聚苯顆粒保溫砂漿(膠粉聚苯顆粒保溫漿料)

相關研究資料表明，建筑物耗熱量的80％是經由外圍護結構損失的。外圍護中各部位散熱導致的熱損失比例約為：墻體結構熱損失占比60％～70％；門窗熱損失占比20％～30％；屋面熱損失占比10％【注1】。

▲建筑外圍護各部位散熱熱損失比例圖

因此，減少建筑圍護結構的能耗，特別是減少墻體結構的傳熱熱損失，對于建筑節能具有非同一般的意義。

而且從節能投資角度分析，圍護結構的成本費用僅為總投資成本的3%～6%，而節能收益卻可達 20%～40%，節能綜合效益非常明顯【注2】。

目前工程中應用最為廣泛的外墻節能方式，主要就是外保溫及內保溫兩種。

比較而言，外墻外保溫可消除熱橋影響、提高主體結構耐久性、減少外墻溫度應力，具有保溫效率高、熱穩定性好、避免二次裝修對保溫層破壞等特點。所以在《中國節能技術政策大綱》中明確指出，外墻外保溫墻體作為推廣重點。

外保溫墻體實現，從材料選型的角度，可以分為保溫板材和保溫砂漿兩大類。在最近幾年的工程應用情況看，選用保溫板材類更為普遍，保溫砂漿卻顯式微。

曾經占據外墻保溫市場半壁江山的保溫砂漿，為何在保溫節能趨熱的大背景下日漸趨冷？保溫砂漿在工程應用過程中遇到了哪些問題？筆者試著就如下幾方面，與各位同行探討。

有機保溫砂漿，流水落花春去也

應該說，我國建筑行業外墻保溫節能工程，最初就是從使用有機保溫砂漿開始的。這其中最有代表性的產品，就是膠粉聚苯顆粒保溫砂漿。

膠粉聚苯顆粒保溫砂漿，嚴格來說是一種無機復合有機的干拌材料。是由膠粉料與聚苯顆粒輕骨料按照一定比例加水混合均勻拌制而成。

膠粉聚苯顆粒保溫砂漿甫一出現，因為可以較好地解決保溫、隔熱、抗風壓、抗震、憎水、耐候、透氣等問題，得到了行業內的普遍認可和廣泛應用。是當時夏熱冬冷地區和夏熱冬暖地區最主要的保溫系統，是外墻體保溫節能市場的主流產品。

記得在2000年左右上海閔行區龍柏地塊某項目，那是筆者接觸到的第一個有外墻保溫節能設計的住宅項目，采用的就是膠粉聚苯顆粒保溫砂漿。

最初聚苯顆粒保溫砂漿中選用的聚苯顆粒，多是通過廢棄泡沫破碎再生得來。這樣的“再生聚苯顆粒保溫砂漿”，因為在“環保利廢”方面的成本優勢，一度頗有市場。

▲再生聚苯顆粒外觀/圖源：網絡

其實回收破碎的聚苯泡沫顆粒，由于破碎時會將其閉孔結構變為開孔結構，其熱工性能是變差的，即保溫效果差。

與“再生聚苯顆粒”相對的，就是原發聚苯顆粒。原發聚苯顆粒表觀密度很小，表面光滑、憎水性強，在保溫隔熱性及耐化學腐蝕性方面表現優良。

▲原發聚苯顆粒/圖源：網絡

但原發聚苯顆粒在熱工方面表現優良，并不一定就意味著是外墻保溫砂漿的更優選擇。

因為其表面光滑、憎水性強，所以與硅酸鹽無機膠凝材相容性比較差。這就造成在拌制砂漿中，聚苯顆粒很容易上浮，從而導致砂漿分層嚴重，保水性下降顯著，也就是保溫砂漿的和易性、施工性能都比較差。

反觀再生聚苯顆粒，盡管因破碎過程中造成粒徑大小不一，且不規則，但與水泥漿料間的結合反而更牢固。所以再生聚苯顆粒保溫砂漿在和易性、粘聚性以及強度等性能方面，表現均會好于原生發泡聚苯顆粒保溫砂漿。

