（中国粉体技术网/班建伟）近年来，随着建筑节能事业的不断发展和推进，多种建筑保温材料应运而生。膨胀珍珠岩内部具有蜂窝状结构，具有无毒、无味、不燃、不腐、耐酸碱、隔音、隔热等特性，符合绿色消费和循环经济发展的要求。而且，膨胀珍珠岩在高温下的导热系数比较低，一般在0.054 W/m·K左右，耐火温度在1250 ℃以上，容重也很小，一般在80~280 kg/m3，因此，被广泛应用于轻质保温材料中。
我国珍珠岩蕴藏量十分丰富，主要分布在河南、河北、内蒙、辽宁、山西、福建、广东等地。以河南信阳、河北承德、内蒙赤峰、辽宁建平、山西灵丘为集中矿源地，品质较好。膨胀珍珠岩及其制品被广泛应用在各个行业中，仅建筑保温行业约占60 %以上，是使用最为普遍的一类保温材料。
膨胀珍珠岩保温板在燃烧性能和耐久性能等方面具有明显优势，并且制备工艺简单，成本低，符合我国国情，有很大的市场空间。目前，膨胀珍珠岩保温板已被用作防火门芯板、吸音天花板和外墙及屋面保温隔热板等。但因其所选粘结剂质量参差不齐，制得的产品或强度低，或密度大、保温性能差，或耐水性差。因此，选用性能优异的胶凝材料，以最低的成本生产出符合国家标准的膨胀珍珠岩板材，会取得重大的社会效益和经济意义。本课题以我国珍珠岩储量最丰富、品质最好河南信阳地区的膨胀珍珠岩为轻质骨料，并分别采用碱激发信阳当地价格便宜的沸石粉和传统的水玻璃为胶凝材料，制备出了综合性能达到膨胀珍珠岩绝热制品国家标准（GB/T 10303-2001）350号并且接近250号合格品的膨胀珍珠岩外墙保温板实验样品，具有极大的经济意义和实用价值。
1. 国内外研究现状
1.1 膨胀珍珠岩的制备
珍珠岩是由火山喷出的岩浆经急剧冷却形成的酸性玻璃质岩石，因具有珍珠裂隙而得名。我国珍珠岩蕴藏量十分丰富，主要分布在河南、河北、内蒙、辽宁、山西、福建等地。以河南信阳、河北承德、内蒙赤峰、辽宁建平、山西灵丘为集中矿源地，品质较好。珍珠岩包括珍珠岩、黑暇岩和松脂岩（国外通常以5%的含水率来区分珍珠岩和松脂岩），三者主要区别在于结晶水含量不同。珍珠岩经破碎、筛分形成各种大小不等的粒度，再经预热后被瞬间加热至700~1200 ℃高温，这时其体内所含水份变成蒸汽，使已在高温下软化的岩石迅速膨胀4~30倍形成轻质颗粒状白色或浅色的膨胀珍珠岩，是优质的绝热保温材料。
 1.2 膨胀珍珠岩的应用
膨胀珍珠岩由于具有优良的性能而被应用在诸多领域：（1）各种热力管道、制冷设备及建筑物的保温绝热。（2）在农业上做土壤改良剂、吸附剂、填充剂或者直接用在园艺、蔬菜和粮谷作物的无土栽培。（3）作为滤料对工厂化养鱼池的排出水进行过滤，去除其中的悬浮固体。（4）用作助磨剂和应用于冶金等领域。图1-3为美国膨胀珍珠岩的应用情况。随着科学技术日新月异的发展，膨胀珍珠岩及其制品的应用领域也越来越广泛，现有已知的用途就有160多种，多数用途都与建筑行业相关，其用量约占世界膨胀珍珠岩总量的60%以上。
国外膨胀珍珠岩在建筑领域中的应用
1924年德国首先在实验室发现珍珠岩在高温条件下具有膨胀性，1940年美国在内华达州开始生产膨胀珍珠岩作砂浆骨料。由此拉开了膨胀珍珠岩在建筑领域应用的序幕。在美国，使用膨胀珍珠岩混凝土作中间层、金属薄板作表面层的夹层保温板以其良好的保温、防火性能、较低的生产成本而受欢迎，主要应用于高层建筑、屋面板、楼板。捷克斯洛伐克的膨胀珍珠岩一般散铺于屋面、地坪和空心墙中实现保温效果。
我国膨胀珍珠岩在建筑领域中的应用
我国珍珠岩工业起步较晚，1964年开始组织科研攻关，经过5年的努力，终于掌握了膨胀珍珠岩及其制品的生产工艺。我国膨胀珍珠岩在建筑领域的应用主要分为四大类：（1）普通膨胀珍珠岩和闭孔膨胀珍珠岩散料；（2）膨胀珍珠岩保温砂浆；（3）膨胀珍珠岩保温板、吸声板；（4）复合保温板。目前，膨胀珍珠岩是我国使用最广泛的一种轻质保温材料，年产量已超过400万立方米。据有关部门统计，我国膨胀珍珠岩在市场上的应用比例为：建筑工程约60 %、热管道保温约30 %、装饰材料约10 %（李从典，1999）。图1-4为我国膨胀珍珠岩的应用比例。
