浅谈玻化微珠保温砂浆发泡技术在建筑施工中的应用
关键词：玻化微珠,保温砂浆,机械喷涂;外墙保温体
1发展玻化微珠保温砂浆喷涂发泡技术的意义
1.1整体保温性能
玻化微珠为涂抹式保温材料，与基底形成一个整体，不会向板材类形成保温空腔，施工完毕后，墙体结构稳定，抗震性能好;同时依靠保温砂浆自身的高粘结性，很好地解决了高层建筑风压对保温层的破坏;而且使外墙窗户挑檐、女儿墙及空调板等热、冷桥部位比板材保温更容易实现，所以整体保温效果比较好。经热工计算，大部分结构涂抹3cm玻化微珠保温砂浆能达到国家节能50%的要求。玻化微珠保温砂浆性能见表1
1.2安全耐久性能
玻化微珠保温砂浆以玻化微珠作为保温骨料，玻化微珠为无机玻璃质矿物材料，由火山岩粉碎膨化而成，不含有机材料，在使用过程中物理性能稳定，对环境和人体无毒害，即使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能差的问题，所用的原材料在我们国家也是储藏量较大的矿产资源，同时材料生产中未使用不可再生或枯竭类资源，符合循环经济发展的要求。不会对城市空气造成污染。同时作为一种单分子无机材料，其本身具有A级防火性能。经试验，该体系所具有的抗裂、抗老化、抗震及耐候性性能均较好，其寿命周期基本可以达到建筑物本身寿命周期。玻化微珠的物理性能见表2
1.3经济适用性能
玻化微珠保温砂浆为单组分保温材料，质量相对稳定可靠，粘结性较好，早强性较好，有利于缩短施工周期，是普通抹灰的2.5倍，是聚苯颗粒保温砂浆的1.6倍，这些既降低了建筑物保温系统的施工成本，又降低了建筑物的使用成本。同时利用该技术进行外墙外保温可以不进行原主体结构的抹灰砂浆，而只是对原墙体进行相关的清洗、界面处理，从而降低了建筑工程总造价。根据导热系数推算，每抹1cm玻化微珠保温砂浆相当于14cm砖墙的保温效果。
2玻化微珠保温砂浆喷涂发泡技术
2.1技术原理
在现有的保温砂浆研究的基础上，对原有配方进行改进，当该保温材料形成浆体时，加入适量的独立、封闭、细小的气泡，这种气泡应具有一定的强度，使其能保持在保温材料浆体中并均匀分布，直至浆体终凝。浆体终凝后，由于存在大量独立分布的气泡，有效阻止了热传导的进行，从而达到保温隔热的效果，此外由于现场搅拌保温砂浆，不仅存在人为控制偏差，同时，施工机械化程度较低，人工强度较大，使人力成本提高，为此，若能够将保温砂浆用空压机喷射施工，则可以有效解决上述问题，同时，气泡的加入不应降低材料原有的各项性能，或者某些性能降低在可控制的范围内，使其能继续满足工作要求。
2.2发泡剂的研究
⑴新型保温砂浆发泡剂的制备方法：①将所需分量的胶类(骨胶、明胶、动物胶)、松香、动物蛋白、烧碱制备成粉状并混合，然后加入盐酸并置于加热容器内，70～80℃ 水浴反应5～7h，将产物冷却、过滤;②将所需分量的十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠、α-烯基磺酸钠、尼纳儿、硅灰、硅树脂、聚醚乳液、减水剂溶于水中，然后加热到100℃并保温2. 5h;③将以上2种混合物放入加热容器内混合，将所需分量的水加入，搅拌此二次混合物2h;④将所需分量胶粉、HPMC加入上述二次混合物中，并搅拌1～2h。按上述步骤制备出的发泡剂。
⑵该发泡剂具有以下特点：①采用了有机与无机技术复合发泡，产生的泡体微小且量大，大大提高了发泡的效果;②通过加入动物类蛋白材料、胶类材料、化学添加剂等，使产生的泡体具有“骨架”，即有一定强度，在室温下泡体可以保存24h以上;③本发泡剂发出的泡体在发泡后可在泡体壁上成膜，使每个泡体独立封闭，不同泡体量与砂浆混合后可以使导热系数降低到0.02～0. 04W/(m·K)，提高保温性能;④与保温砂浆机械喷涂发泡技术无缝结合，能使泡量达到最优化，喷出的发泡保温砂浆均匀、高强、导热系数低，且降低成本;⑤本发泡剂制备方法简单易行，比传统发泡剂发泡效率高，加入少量即可达到泡量要求。
⑶性能指标对比。发泡剂的加入对玻化微珠保温砂浆的其他性能指标会产生一定的影响，主要体现在黏结强度、抗压强度有一定的衰减。通过对现有的干粉料配合比做适当调整，可以使材料的强度得到补偿。图2，3 是发泡剂用量与材料强度、导热系数的关系曲线。