當然，經過多年工程實踐和大量工程實例證明，無論再生聚苯顆粒，還是原發聚苯顆粒，膠粉聚苯顆粒保溫砂漿這一外墻保溫系統形式，在耐久性和安全性方面均存在質量安全隱患。比如容易導致外墻滲漏等質量事故，以及開裂、脫落。

而且以膠粉聚苯顆粒保溫砂漿為代表的有機保溫砂漿，還存在一個無法逾越的技術鴻溝：易燃。

許多火災的現場實例證明，即便添加阻燃劑后，有機保溫材料在真實的火災中仍然會劇烈燃燒【注3】。燃燒中會釋放出大量煙霧和有毒氣體，成為火災中威脅人們生命的致命殺手。

因“禍”得福的無機保溫砂漿

前面說有機保溫砂漿在阻燃防火方面存在致命缺陷，恰是無機保溫砂漿能夠后來居上的最主要原因。一切都跟2010年上海靜安區膠州路教師公寓那場火災有關。

那場悲劇之后，2011年3月，公安部公消【2011】65號文頒發，規定民用建筑外墻保溫材料必須滿足燃燒性能A級的要求。

這一號稱“史上最嚴消防令”下達以后，催生了無機保溫砂漿產業大發展，廠家紛紛來開拓以往頗受冷遇的市場。

無機保溫砂漿，概括起來可以分為如下幾大類：傳統型無機保溫砂漿，玻化微珠保溫砂漿，復合型無機保溫砂漿，聚合物保溫砂漿和泡沫無機保溫砂漿。

1.傳統型無機保溫砂漿，主要有膨脹珍珠巖保溫砂漿和膨脹蛭石保溫砂漿兩種。在筆者印象中，它們在工程上的應用范圍都比較局限，比如都是在一些輔助公建或者臨時性建構筑物中有所使用。

2.膨脹玻化微珠保溫砂漿，是近些年無機保溫砂漿中比較有代表性的種類，市場占有率高。

所謂的“膨脹玻化微珠”，是一種無機玻璃質礦物材料。它呈不規則球狀結構，表面完全玻化，外殼封閉，但同時又具有微孔結構。

玻化微珠顆粒強度高，玻化外殼能阻止攪拌過程中水進入材料內部。而同時它特有的微孔結構，保證了砂漿和抹灰材料的透氣性。空氣很容易透過骨料進入砂漿和抹灰材料，能夠加快材料的硬化和干燥，方便施工。

3.復合無機保溫砂漿，是將多種無機輕骨料組合成復合保溫骨料，形成優勢互補，改善單一輕骨料組分保溫砂漿存在的不足。

比如將膨脹珍珠巖與玻化微珠復合，可改善保溫砂漿的骨料級配，減小骨料之間孔隙率。對砂漿強度、耐久性、保溫性能都有所改善。

4.聚合物保溫砂漿，在工程應用中也占有一定比例。它是在砂漿中摻入聚合物（聚乙烯醇、橡膠乳液、環氧樹脂等等），在水泥漿和骨料間形成具有高黏結力的膜，形成水泥砂漿和聚合物膜相互交叉的網絡結構。

同時聚合物中有大量反應基團，會跟砂漿中的氫氧化鈣表面或骨料表面的硅酸鹽發生化學反應，從而增強水泥水化產物與骨料之間的結合力，達到改善砂漿性能的目的【注4】。

5.泡沫無機保溫砂漿，是將適量微小氣泡引入保溫砂漿，有效降低保溫砂漿的導熱系數，提高其保溫隔熱性能，節約材料降低成本。

現有無機保溫砂漿發泡技術主要有兩種：一種是向保溫砂漿中加入微量引氣劑（表面活性劑）發泡；另一種是進行預先發泡制備泡沫，然后將適量泡沫加入保溫砂漿漿體中。

上述無機保溫砂漿的優點非常相似，可以概括為如下幾點：

1.防火性能優越，作為A級不燃材料，耐火溫度可以高達1000℃。在高溫環境下，不軟化、不收縮、無裂縫。

2.無機輕骨料，多為純天然無機礦砂加工而來，屬于環保產品，無污染，無放射性。

3.耐久性較強，理論上與主體結構同壽命。

4.施工便捷，可工性好，與普通水泥砂漿抹灰操作基本相同。作業班組不需要特別培訓即能上手，施工速度快。

不好用又不得不用，該怎么用？

無機保溫砂漿在上述性能方面表現出的一些優點，使得一度在外墻保溫市場上頗受追捧。比如玻化微珠保溫砂漿，就曾經進入住建部2017年“墻體保溫系統與墻體材料推廣應用名單”中。

