硬化后性能的改善
（1）保溫層施工完成之后，處于表層的有機膠結料首先失水而干燥成膜，將水分封閉在保溫層內。避免了料漿干燥失水開裂。
（2）在水泥水化硬化的過程中，水泥不僅吸收保溫層內的自由水分，而且還吸收有機膠結料分散體中的水分。水泥吸水發(fā)生水化反應，同時有機膠結料因失水而凝聚干燥。產生雙重固化膠結作用。
（3）膠結料會在水泥漿體和EPS顆粒漿體之間的界面相內干燥成膜，改善了界面相的性能，使二者結合得更緊密、更牢固。
（4）硬化后的水泥料漿中存在著很多的毛細孔，分散在水泥漿體中的膠結料，在水泥水化硬化的同時，會聚集在毛細孔并凝聚成膜，貫穿在水泥料漿的孔隙中形成具有粘接性的彈性薄膜網絡，使保溫料漿具有較高的抗折強度、粘接強度、抗裂性和耐水性。
由此可見，有機膠結料適用于聚苯顆粒保溫料漿中，可以起到保水劑、增稠劑和有機膠結料的作用，對改善料漿的保水性、粘聚性、粘度和收縮率，加強粘結力，提高初始強度等起重要作用。因其具有的保水能力，減少了料漿表面水分的損失，可以在一定程度上避免邊緣發(fā)生裂縫，并可以改善粘附性和施工性能。
6. 結語
（1）作為一種新型的外保溫技術—聚苯顆粒保溫料漿以其優(yōu)越的性能成為有效的外保溫技術而被大力推廣。
（2）有機膠結料的使用，可以顯著改善保溫料漿的工作性及粘接強度等一系列性能，使得聚苯顆粒保溫料漿的技術優(yōu)越性更加突出。
（3）目前市場中的有機膠結料單獨使用時效果都不太理想，應進一步開發(fā)研究高性能、低成本的多功能型有機膠結料。