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

 一、概述
      中國(guó)正處于工業(yè)化和城鎮(zhèn)化快速發(fā)展的階段，目前我國(guó)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(guó)單位建筑面積能耗是發(fā)達(dá)國(guó)家的2至3倍，對(duì)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(zhēng)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(guó)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(guó)長(zhǎng)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(zhǎng)期以來(lái)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(kāi)發(fā)的房地產(chǎn)達(dá)二千多萬(wàn)平方米，全面實(shí)施節(jié)能措施，對(duì)建筑節(jié)能材料的需求將非常之大，而我國(guó)特別是夏熱冬冷地區(qū)的建筑保溫材料的開(kāi)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(chǎng)施工工序繁多，工程質(zhì)量難控制，外墻裝飾自由度??；特別是長(zhǎng)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(guó)際權(quán)威資料統(tǒng)計(jì)，在英法日韓等發(fā)達(dá)國(guó)家，安全有效的外墻內(nèi)保溫系統(tǒng)占市場(chǎng)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(zhǎng)（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(wú)須先加熱或冷卻建筑物墻體）。現(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(shù)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(chǎng)直接粘貼，并可現(xiàn)場(chǎng)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(wàn)噸，煙氣脫硫石膏的綜合利用可使新建建筑對(duì)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(kāi)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(kāi)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(wú)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(chǎng)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(jiǎn)稱聚乙烯醇粉末），用于防水要求相對(duì)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(lái)延長(zhǎng)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(guò)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(cè)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(cè)定保水性能。方法是通過(guò)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(cè)定保水率的實(shí)驗(yàn)裝置較復(fù)雜，另一種濾紙吸水法測(cè)保水性能比較簡(jiǎn)便，在法國(guó)和德國(guó)等應(yīng)用普遍，它是以石膏漿體在濾紙上吸水的多少來(lái)相對(duì)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(cè)定石膏漿體吸水率。

      從表一的測(cè)試結(jié)果可見(jiàn)，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(cè)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(cè)試方法，即用被測(cè)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(cè)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(cè)試結(jié)果見(jiàn)表二。

      聚乙烯醇達(dá)到指標(biāo)時(shí)的摻量?jī)H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(duì)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(kāi)發(fā)節(jié)能產(chǎn)品，綠色建材，可使新建建筑對(duì)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(zhǎng)。