但頗為吊詭的是，近些年來，上海、四川、湖北、河北等地方建筑主管部門，又陸續出臺地方性法規或規定，把玻化微珠保溫砂漿列入了禁用、限用名單。

出現這種情況，一方面是因為隨著建筑節能標準提高，保溫砂漿導熱系數偏大，只有加大粉刷厚度才能滿足節能設計標準。而加大粉刷厚度，對本身就本來就無法克服空鼓、開裂問題的保溫砂漿來說，無疑是雪上加霜。

保溫砂漿空鼓、開裂甚至脫落的問題，一直以來都是工程質量頑疾。究其原因，筆者認為有如下幾個因素不能忽視：

1.保溫砂漿用于工程，并非是一種單一屬性的材料，因為它都是以“系統”的一部分用于工程。在這個“保溫系統”中，還要用到其他材料如界面砂漿、抗裂砂漿，抗裂網片甚至飾面涂料等材料。但工程現場經常出現供應商不能成套供應的情況，就是材料互相之間性能匹配不佳，造成系統各個構造層之間變形差異較大，不相容。

構造層間產生剪應力，當剪應力超過兩層結構間黏合產生的抗剪強度，部分結合面會形成空鼓，直至產生開裂現象。

2.工程現場普遍存在砂漿攪拌時間不足問題，致使各組分材料在漿體內分散不均勻，砂漿中有效組分未能充分發揮其作用。保溫砂漿上墻后保水性能比較差，造成水分局部集中于界面層，容易造成空鼓。

3.抹灰基層清理馬虎、不干凈。混凝土基層表面還殘存脫模劑，砌體基層表面殘留有砌筑后產生的水泥漿等等，這些因素都會造成抹灰層空鼓。

所以想克服空鼓、開裂質量頑疾，還要從材料和工藝兩方面入手：

1.進場的原材料要具備主要原材料的合格證明，并及時委托檢測機構進行各項性能的見證取樣送檢工作，檢測合格后方能用于工程。

2.采用機械攪拌界面砂漿，嚴格按照產品說明配比拌制。

3.分層施工，每遍間隔時間應在24h以上，每遍厚度不宜超過20 mm 。第一遍首先施工約7 mm，注意壓實，待保溫砂漿適當收水后抹至15 mm。

保溫系統的各個構造層界面拉毛處理，宜在抹第一遍抗裂砂漿時，使用齒形抹刀抹出水平槽痕。

4.一定要在規定時間內把拌制好的各種砂漿使用完，防止出現超過規定時間后通過隨意加水繼續使用現象，要避免因為漿料離析在結合面上流動而形成空鼓的情況。

5.保溫砂漿完工后，保溫砂漿顏色為灰白時，必須保濕養護3天。夏季高溫施工期間，在保溫層上墻 24 小時后應灑水養護，防止表面出現風化和龜裂現象。

6.外墻墻面大面積抹灰，如果設計中沒有要求做分隔縫，要積極與業主、設計單位溝通，建筑層與層之間設置水平分隔縫（層高線），在窗戶與窗戶之間設置垂直分隔縫。以此抵消由于溫濕度、風壓、結構突變、自身干縮等原因產生的應力。

除了對保溫砂漿原材料及施工工藝予以控制之外，也要對整個“保溫砂漿系統”中其他構造層次的工程質量予以重視。因為保溫砂漿出現工程質量問題時，往往都是“系統性”的問題。

①界面砂漿

界面砂漿由有機聚合物材料、硅酸鹽水泥及其他添加劑組成。界面砂漿具有較強黏結性能，主要用于混凝土基層抹灰界面和砌塊抹灰表面的處理。

需要特別注意的是，在基層墻體上批刮一層約2.0mm厚的界面砂漿，在界面砂漿尚未干燥固化前進行無機保溫砂漿的施工。這一點即便許多從事工程多年的工程人員也會出現理解錯誤，以為要等界面砂漿達到一定強度才能進行保溫砂漿施工。

