摘要：本文提出一種玻化微珠保溫砂漿發泡技術，并采用機械噴涂發泡的施工工藝，對其物理n90性能、保溫性能、節能環保性能、工藝操作性能等的研究和實踐，闡述了玻化微珠保溫砂漿系統的技術先進性，并從經濟性和可靠性對其優越性進行了分析，表明玻化微珠保溫砂漿可以作為一種環保節能材料在節能保溫工程建設領域推廣使用。

　　關鍵詞：玻化微珠,保溫砂漿,機械噴涂;外墻保溫體

　　1發展玻化微珠保溫砂漿噴涂發泡技術的意義

　　1.1整體保溫性能

　　玻化微珠為涂抹式保溫材料，與基底形成一個整體，不會向板材類形成保溫空腔，施工完畢后，墻體結構穩定，抗震性能好;同時依靠保溫砂漿自身的高粘結性，很好地解決了高層建筑風壓對保溫層的破壞;而且使外墻窗戶挑檐、女兒墻及空調板等熱、冷橋部位比板材保溫更容易實現，所以整體保溫效果比較好。經熱工計算，大部分結構涂抹3cm玻化微珠保溫砂漿能達到國家節能50%的要求。玻化微珠保溫砂漿性能見表1

　　1.2安全耐久性能

　　玻化微珠保溫砂漿以玻化微珠作為保溫骨料，玻化微珠為無機玻璃質礦物材料，由火山巖粉碎膨化而成，不含有機材料，在使用過程中物理性能穩定，對環境和人體無毒害，即使在高溫環境下也不會排放出有害氣體，不會出現老化及耐候性能差的問題，所用的原材料在我們國家也是儲藏量較大的礦產資源，同時材料生產中未使用不可再生或枯竭類資源，符合循環經濟發展的要求。不會對城市空氣造成污染。同時作為一種單分子無機材料，其本身具有A級防火性能。經試驗，該體系所具有的抗裂、抗老化、抗震及耐候性性能均較好，其壽命周期基本可以達到建筑物本身壽命周期。玻化微珠的物理性能見表2

　　1.3經濟適用性能

　　玻化微珠保溫砂漿為單組分保溫材料，質量相對穩定可靠，粘結性較好，早強性較好，有利于縮短施工周期，是普通抹灰的2.5倍，是聚苯顆粒保溫砂漿的1.6倍，這些既降低了建筑物保溫系統的施工成本，又降低了建筑物的使用成本。同時利用該技術進行外墻外保溫可以不進行原主體結構的抹灰砂漿，而只是對原墻體進行相關的清洗、界面處理，從而降低了建筑工程總造價。根據導熱系數推算，每抹1cm玻化微珠保溫砂漿相當于14cm磚墻的保溫效果。

　　2玻化微珠保溫砂漿噴涂發泡技術

　　2.1技術原理

　　在現有的保溫砂漿研究的基礎上，對原有配方進行改進，當該保溫材料形成漿體時，加入適量的獨立、封閉、細小的氣泡，這種氣泡應具有一定的強度，使其能保持在保溫材料漿體中并均勻分布，直至漿體終凝。漿體終凝后，由于存在大量獨立分布的氣泡，有效阻止了熱傳導的進行，從而達到保溫隔熱的效果，此外由于現場攪拌保溫砂漿，不僅存在人為控制偏差，同時，施工機械化程度較低，人工強度較大，使人力成本提高，為此，若能夠將保溫砂漿用空壓機噴射施工，則可以有效解決上述問題，同時，氣泡的加入不應降低材料原有的各項性能，或者某些性能降低在可控制的范圍內，使其能繼續滿足工作要求。

　　2.2發泡劑的研究

　　⑴新型保溫砂漿發泡劑的制備方法：①將所需分量的膠類(骨膠、明膠、動物膠)、松香、動物蛋白、燒堿制備成粉狀并混合，然后加入鹽酸并置于加熱容器內，70～80℃ 水浴反應5～7h，將產物冷卻、過濾;②將所需分量的十二烷基硫酸鈉、十二烷基苯磺酸鈉、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鈉、α-烯基磺酸鈉、尼納兒、硅灰、硅樹脂、聚醚乳液、減水劑溶于水中，然后加熱到100℃并保溫2. 5h;③將以上2種混合物放入加熱容器內混合，將所需分量的水加入，攪拌此二次混合物2h;④將所需分量膠粉、HPMC加入上述二次混合物中，并攪拌1～2h。按上述步驟制備出的發泡劑，其發泡效果如圖1 所示。

