EPS保温砂浆及其应用
彭家惠 陈明凤 彭志辉 董孟能：
(1_重庆大学，：2．重庆市建设技术发展中心)
[摘要]EPS保温砂浆是以聚苯乙烯泡沫颗粒(EPS)为轻骨料，以无机胶凝材料为粘结剂，通过界面改性和聚台物、纤维增韧等综合措施配制的新型节能材料 它的抗裂性、耐候性优良．可用于外保温，已在建筑节能示范工程中大规模应用。本文介绍它的性能和施工工艺
1. 引言
由于保温砂浆具有热工性能较好、施工方便、工程造价低的特点，已被长江流域和南方地区确定为建筑节能的措施之一，其技术经济性将对该地区建筑节能产生重要影响。
传统的水泥膨胀珍珠岩保温砂浆吸水率很大，抗裂性差，只能用作内保温，其应用有很大局限性；热工性能有待进一步提高，施工时需要多次成活，施工效率低；现场配制，其质量不易控制和保证。因此，研究开发和推广使用技术经济性更好的保温砂浆，促进保温砂浆的升级换代具有重要的现实意义。
我国每年大量废弃的聚苯乙烯泡沫塑料(简称EPS)，因其处理与降解困难而成为危害环境的白色污染。但EPS容重小，其保温隔热性、耐化学腐蚀性优良，且为闭孔憎水结构，不吸水，其韧性、耐水性、耐候性均优于膨胀珍珠岩。将废弃EPS加工成粒径0．5-4mm的颗粒作为轻骨料，配制的保温砂浆可有效克服珍珠岩保温砂浆吸水率大、抗裂性差的缺陷，且保温隔热性更好。
EPS表面为憎水性，与硅酸盐无机胶凝材料不相容。以EPS为轻骨料配制保温砂浆的关键技术之一，就是对EPS实施表面改性，使其由憎水性变为亲水性，使之能被新拌硅酸盐浆体所润湿，以增强EPS与胶凝材料的结合。我们开发的改性技术为：选择适宜的高分子粘结剂和偶联剂，配制低水灰比的聚台物硅酸盐胶凝材料，利用粘结剂和偶联剂的双重作用，实现复台胶凝材料对EPS的表面包裹，使EPS表面由憎水性改变为亲水性，成功地解决了无机胶凝材料与EPS不润湿、混合料和易性差、粘结强度低的技术难题。这一低成本表面改性技术为EPS颗粒在保温砂浆以及混凝土中的应用奠定了基础。
我们系统研究了EPS颗粒的形貌、级配、聚合物粘结剂和纤维种类与掺量对保温砂浆性能的影响，研究了EPS保温砂浆的配制原理，确定了不同容重和热工性的EPs保温砂浆的配台比，对EPS保温砂浆的物理力学性能、抗裂性、耐候性也进行了深人研究。
本文主要介绍容重500kg／m3EPS保温砂浆的性能、施工工艺和工程应用情况。
2 主要原材料和实验方法
2．1 主要原材料
(1)EPS颗粒：由废弃聚苯乙烯泡沫经专用破碎机破碎而成，粒度小于5mm，外观为不规则多面体，容重30kg／m 其颗粒级配见表1。
(2)水泥：525号矿渣水泥。
(3)纤维： 聚丙烯纤维，直径48um，杨氏模量3793MPa，长度19mm
(4)膨胀珍珠岩：容重70kg／m ，颗粒级配见表l。
(5)偶联剂、粘结剂：均为市售工业品。
2．2 实验方法
保温砂浆的普通物理力学性能实验参照JGJ70—90(建筑砂浆基本性能的试验方法》进行。
断裂性测定：利用Instron-1346试验机，采用三点弯曲法测试规格为40ram x40ram x160mm砂浆试件的荷载一挠度曲线，计算其断裂能和极限变形量。
粘结强度：参照JCJ1 10—97(建筑工程饰面砖粘结强度检验标准》进行
干湿循环强度损失：养护至28d的保温砂浆试件(70．7mm×70．7mm×70．7aun)， 干湿循环制度为：50oc烘箱中干烘20h，水中浸泡4h，测定经30次干湿循环试件和未进行干湿循环处理对比试件的抗压强度。
3 EPS保温砂浆性能
EPS保温砂浆和作为对比的膨胀珍珠岩保温砂浆性能见表2。
由于对EPS表面改性，其保温砂浆和易性、施工性良好。EPS外保温砂浆粘结强度达0．41MPa，大大高于膨胀珍珠岩保温砂浆，与基层有良好的粘结，施工时落地灰较少。EPS保温砂浆吸水率14．1％ ，不到膨胀珍珠岩保温砂浆的30％ ，为其耐候性的提高创造了有利条件，其冻融循环和干湿循环的强度损失也只有膨胀珍珠岩保温砂浆的一半。
由于聚合物和纤维的复合作用，EPS保温砂浆的韧性大幅度提高，脆性显著降低，再加上EPS韧性较膨胀珍珠岩等无机集料的高，使EPS外保温砂浆的韧性大大高于传统保温砂浆 三点弯曲法应力一应变实验显示，EPS外保温砂浆呈塑性断裂，其断裂能是同容重膨胀珍珠岩保温砂浆的4．6倍，是普通水泥砂浆的2．6倍，其极限变形量是膨胀珍珠岩保温砂浆的4倍、水泥砂浆的8倍。EPS外保温砂浆的韧性使之能够吸收一定应力，避免普通砂浆的脆性开裂，为其用于