1.3 膨胀珍珠岩保温板简介
膨胀珍珠岩保温板是以膨胀珍珠岩为轻质骨料，辅以适量的粘结剂、纤维材料及其它添加剂，经搅拌、成型、干燥、养护等工艺制备而成的保温材料，可用于门芯板、外墙和屋面保温等。
 由于膨胀珍珠岩具备质轻、不燃、不腐、隔音、隔热等诸多特性，因此是保温板起保温、防火作用的关键材料。膨胀珍珠岩作为轻质骨料，要求颗粒大小适当，有一定的粒度级配，并且闭口率较高。颗粒尺寸、膨胀倍数与含粉量多少都会影响膨胀珍珠岩保温板的强度及导热系数。
粘结剂对膨胀珍珠岩保温板的性能也有很大的影响，选择粘结剂时应考虑膨胀珍珠岩保温板的耐火、防水、耐酸碱腐蚀等性能，以及取材、价格、生产工艺等因素。制备膨胀珍珠岩保温板所使用的粘结剂一般分为有机粘结剂和无机粘结剂：有机粘结剂主要有：乳化沥青、胶粉、树脂以及橡胶乳液等；无机粘结剂主要有水玻璃、水泥、石膏等。
添加剂是指能提高工艺可操作性、改善产品的某些性能而使用的少量物质。例如添加防水剂，可以提高产品的防水性能。目前，常用的防水剂为有机硅防水剂，可分为水性和油性两种，无污染、无刺激、性能优异、耐久性强。
1.4 几种常见的膨胀珍珠岩保温板
根据膨胀珍珠岩保温板所用的粘结剂不同，将其分为水玻璃膨胀珍珠岩保温板、水泥膨胀珍珠岩保温板、石膏膨胀珍珠岩保温板、沥青膨胀珍珠岩保温板等。因粘结剂不同，各板材性能差别很大。
（1）水玻璃膨胀珍珠岩保温板
水玻璃膨胀珍珠岩保温板是以膨胀珍珠岩为轻质骨料，一定模数的水玻璃为粘结剂，并辅以适量的防水剂，按配比混合，经成型、干燥、焙烧制备而成。水玻璃的模数一般为2.3-3.0，成型压力为0.3-0.5 MP，成型后的坯体在60-110 ℃的烘箱中烘干或微波加热。水玻璃膨胀珍珠岩保温板的优点是工艺简单、成本低、耐酸性、耐高温性强。一般水玻璃膨胀珍珠岩保温板的性能见表2-1。
（2）水泥膨胀珍珠岩保温板
水泥膨胀珍珠岩保温板是以膨胀珍珠岩为轻质骨料，多种水泥为粘结剂，并辅以适量的添加剂，按一定配比进行混料，经搅拌、成型、养护工艺制备而成。使用的水泥主要包括硅酸盐水泥、高铝水泥、低钙铝酸盐水泥等。其常用常见配方如表2-2所示。
现在市场上出售的水泥膨胀珍珠岩保温板，以其较低廉的价格，具有一定的竞争力，但与其它类型的保温材料相比，尚存在导热系数较高的劣势。
（3）石膏膨胀珍珠岩保温板
一般以天然石膏或化学石膏为胶凝剂，以粉煤灰、生石灰等作为掺合料，以膨胀珍珠岩作为轻质骨料，以尼龙短纤维等作为增强材料，混合料经搅拌、浇注成型、干燥等工艺制备而成的轻质板材。它具有体积密度小、抗压强度高、隔热、隔声、防火等性能，但防水性能较差，有专利介绍，将熔融的蜡质材料如石蜡、沥青等喷射到石膏浆中形成很细的石蜡或沥青颗粒，可以提高石膏制品的耐水性能。一般石膏膨胀珍珠岩保温板的性能如表2-3。
（4）沥青膨胀珍珠岩保温板
作为膨胀珍珠岩保温板粘结剂的沥青有两种：石油沥青和乳化沥青。石油沥青是固体或者半固体，故使用前需要加热熔化，再将预热好的膨胀珍珠岩加入并搅拌均匀，热浇铸成型。这种制品的防水性能较好，抗压强度高，但体积密度也较大，保温效果较差，制备工艺相对复杂，且会造成环境污染。乳化沥青是沥青和乳化剂在一定工艺作用下，生成的液态沥青。在制备乳化沥青膨胀珍珠岩保温板时无需加热熔化，仅在常温下与骨料搅拌均匀，加压成型即可，成型工艺简单。乳化沥青可以在膨胀珍珠岩颗粒表面形成一层沥青薄膜，使制品具有防水功能，且不会造成污染环境。总体说来，沥青膨胀珍珠岩保温板防水性能优异，可用在防水要求高的保温领域，但其致命弱点是使用温度低，燃烧性能差。常见的沥青膨胀珍珠岩保温板性能见表2-4。
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