　　圖1發泡效果

　　⑵該發泡劑具有以下特點：①采用了有機與無機技術復合發泡，產生的泡體微小且量大，大大提高了發泡的效果;②通過加入動物類蛋白材料、膠類材料、化學添加劑等，使產生的泡體具有“骨架”，即有一定強度，在室溫下泡體可以保存24h以上;③本發泡劑發出的泡體在發泡后可在泡體壁上成膜，使每個泡體獨立封閉，不同泡體量與砂漿混合后可以使導熱系數降低到0.02～0. 04W/(m·K)，提高保溫性能;④與保溫砂漿機械噴涂發泡技術無縫結合，能使泡量達到最優化，噴出的發泡保溫砂漿均勻、高強、導熱系數低，且降低成本;⑤本發泡劑制備方法簡單易行，比傳統發泡劑發泡效率高，加入少量即可達到泡量要求。

　　⑶性能指標對比。發泡劑的加入對玻化微珠保溫砂漿的其他性能指標會產生一定的影響，主要體現在黏結強度、抗壓強度有一定的衰減。通過對現有的干粉料配合比做適當調整，可以使材料的強度得到補償。圖2，3 是發泡劑用量與材料強度、導熱系數的關系曲線。

　　由圖2，3 可以看出，在加入30% 泡體(泡體與漿體比例的體積比)時，其導熱系數可以降至0.05W/(m·K)，同時其抗壓強度指標仍可以滿足工程要求。

　　2.3噴涂發泡機械的改進

　　本項研究有限地選取了具有代表性的噴涂機械進行分析研究，分別是: A———柱塞泵輸送噴涂機械;B———螺桿輸送噴涂機械;C———膠管擠壓泵輸送噴涂機械;D———氣動輸送干料后成漿技術。針對玻化微珠保溫砂漿噴涂，對這4種機械進行試驗，各項指標的對比試驗結果如表3所示。

　　從表1中的各項對比指標可以看出，B，C兩種形式存在“輕骨料破壞程度”和“機械磨損程度”兩大硬傷; D為干料輸送方式，D型機械目前難以解決輸送過程中的間斷問題和施工現場的灰塵污染問題;A型機械其各項指標均可滿足要求，因此本文主要研究A類機械的改進及其施工工藝。柱塞泵輸送噴涂機械的改進主要在于:攪拌設備的選型;攪拌加水量的定量控制;泡體與漿料混合的位置選擇;泡體輸送速度的定量化。改進后柱塞泵輸送噴涂機械的工作原理為:通過定量加水到攪拌倉，再加入定量的玻化微珠保溫砂漿干粉料進行攪拌，攪拌完成后將漿體輸出到儲料倉。啟動發泡裝置，待儲料倉的漿料儲滿后再加入泡體，并在儲料倉中進行攪拌。待泡體與漿料混合均勻后啟動柱塞泵開始輸送，同時攪拌與發泡開始連續工作。此時開啟空氣壓縮機，當輸送管的終端(噴涂槍頭) 有漿體流出時，打開連接在噴涂槍頭的壓縮空氣管的閥門，漿體開始形成噴漿狀，噴射到墻體表面或者天花板等處。通過選擇配備變頻電機，可以改變漿體輸出量，以此可以滿足不同的施工現場和人員配備情況。通過控制空氣壓縮機的氣壓和輸氣端口在槍頭的位置，可以控制一次噴涂的保溫層厚度。改進后的機械工作流程如圖4 所示。

　　2.4機械噴涂施工工藝

　　⑴施工前現場準備需要對可能濺射到的物體進行遮蓋;腳手架的搭建或者施工吊籃的安裝等。

　　⑵定位釘或定位塊的準備、吊線、拉垂直。

　　⑶噴涂前準備水、電可以滿足施工要求;儲水缸與攪拌設備連接完畢，輸送管路連接到施工工作面;空氣壓縮機與輸送管前端的噴槍頭連接完畢，整個機械設備電路連接完畢并進行檢查調試;工作面噴涂人員到位;抹面層人員現場等候。