在界面砂漿尚未干燥固化前進行無機保溫砂漿的施工，目的是讓無機保溫漿料中的玻化微珠，在批刮作業時壓力作用下嵌入到界面砂漿里，從而增加保溫砂漿與基層墻體的粘結面積，對整個系統的粘結強度及初期附著力的提高很有幫助。

②聚丙烯纖維

我們知道，砂漿產生裂縫主要原因就是砂漿收縮造成的。這個收縮主要是塑性狀態及硬化狀態的收縮，是由于砂漿表層水分流失，水泥中的毛細孔失水產生塑性收縮應力所致。

通過在保溫砂漿中均勻摻入一定量的合成纖維，可以有效降低微裂縫尖端的應力集中，有利于防止裂縫出現、擴展。有研究者實驗表明，摻入的聚丙烯纖維最佳長度應控制在為8～12 mm之間為宜。

▲聚丙烯纖維/圖源：百度百科

當然摻入的聚丙烯纖維摻并非越多越好，除了不經濟之外，摻量過多，在拌制的過中纖維容易粘結成團絮狀，形成薄弱環節，降低砂漿力學性能，適得其反。

有實驗表明聚丙烯纖維的最佳摻量為0.7％（體積率）【注5】。當然，這個具體還要看不同廠家相關產品的使用說明。

③抗裂砂漿

抗裂砂漿是由水泥、砂和乳膠粉、防水劑、膨脹劑等改性外加組分按一定的比例拌合制成的具有一定柔韌性的砂漿，是保溫系統中用于抗裂、找平的加強砂漿。

需要注意的是，抗裂砂漿的導熱系數是0.93W／（m·K），而無機保溫砂漿的導熱系數在一般在0.07～0.12W／（m·K）之間【注6】，這個差異，導致抗裂砂漿在溫度變化影響下，變形更大，更容易開裂。

所以工程運用中使用抗裂砂漿，一定要輔以耐堿玻纖網格布，發揮耐堿玻纖網格布的柔韌性作用將應力分散，從而達到防止開裂的目的。

結語

從上面分析可以看出，在節能保溫標準日趨提高的大背景下，無機節能保溫砂漿同樣也面臨產品迭代問題，要在材料性能、施工工藝等方面尋求突破。

前段時間好友興波兄提到，他們公司在上大板塊某項目進行“被動房”試驗，外墻保溫選用的是“相變保溫材料”。本來約好去項目一看究竟，但后來因為上海突如其來的疫情封控管理，只得作罷。

▲相變保溫材料團體標準

近些年，筆者在一些文獻中看到，許多研究機構或廠家，也在積極探索相變材料與諸如干粉砂漿、膨脹珍珠巖、石膏墻板等建筑材料相結合，以期為開發出相變儲能新型熱功能復合建材，為外墻保溫或者說節能型建筑探尋新的路徑。

在我國能源消費結構中，建筑全過程（建筑生產、建筑建造、建筑使用）消耗了 40%的能源，42%的水資源，50%的原材料以及占用了 48%的耕地；而造成的后果是50%的空氣污染，42%的溫室效應，50%的水污染，48%的固體廢棄物以及 50%的氟氯化物排放【注7】。

所以大力推進節能型墻體材料的研發與生產，發展綠色節能建筑，降低建筑運行能耗和成本，對我國能源戰略與經濟發展仍然具有重要且迫切的現實意義。

參考資料

1.錢春香·與建筑物同壽命的墻體保溫體系及自保溫材料研究[D]東南大學·南京：2011

2.吳徹平·膠粉聚苯顆粒外墻外保溫系統及其抗裂性能研究【D】重慶：重慶大學·2013

3.賈佳·我國建筑節能防火安全的誤區及對策【J】城市建設理論研究·（2012）（04）-0020-02

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5.史高鋼·改性玻化微珠保溫砂漿【D】安徽淮南：安徽理工大學·2020

6.吳偉·外墻無機保溫砂漿的質量常見病分析【J】住宅科技·2012（04）：42-44

7.林燕·阻裂型無機保溫砂漿的研究【D】哈爾濱：哈爾濱工業大學·2011