在加入30% 泡体(泡体与浆体比例的体积比)时，其导热系数可以降至0.05W/(m·K)，同时其抗压强度指标仍可以满足工程要求。
2.3喷涂发泡机械的改进
本项研究有限地选取了具有代表性的喷涂机械进行分析研究，分别是: A———柱塞泵输送喷涂机械;B———螺杆输送喷涂机械;C———胶管挤压泵输送喷涂机械;D———气动输送干料后成浆技术。针对玻化微珠保温砂浆喷涂，对这4种机械进行试验，各项指标的对比试验结果如表3所示。
从表1中的各项对比指标可以看出，B，C两种形式存在“轻骨料破坏程度”和“机械磨损程度”两大硬伤; D为干料输送方式，D型机械目前难以解决输送过程中的间断问题和施工现场的灰尘污染问题;A型机械其各项指标均可满足要求，因此本文主要研究A类机械的改进及其施工工艺。柱塞泵输送喷涂机械的改进主要在于:搅拌设备的选型;搅拌加水量的定量控制;泡体与浆料混合的位置选择;泡体输送速度的定量化。改进后柱塞泵输送喷涂机械的工作原理为:通过定量加水到搅拌仓，再加入定量的玻化微珠保温砂浆干粉料进行搅拌，搅拌完成后将浆体输出到储料仓。启动发泡装置，待储料仓的浆料储满后再加入泡体，并在储料仓中进行搅拌。待泡体与浆料混合均匀后启动柱塞泵开始输送，同时搅拌与发泡开始连续工作。此时开启空气压缩机，当输送管的终端(喷涂枪头) 有浆体流出时，打开连接在喷涂枪头的压缩空气管的阀门，浆体开始形成喷浆状，喷射到墙体表面或者天花板等处。通过选择配备变频电机，可以改变浆体输出量，以此可以满足不同的施工现场和人员配备情况。通过控制空气压缩机的气压和输气端口在枪头的位置，可以控制一次喷涂的保温层厚度。
2.4机械喷涂施工工艺
⑴施工前现场准备需要对可能溅射到的物体进行遮盖;脚手架的搭建或者施工吊篮的安装等。
⑵定位钉或定位块的准备、吊线、拉垂直。
⑶喷涂前准备水、电可以满足施工要求;储水缸与搅拌设备连接完毕，输送管路连接到施工工作面;空气压缩机与输送管前端的喷枪头连接完毕，整个机械设备电路连接完毕并进行检查调试;工作面喷涂人员到位;抹面层人员现场等候。
⑷湿润管内壁先加少量水到搅拌仓，启动机械部分，直至水通过柱塞泵从输送管的端头流出，使输送管内壁得到湿润。
⑸机械喷涂施工先加水后投料，启动机器开始工作，待浆料输送到喷涂枪头处时，喷涂人员打开枪头的压缩空气开关，与墙体保持45°～90°夹角，距离墙体<0.3m 处进行喷涂;在喷涂人员喷完一个工作面离开后，抹面层人员进入该工作面，用1m长的专用抹子自下而上初步找平;找平完成后，再用小抹子压实抹平。
⑹待保温层初凝后，人工压入网格布并涂抹抗裂砂浆。
2.5验收质量标准
⑴质量检验。1)检验批质量合格应符合：主控项目的质量经抽样检验合格，一般项目的质量经抽样检验合格，具有完整的施工操作依据和质量检验记录。
2)玻化微珠保温砂浆外墙保温工程检验批的划分和检查数量应符合下列规定：①相同组分的材料和相同工艺、相同施工条件的外墙外保温工程每 500～1000m2划分为一个检验批，不足500m2也应划分为一个检验批;②相同组分的材料和相同工艺、相同施工条件的外墙内保温工程每50个自然间划分为一个检验批，不足50间也应划分为一个检验批;③室外每个检验批每100m2至少应抽查一处，每处不得小于10m2;④室内每个检验批至少应抽查10%，并不得少于3间;不足3间时应全数检查。
⑵主控项目：①玻化微珠保温砂浆墙体保温工程所用材料品种、性能和配合比应符合设计要求和本规程规定。检验方法：检查产品质量合格证明文件、进场验收记录、现场抽样试验报告和施工记录;②保温层厚度及保温系统的构造和细部做法应符合建筑节能设计要求。检验方法：钢针插入和尺量检查，观察检查;③保温层与基层墙体以及各构造层之间必须粘结牢固，无脱层、空鼓及裂缝，面层无粉化、起皮、爆灰等现象。
⑶一般项目：①耐碱网布应铺压严实，不得有空鼓、褶皱、翘曲、外露等现象，搭接宽度不应小于100mm。加强部位的耐碱网布做法应符合设计要求。检验方法：观察检查;②保温层表面应平整、洁净，接茬平整、光滑，线角顺直、清晰，毛面纹路均匀一致。检验方法：观察检查;③边角表面应光滑、平顺，门窗框与墙体间缝隙填塞密实，表面平整。检验方法：观察检查;④孔洞、槽、盒位置和尺寸正确，表面整齐、洁净，管道后面平整。检查方法：用钢直尺检查和观察检查;⑸保温层和抹面层的允许偏差量及检验方法应符合下表4的规定。