　　⑷濕潤管內壁先加少量水到攪拌倉，啟動機械部分，直至水通過柱塞泵從輸送管的端頭流出，使輸送管內壁得到濕潤。

　　⑸機械噴涂施工先加水后投料，啟動機器開始工作，待漿料輸送到噴涂槍頭處時，噴涂人員打開槍頭的壓縮空氣開關，與墻體保持45°～90°夾角，距離墻體<0.3m 處進行噴涂;在噴涂人員噴完一個工作面離開后，抹面層人員進入該工作面，用1m長的專用抹子自下而上初步找平;找平完成后，再用小抹子壓實抹平。

　　⑹待保溫層初凝后，人工壓入網格布并涂抹抗裂砂漿。

　　2.5驗收質量標準

　　⑴質量檢驗。1)檢驗批質量合格應符合：主控項目的質量經抽樣檢驗合格，一般項目的質量經抽樣檢驗合格，具有完整的施工操作依據和質量檢驗記錄。

　　2)玻化微珠保溫砂漿外墻保溫工程檢驗批的劃分和檢查數量應符合下列規定：①相同組分的材料和相同工藝、相同施工條件的外墻外保溫工程每 500～1000m2劃分為一個檢驗批，不足500m2也應劃分為一個檢驗批;②相同組分的材料和相同工藝、相同施工條件的外墻內保溫工程每50個自然間劃分為一個檢驗批，不足50間也應劃分為一個檢驗批;③室外每個檢驗批每100m2至少應抽查一處，每處不得小于10m2;④室內每個檢驗批至少應抽查10%，并不得少于3間;不足3間時應全數檢查。

　　⑵主控項目：①玻化微珠保溫砂漿墻體保溫工程所用材料品種、性能和配合比應符合設計要求和本規程規定。檢驗方法：檢查產品質量合格證明文件、進場驗收記錄、現場抽樣試驗報告和施工記錄;②保溫層厚度及保溫系統的構造和細部做法應符合建筑節能設計要求。檢驗方法：鋼針插入和尺量檢查，觀察檢查;③保溫層與基層墻體以及各構造層之間必須粘結牢固，無脫層、空鼓及裂縫，面層無粉化、起皮、爆灰等現象。

　　⑶一般項目：①耐堿網布應鋪壓嚴實，不得有空鼓、褶皺、翹曲、外露等現象，搭接寬度不應小于100mm。加強部位的耐堿網布做法應符合設計要求。檢驗方法：觀察檢查;②保溫層表面應平整、潔凈，接茬平整、光滑，線角順直、清晰，毛面紋路均勻一致。檢驗方法：觀察檢查;③邊角表面應光滑、平順，門窗框與墻體間縫隙填塞密實，表面平整。檢驗方法：觀察檢查;④孔洞、槽、盒位置和尺寸正確，表面整齊、潔凈，管道后面平整。檢查方法：用鋼直尺檢查和觀察檢查;⑸保溫層和抹面層的允許偏差量及檢驗方法應符合下表4的規定。

　　3 玻化微珠噴涂發泡技術的應用

　　3.1玻化微珠噴涂發泡技術操作便利性

　　機械噴涂發泡設備噴涂效率達到2.5-3.5m³/小時(即噴涂2.5cm厚的保溫隔熱砂漿達100-140㎡/小時的施工量)，該技術操作較為簡單，材料的加水，攪拌，輸送等過程都是由機器自動完成，陰陽角、頂板、均能自由噴涂，在施工質量上比傳統的人工施工更易控制。

　　3.2玻化微珠保溫砂漿的適用性

　　玻化微珠保溫砂漿耐候性、防火性、綠色環保方面比其他有機材料的保溫體系具有較大的優勢，但同時也有局限性，本技術特別適合在以隔熱需求為主兼顧保溫的夏熱冬暖或夏熱冬冷地區使用，但在北方寒帶或者亞寒帶節能標準較高的地區要滿足更高設計規范的要求，只有將保溫層增加到一定的厚度才能達到，然而厚度的增加，使整個保溫體系的重量增加了，施工難度和材料成本也隨之增加，但安全性能卻降低了。