外保温奠定了基础。1999年6月，在原重庆建筑大学校内进行了EPS外保温砂浆用于外墙外保温的工程实验。经过近两年的风吹雨淋，至今保温层无裂纹、空鼓、脱落现象，表明EPS保温砂浆用于外保温是可行的。
4 施工工艺
4．1 施工准备
(1)保温砂浆抹灰应在不致被后道工序所损失或污染的条件下进行，宜在屋顶防水工程完工后进行，并在隔墙门窗框、暗装管道和水电预埋件等完工后进行
(2)施工前应将基层表面的灰尘、污垢、油渍及残留灰块等清除干净 基层表面的凹凸部分，应事先剔平或用l：3水泥砂浆分层补平，窗台砖应补平。门窗El与墙体交接处，应填塞密实。墙面上的脚手眼及管线孔洞均应堵塞严密，电线管和接线盒用1：2．5水泥砂浆稳牢，接线盒用纸堵好。
(3)抹灰前一天基层应浇水湿润，如基层过干，抹灰前应再稍洒水润湿，但不宜过湿。
(4)对于混凝土墙面及组合柱、过梁等表面，应先涂刷表面处理剂，以增加粘结强度。
保温砂浆应通过基层的质量检验后方可施工。施工温度应不低于5℃ 。
4．2 施工工艺
(1)保温砂浆配制。原材料严格按体积比或重量比计量。可机械搅拌或手工拌制。机械搅拌顺序为：先将所需水量倒人搅拌机，加入经计量的硅酸盐复合胶凝材料搅拌2min，加入改性EPS搅拌2—3 min。手工拌制顺序：将改性EPS和复合硅酸盐胶凝材料、外加剂及纤维等原材料置于铁板上，预拌后将材料围成圆形，从中间加水，用铁铲拌和均匀。保温砂浆的配制要严格控制用水量，料浆稠度7—8em为宜。拌好的料浆应在初凝前用完，超过初凝时间的料浆不得使用。严禁不断加水搅拌以延长使用时间。
(2)抹灰前应按照要求弹出标准水平线、踢脚线，门窗口外宜用l：2．5水泥砂浆抹出宽50ram的护角，其厚度应符合抹灰要求。抹灰前应用保温砂浆做标准饼，然后冲筋，其厚度以墙面最高处的抹灰厚度不小于设计厚度为准，并进行垂直检查。
(3)保温砂浆的抹灰应由顶层开始，由上而下依次进行，其施工顺序为：基层处理一弹标准水平线一抹内窗台和门窗护角一墙面冲筋一抹保温砂浆一划分格线，粘分格条一罩面。
(4)保温砂浆抹灰厚度为10～30mm。抹灰必须分层进行，每层抹灰厚度lOmm左右 上墙时适当用力，不宜过大，以免影响保温效果，也不能在一个部位反复抹压，避免产生起皱。当底层砂浆初凝、表面有一定强度后，随即进行上一层保温砂浆抹灰，待抹灰厚度达到冲筋表面，用大杠刮平，用木抹搓平，并进行垂直度、平整度检查。
(5)保温砂浆外抹时，待其初凝，按要求划分格线，粘分格条。保温砂浆完工后第二天抹聚合物抗裂砂浆罩面，罩面砂浆一次成括，厚度约3～5nma。
(6)保温砂浆抹灰在硬化期间严禁水冲、撞击和振动。
5 工程应用
EPS保温砂浆已在包括重庆天奇小区等多个建筑节能示范工程中进行了外保温工程应用。天奇小区是我国夏热冬冷地区第一个节能50％的示范工程，小区为多层砖混结构，建筑面积370oO 。该工程对外墙的热工要求为传热系数小于1．5w／m2·K。若采用实心砖墙，则墙体厚度要达到490mm，若采用贴挂保温板复合墙体，则墙体造价要增加1倍以上，在经济上这种做法不适合该地区。经过反复论证，决定采用KPI页岩多孔砖(24Onma×1 15mm×90ram)，外抹高性能保温砂浆。
2000年6～8月，天奇小区进行了EPS保温砂浆外保温工程应用，墙体的热工性能与造价见表3。KPI页岩多孔砖加20ram厚EPS保温砂浆外保温，传热系数1．39W／m K，满足该地区建筑节能标准对墙体的热工要求，EPS保温砂浆外保温工程造价增加很少。工程结果表明，EPS保温砂浆是一种经济、实用、节能效果显著的新型节能材料
6 结语
EPS保温砂浆粘结强度高，抗裂性、耐候性良好，能满足室外使用要求，可用于外墙外保温，突破了传统保温砂浆只能用于内保温的局限。它的施工性能好，工艺与水泥砂浆基本相同。24OmmKP1多孔砖加20mmEPS保温砂浆外保温，其墙体传热系数满足夏热冬冷地区规定的不大于1．5W／ ·K的要求，是性价比优良的新型外墙外保温材料，推广应用前景广阔。