3 玻化微珠喷涂发泡技术的应用
3.1玻化微珠喷涂发泡技术操作便利性
机械喷涂发泡设备喷涂效率达到2.5-3.5m³/小时(即喷涂2.5cm厚的保温隔热砂浆达100-140㎡/小时的施工量)，该技术操作较为简单，材料的加水，搅拌，输送等过程都是由机器自动完成，阴阳角、顶板、均能自由喷涂，在施工质量上比传统的人工施工更易控制。
3.2玻化微珠保温砂浆的适用性
玻化微珠保温砂浆耐候性、防火性、绿色环保方面比其他有机材料的保温体系具有较大的优势，但同时也有局限性，本技术特别适合在以隔热需求为主兼顾保温的夏热冬暖或夏热冬冷地区使用，但在北方寒带或者亚寒带节能标准较高的地区要满足更高设计规范的要求，只有将保温层增加到一定的厚度才能达到，然而厚度的增加，使整个保温体系的重量增加了，施工难度和材料成本也随之增加，但安全性能却降低了。
3.3玻化微珠保温砂浆施工控制要点
⑴搅拌工艺。搅拌工艺对产品的技术性能有重要的影响，事实证明符合质量要求的干粉可能因为不正确的搅拌而出现不合格的拌合料，因此在现场控制拌和料的湿容重，实验证明，只有拌和料的湿容重在每立方米550到600公斤间时，拌和料的质量才符合规范要求。
⑵空鼓问题。①墙面在施工前润湿良好，在涂抹施工后吸水适当(全干的墙面吸水强烈);②单次涂抹施工厚度适当，过厚的厚度容易造成脱粘;③在浆体收汗前后不要再进行收平等施工操作以扰动粘结面。
⑶厚度检测。由于施工承包商为了降低成本，在外墙保温施工中经常采用降低保温层的厚度等办法来达到降低成本的目的，如此这样以来保温效果得不到保障，因此建议可进行钻芯取样等手段检查施工厚度。
3.4施工案例
西安雁塔区某住宅小区进行机械喷涂发泡玻化微珠保温砂浆的施工，喷涂机械的喷涂速度为2. 5m3 /h。施工人员配备情况为:机器操作1～2人，喷涂人员2人(轮流操作)，保温层抹面人员2～3人。施工现场保温层设计厚度为2cm，日工程量(按8h)可达到约950m2，人均工作量为140～150m2/8h，是人工涂抹的4～5倍。施工现场的情况表明:通过喷射枪头喷出的发泡保温砂浆在压缩空气的作用下喷射到墙体上，由于枪头压力较稳定，因此整个保温砂浆层能均匀地与建筑基层结合，克服了人工在涂抹过程中碾压力不均匀的问题，从而有效防止了空鼓、开裂等问题。尤其在天花板等处，喷涂效果要显著高于人工涂抹效果。
4 玻化微珠喷涂发泡技术的发展趋势
外墙保温技术起源于上世纪40年代的瑞典和德国，至今已有60多年的历史。我国采用外墙保温技术已有多年历史了。到目前为止，国内已有数亿万平方米的工程采用了外墙保温技术，并能够满足节能50%、节能65%设计标准要求或更高节能标准要求。
就保温材料而言，外保温系统的耐久性和防火性是目前外墙外保温亟待解决的两大问题。我国有5个不同的气候分区，外墙外保温不可能“一刀切”，在节能保温设计时，应根据各个地区的气候条件和建筑类型，因地制宜地选择材料。
玻化微珠喷涂发泡技术如果施工质量控制不严，容易造成表面凹凸不平，基层局部空鼓等缺陷。因此，市场近年已出现纳米涂料，内含的微珠直径平均为2微米，而最小甚至可达纳米级，具有粉刷均匀，表面平整，不易空鼓的优点，但其综合造价相对较高，还有待于进一步提高其性价比。
当前，玻化微珠喷涂发泡技术在建筑外墙节能保温施工中，已初具端倪，据报道在陕西、山西、河南等地均有施工。
5 结束语
⑴通过对玻化微珠保温砂浆加入发泡泡体，可以有效提高其保温隔热性能，发泡技术有效降低了保温砂浆的导热系数，使得该材料更易于在北方地区推广。
⑵喷涂发泡机械的应用，可以克服人工涂抹保温砂浆时存在的碾压不均匀的问题，并提高了施工速度和效率。同时在个别不易施工的工作面(如天花板)，机械喷涂具有显著的优势。
⑶机械喷涂发泡施工工艺的提出，突破了传统施工方法在实际应用中的局限性，指导和规范了该项新技术在实践操作中的细节问题，并为浆料类保温材料在施工中存在的困难提供了新的解决方法。
