上海市建筑科學(xué)研究院 上海金樹樹脂粉末有限公司 葉蓓紅，孫杰，徐汝謀

 一、概述
      中國正處于工業(yè)化和城鎮(zhèn)化快速發(fā)展的階段，目前我國每年城鄉(xiāng)新建房屋建筑面積近20億平方米中，80％以上為高能耗建筑；既有建筑近400億平方米，95％以上是高耗能建筑。我國單位建筑面積能耗是發(fā)達(dá)國家的2至3倍，對社會(huì)造成了沉重的能源負(fù)擔(dān)和嚴(yán)重的環(huán)境污染，為此建設(shè)部己制定明確的工作目標(biāo)：爭取到2020年，大部分既有建筑實(shí)現(xiàn)節(jié)能改造，新建建筑完全實(shí)現(xiàn)建筑節(jié)能65％的總目標(biāo)。但是建設(shè)部2005年年底向外界披露的調(diào)研結(jié)果顯示：目前我國嚴(yán)寒的北方地區(qū)建筑節(jié)能設(shè)計(jì)階段的達(dá)標(biāo)率為80% ，但施工階段達(dá)標(biāo)率只有60% ；在夏熱冬冷中部地區(qū)，兩個(gè)階段的數(shù)字分別為20％和10 % ；夏熱冬暖的南部地區(qū)則為10％和8％。 在我國長江流域地區(qū)，氣候夏熱冬冷，為了緩解酷暑嚴(yán)寒，這一地區(qū)，冬季和夏季己較普遍使用空調(diào)系統(tǒng)。由于長期以來未能采取建筑節(jié)能措施，建筑物的保溫隔熱性能差，能源浪費(fèi)十分突出。以上海地區(qū)為例，持續(xù)不斷的住宅建設(shè)熱，每年開發(fā)的房地產(chǎn)達(dá)二千多萬平方米，全面實(shí)施節(jié)能措施，對建筑節(jié)能材料的需求將非常之大，而我國特別是夏熱冬冷地區(qū)的建筑保溫材料的開發(fā)和應(yīng)用起步較晚，產(chǎn)品品種單一，可供用戶選擇的余地較小。以目前主要推廣的聚苯板外墻外保溫體系為例，盡管這一體系具有眾多優(yōu)點(diǎn)，但該系統(tǒng)組成復(fù)雜，現(xiàn)場施工工序繁多，工程質(zhì)量難控制，外墻裝飾自由度?。惶貏e是長江三角地區(qū)高層建筑較多，又有臺(tái)風(fēng)威脅，外墻外保溫體系的安全性、耐久性都存在一定的隱患。
      根據(jù)國際權(quán)威資料統(tǒng)計(jì)，在英法日韓等發(fā)達(dá)國家，安全有效的外墻內(nèi)保溫系統(tǒng)占市場的主導(dǎo)地位。外墻內(nèi)保溫雖然存在熱橋、占用室內(nèi)面積等缺點(diǎn)，但更具有造價(jià)低，施工方便，不受建筑物高度限制，外墻裝飾自由度大，質(zhì)量穩(wěn)定，使用壽命長（外墻內(nèi)保溫系統(tǒng)使用壽命50年，外墻外保溫系統(tǒng)使用壽命15年）等優(yōu)點(diǎn)。非采暖地區(qū)主要采用間歇式空調(diào)系統(tǒng)，外墻內(nèi)保溫系統(tǒng)用于間歇式空調(diào)系統(tǒng)，室內(nèi)變溫快（無須先加熱或冷卻建筑物墻體）?，F(xiàn)在這一地區(qū)采用的粉刷石膏膨脹聚苯板外墻內(nèi)保溫系統(tǒng)以及紙面石膏板與膨脹聚苯板復(fù)合內(nèi)保溫系統(tǒng)都能滿足夏熱冬冷地區(qū)住宅建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)。
粉刷石膏膨脹聚苯板外墻內(nèi)保溫系統(tǒng)是用粘結(jié)石膏將膨脹聚苯板（也可以采用泡沫玻璃、酚醛樹脂板、硬質(zhì)礦棉板、水泥發(fā)泡板等）內(nèi)貼在外墻的內(nèi)側(cè)，再用粉刷石膏護(hù)面。紙面石膏板與聚苯板復(fù)合內(nèi)保溫系統(tǒng)是將聚苯板與紙面石膏板在工廠預(yù)制成型，成為保溫石膏大板，現(xiàn)場直接粘貼，并可現(xiàn)場切割，板縫用嵌縫石膏批嵌，不易產(chǎn)生裂縫；基本干作業(yè)，施工質(zhì)量更容易控制。 