　　3.3玻化微珠保溫砂漿施工控制要點

　　⑴攪拌工藝。攪拌工藝對產品的技術性能有重要的影響，事實證明符合質量要求的干粉可能因為不正確的攪拌而出現不合格的拌合料，因此在現場控制拌和料的濕容重，實驗證明，只有拌和料的濕容重在每立方米550到600公斤間時，拌和料的質量才符合規范要求。

　　⑵空鼓問題。①墻面在施工前潤濕良好，在涂抹施工后吸水適當(全干的墻面吸水強烈);②單次涂抹施工厚度適當，過厚的厚度容易造成脫粘;③在漿體收汗前后不要再進行收平等施工操作以擾動粘結面。

　　⑶厚度檢測。由于施工承包商為了降低成本，在外墻保溫施工中經常采用降低保溫層的厚度等辦法來達到降低成本的目的，如此這樣以來保溫效果得不到保障，因此建議可進行鉆芯取樣等手段檢查施工厚度。

　　3.4施工案例

　　西安雁塔區某住宅小區進行機械噴涂發泡玻化微珠保溫砂漿的施工，噴涂機械的噴涂速度為2. 5m3 /h。施工人員配備情況為:機器操作1～2人，噴涂人員2人(輪流操作)，保溫層抹面人員2～3人。施工現場保溫層設計厚度為2cm，日工程量(按8h)可達到約950m2，人均工作量為140～150m2/8h，是人工涂抹的4～5倍。施工現場的情況表明:通過噴射槍頭噴出的發泡保溫砂漿在壓縮空氣的作用下噴射到墻體上，由于槍頭壓力較穩定，因此整個保溫砂漿層能均勻地與建筑基層結合，克服了人工在涂抹過程中碾壓力不均勻的問題，從而有效防止了空鼓、開裂等問題。尤其在天花板等處，噴涂效果要顯著高于人工涂抹效果。

　　4 玻化微珠噴涂發泡技術的發展趨勢

　　外墻保溫技術起源于上世紀40年代的瑞典和德國，至今已有60多年的歷史。我國采用外墻保溫技術已有多年歷史了。到目前為止，國內已有數億萬平方米的工程采用了外墻保溫技術，并能夠滿足節能50%、節能65%設計標準要求或更高節能標準要求。

　　就保溫材料而言，外保溫系統的耐久性和防火性是目前外墻外保溫亟待解決的兩大問題。我國有5個不同的氣候分區，外墻外保溫不可能“一刀切”，在節能保溫設計時，應根據各個地區的氣候條件和建筑類型，因地制宜地選擇材料。

　　玻化微珠噴涂發泡技術如果施工質量控制不嚴，容易造成表面凹凸不平，基層局部空鼓等缺陷。因此，市場近年已出現納米涂料，內含的微珠直徑平均為2微米，而最小甚至可達納米級，具有粉刷均勻，表面平整，不易空鼓的優點，但其綜合造價相對較高，還有待于進一步提高其性價比。

　　當前，玻化微珠噴涂發泡技術在建筑外墻節能保溫施工中，已初具端倪，據報道在陜西、山西、河南等地均有施工。

　　5 結束語

　　⑴通過對玻化微珠保溫砂漿加入發泡泡體，可以有效提高其保溫隔熱性能，發泡技術有效降低了保溫砂漿的導熱系數，使得該材料更易于在北方地區推廣。

　　⑵噴涂發泡機械的應用，可以克服人工涂抹保溫砂漿時存在的碾壓不均勻的問題，并提高了施工速度和效率。同時在個別不易施工的工作面(如天花板)，機械噴涂具有顯著的優勢。

　　⑶機械噴涂發泡施工工藝的提出，突破了傳統施工方法在實際應用中的局限性，指導和規范了該項新技術在實踐操作中的細節問題，并為漿料類保溫材料在施工中存在的困難提供了新的解決方法。