二、石膏和粉刷石膏 
      石膏是傳統(tǒng)的三大膠凝材料（水泥、石膏、石灰）之一，生產(chǎn)建筑石膏的能耗只有水泥的四分之一，在天然石膏資源缺乏的上海以及江浙地區(qū)可采用煙氣脫硫石膏為原料，預(yù)計(jì)至2008年上海地區(qū)煙氣脫硫石膏將達(dá)100萬噸，煙氣脫硫石膏的綜合利用可使新建建筑對不可再生資源的總消耗比下降，更符合節(jié)能環(huán)保和可持續(xù)發(fā)展的要求。
石膏是公認(rèn)的綠色建材，石膏本身的導(dǎo)熱系數(shù)小，具有一定的保溫性，適合開發(fā)建筑節(jié)能材料，并且石膏建材良好的呼吸性更能給出居住者以舒適的室內(nèi)環(huán)境。但石膏屬于硬性膠凝材料，只能在空氣中水化硬化，以石膏為膠凝材料生產(chǎn)的石膏建材一般只適用于室內(nèi)。粉刷石膏用于建筑物室內(nèi)墻面和頂棚上的表面抹灰，與傳統(tǒng)的水泥砂漿相比，具有輕質(zhì)、防火、保溫、吸聲、調(diào)節(jié)空氣濕度等功能，并且不起殼、不開裂、與基層粘結(jié)牢固。但是當(dāng)粉刷石膏用于聚苯板表面時(shí)，石膏的粘結(jié)性達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)。這是由于粉刷石膏的特性是當(dāng)石膏漿體涂抹到各種墻面上時(shí)、石膏漿體進(jìn)入墻面孔隙中，利用石膏水化硬化時(shí)產(chǎn)生的膨脹產(chǎn)生物理楔嵌粘結(jié)作用。而膨脹聚苯板表面光滑，基本無孔，則石膏膨脹產(chǎn)生的物理楔嵌作用不明顯。為此，石膏內(nèi)保溫系統(tǒng)需提高石膏與聚苯板的粘結(jié)力。

三、增加石膏與聚苯板的粘結(jié)力 
      通常纖維素醚類保水劑具有增加石膏與基底的粘結(jié)作用，其原理是保證進(jìn)入墻體孔隙中的石膏漿體不失水，完全水化硬化產(chǎn)生膨脹。如需增加與膨脹聚苯板的粘結(jié)力，還需添加一些聚合物膠粘劑，利用聚合物膠粘劑干燥成膜產(chǎn)生與聚苯板的粘結(jié)力。常用聚合物膠粘劑為聚乙烯醇膠水（PVA）、羧甲基纖維素（CMC）、改性淀粉、聚醋酸乙烯酯（白膠）( PVAc）、乙酸乙烯酯一乙烯共聚乳液（VAE或EVA) 以及可再分散乳膠粉（EVA) ，聚乙烯醇粉末（PVA）等。為了保證產(chǎn)品質(zhì)量，現(xiàn)采用干粉砂漿的形式，即在工廠預(yù)混，現(xiàn)場加水直接攪拌即可使用。為此必須使用粉狀的聚合物膠粘劑，主要是粉狀聚乙烯醇粉末（PVA）和可再分散乳膠粉(EVA或VAE）。 
      聚乙烯醇（PVA）是一種水溶性高分子聚合物，由醋酸乙烯（VAM）經(jīng)醇解聚合而制成，具有較佳的粘接性、皮膜柔韌性，并具一定的保水作用，具有幾十年的使用歷史，是傳統(tǒng)的粘結(jié)劑。但是液體的聚乙烯醇膠水由于生產(chǎn)中加入甲醛提高聚乙烯醇耐水性和防霉性，若生產(chǎn)時(shí)聚乙烯醇與甲醛的縮合不當(dāng)，則有游離甲醛存在，有害人體健康，近年聚乙烯醇縮甲醛膠水的應(yīng)用受到限制，本項(xiàng)目采用不含甲醛的冷溶型聚乙烯醇粉末膠粘劑（簡稱聚乙烯醇粉末），用于防水要求相對較低的內(nèi)保溫體系?？稍俜稚⑷槟z粉（EVA或VAE）是近幾年普遍用于膨脹聚苯板薄抹灰外墻外保溫系統(tǒng)的聚合物粘結(jié)劑，可再分散乳膠粉與水泥形成的薄抹灰具有粘結(jié)力好，外墻的吸水率降低，防水性提高。 
      羧甲基纖維素（CMC）和改性淀粉主要起增稠作用，可使石膏漿體增稠，增粘，提高可施工性能，保水和粘結(jié)效果并不明顯，特別是羧甲基纖維素會(huì)使石膏緩凝，甚至不凝固，并且強(qiáng)度下降明顯，所以不作為粘結(jié)劑使用。粘結(jié)石膏和抹面石膏為了便于施工，在生產(chǎn)時(shí)都加入了石膏緩凝劑來延長石膏漿體的施工時(shí)間，由于石膏中摻入了緩凝劑，抑制了半水石膏的水化過程，這類石膏漿體在未凝結(jié)之前，水分會(huì)揮發(fā)或被墻體吸收，如果不進(jìn)行保水處理，造成石膏漿體硬化時(shí)缺水，水化不完全，引起石膏與墻面結(jié)合處的分離、起殼以及表面的微裂縫。為此需提高粘結(jié)石膏和抹面石膏漿體的保水性。 
      《 粉刷石膏》標(biāo)準(zhǔn)JC/T517-2004首次引入保水率的測試方試，主要是參考日本標(biāo)準(zhǔn)（JISA6904 石膏砂漿），采用真空抽濾法測定保水性能。方法是通過真空抽濾，使石膏漿體失去水分，然后計(jì)算石膏漿體中保留的水占原始含水量的百分?jǐn)?shù)。真空抽濾法測定保水率的實(shí)驗(yàn)裝置較復(fù)雜，另一種濾紙吸水法測保水性能比較簡便，在法國和德國等應(yīng)用普遍，它是以石膏漿體在濾紙上吸水的多少來相對比較保水性能，濾紙上吸水率越小，保水性越好。表一是采用濾紙吸水法測定石膏漿體吸水率。

      從表一的測試結(jié)果可見，聚乙烯醇粉末和可再分散乳膠粉都具有一定的保水性，但是聚乙烯醇粉末具有很好的保水性，可達(dá)到甲基纖維素的性能，而可再分散膠粉必須與甲基纖維素配合使用。
二種石膏膨脹聚苯板內(nèi)保溫系統(tǒng)都需將聚苯板粘貼至內(nèi)墻面，本項(xiàng)目的研究主要是提高石膏與膨脹聚苯板的粘結(jié)力。石膏與膨脹聚苯板的粘結(jié)力的測試方法采用《膨脹聚苯板外墻外保溫系統(tǒng)》 JG149-2003中規(guī)定的測試方法，即用被測的石膏砂漿粘結(jié)標(biāo)準(zhǔn)水泥砂漿塊與標(biāo)準(zhǔn)膨脹聚苯板，測定石膏與標(biāo)準(zhǔn)膨脹聚苯板之間的粘結(jié)力，要求拉伸粘結(jié)強(qiáng)度大于0.1MPa ，并且破壞面在膨脹聚苯板內(nèi)部，聚乙烯醇膠粉和可再分散乳膠粉的測試結(jié)果見表二。

      聚乙烯醇達(dá)到指標(biāo)時(shí)的摻量僅需0.5 % （固體總量），小于可分散性乳膠粉，并且可不用甲基纖維素，但是為了提高粘結(jié)石膏的防垂性，可摻入少量的中粘度的甲基纖維素增稠。聚乙烯醇膠粉的價(jià)格低于可分散性乳膠粉，所以選擇聚乙烯醇膠粉增加石膏與膨脹聚苯板的粘結(jié)力相對比較經(jīng)濟(jì)可行。
四、結(jié)論：
     1、石膏膨脹聚苯板外墻內(nèi)保溫系統(tǒng)滿足夏熱冬冷地區(qū)住宅建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)。
     2、利用煙氣脫硫石膏開發(fā)節(jié)能產(chǎn)品，綠色建材，可使新建建筑對不可再生資源的總消耗比下降，更符合節(jié)能環(huán)保和可持續(xù)發(fā)展的需要。
     3、選用聚乙烯醇膠粉提高石膏與膨脹聚苯板的粘結(jié)力經(jīng)濟(jì)可行，石膏膨脹聚苯板外墻內(nèi)保溫系統(tǒng)造價(jià)低，施工方便，不受建筑物高度限制，外墻裝飾自由度大，質(zhì)量穩(wěn)定，使用壽命長。