聚苯乙烯泡沫

聚苯乙烯泡沫（通用8篇）

聚苯乙烯泡沫 篇1

1 EPS的发展、特性及应用

1.1 EPS的发展

自上世纪50年代由德国BASF公司开发EPS珠粒生产工艺后, EPS泡沫塑料由于成型工艺简单及设备简易可行, 并可制成各种形状、不同密度的产品, 因而发展迅速。现在EPS已成为苯乙烯树脂三大产品 (GPPS、HIPS、EPS) 中重要的产品之一。我国EPS工业从1958年自行研制的悬浮聚苯乙烯塑料上市至21世纪的今天, EPS得到空前的发展, 著名的厂家有龙王、兴达、台达等。

1.2 EPS的特性

EPS由聚苯乙烯颗粒发泡而成, 根据发泡的方式分为:模型中发泡和挤出法发泡, 在EPS成型过程中, 聚苯乙烯颗粒中的戊烷受热汽化, 在颗粒中膨胀形成许多封闭的空腔, 正是这种均匀的封闭空腔结构决定了EPS具有许多材料所没有的特性。

EPS的密度介于10～40 kg/m3, 而工程上做轻质填料时, 密度为20 kg/m3;吸水特性, EPS材料的吸水特性与材料的密度、水头高度及制造工艺有关。挪威国立公路研究所得出以下结论:在地下水位以下埋置9 h的EPS, 最大吸水率仅为体积的10%, 而在发生周期性干湿变化的状态中, EPS最大吸水量仅为体积的4%[1];热稳定性, 在75～80 ℃下使用EPS一般没有问题, 但当温度接近150 ℃时, 聚苯乙烯将熔化, 如果附近有火源, EPS也可燃烧。但由含有阻燃剂的聚苯乙烯颗粒发泡成型的EPS燃烧后, 3 s内可自熄, 且阻燃剂对EPS的性能没有不利的影响。Duskov M.[1]研究指出, EPS体积吸水率小于1%时, 其热传导系数可增大5%;体积吸水率达到3～5%时, 热传导系数可增大15～25%;耐压性, 刘宏等[2]认为密度为45 kg/m3的EPS材料的力学特性满足铁路路基的铺设要求, 而当路基的动荷载要求在100 kPa以内时, 可考虑应用密度为20 kg/m3的EPS材料。

1.3 EPS的应用

由于EPS独特的结构, 其材料有广泛的用途, 因其密度低, EPS是当前最轻的包装材料, 它能起到缓冲、防震的作用, 另外, EPS也经常用作保温隔热材料, 在建筑领域占有一席之地。因EPS抗压性能良好, 使用寿命长, 性能稳定, 且经济效益好, 国内外正广泛用于道路、桥梁、涵洞等一系列土木工程。1972年挪威国立道路研究所首次采用了将EPS块体堆积在泥炭地层上的超轻量填筑施工法, 取得了圆满成功。之后, 这种施工法在加拿大、瑞典等国也开始使用。近几年来EPS施工法在日本发展很快, 主要用于道路、公园等填筑工程。

2 EPS的研究现状

Horvath[3]用边长为5 cm的EPS立方体试件在应变速率10 mm/min的条件下, 采用应变控制形式进行了无侧限单轴压缩试验, 得到压缩应力-应变曲线并对该曲线进行了分析。但没有对多种密度与多种加载速率的情况进行试验比较和分析。

Duskov[1]采用直径为10 cm、高为20 cm的圆柱体EPS试件在20 kPa的作用下进行蠕变研究, 得出蠕变曲线, 从蠕变曲线的分析中可以看出:EPS材料的蠕变主要发生在加载初期, 随着加载龄期的增长, 蠕变的速率趋于稳定, 在加载1年以后蠕变的速率几乎接近常数。

张敏方[4]等总结了EPS的物理特性及研究了其在公路拼接中的应用。研究表明:EPS材料在高速公路加宽拼接中具有一定的可行性及可操作性, 在控制新路基荷载产生的所有沉降, 即路基总沉降上具有显著的优越性, 既可以减小拼接部分路基的沉降量, 又可以减小拼接部分对老路基的影响。国内有其成功的应用实例, 还指出EPS在应用过程中仍存在一些问题需在今后作进一步研究。

阳以本[5]介绍了我国现阶段普遍采用的螺旋传动, 蒸汽加热发泡工艺生产的可发性聚苯乙烯泡沫材料密度与压缩强度 (压缩50%) 的关系, 分析成果应用的可行性给其摩托车生产工厂带来好的经济效益 (EPS应用于摩托车成品包装) 。

程志胜[6]等通过动态和静态压缩试验, 分析了聚苯乙烯泡沫塑料衬垫的缓冲性能的基本特征, 并应用弹塑性理论, 建立了既能反映静态应力应变规律, 又能反映其缓冲性能基本特征的非线性数学模型, 同时根据试验数据识别了模型参数。

佟富强[7]等通过对聚苯乙烯泡沫材料进行不同形变速率的压缩实验, 经过数学处理得到不同形变速率条件下材料的缓冲系数——最大应力曲线, 找出压缩速度对材料缓冲性能影响的变化规律, 可用以指导实际应用。

陈兵[8]等采用类似“裹砂”工艺的预拌方法拌制发泡聚苯乙烯 (EPS) 轻质混凝土并测试其力学性能。结果表明:用EPS颗粒部分取代粗集料和细集料, 可以制得表观密度为800～1 800 kg/m3、抗压强度达11～20 MPa的EPS轻质混凝土;微硅粉能显著改善EPS颗粒与水泥浆体的粘结性能, 提高EPS轻质混凝土抗压强度, 而掺入钢纤维则能显著改善其干缩性能。

洪显诚[9]等的研究表明, 聚苯乙烯泡沫 (EPS) 作为一种超轻型材料, 具有一定的强度和稳定性, 应用于路堤填筑工程可以显著地减少路堤引起的地基沉降和对桥台台背产生的侧土压力, 提高地基稳定性, 为解决桥头跳车问题提供了一种新的方法。介绍了EPS材料的物理力学性质和在一个实际桥头软基路堤填筑工程中的应用。

张忠坤博士和殷忠泽教授对EPS的力学特性做了初步研究。该研究是从三轴试验和大型块体载荷试验的角度对体积密度为0.2 kN/m3的EPS进行研究的, 采用大型EPS块体长×宽×高为3×2×1.8 (m) , 利用有限元分析, 得出了EPS三轴试验结果比较符合邓肯模型的结论, 同时对EPS进行非线性弹性分析。

杜骋[10]等在《聚苯乙烯泡沫 (EPS) 的特性及应用分析》文中也指出聚苯乙烯泡沫是一种性能优良的路基轻质填料, 具有轻质、高强、较强的化学稳定性和水稳定性、良好的力学性能且施工方便简单等优点, 在国外道路工程中有较为广泛的应用。EPS能较圆满地解决软基的过度沉降和差异沉降以及桥台和道路相接处的差异沉降, 减少桥台的侧向压力和位移等问题。我国对EPS的研究和应用较少, 文章对EPS的物理化学性能、力学性能、EPS作为路基轻质填料的结构设计方法、EPS在道路工程中的应用等方面作了较为全面的介绍和分析, 对我国使用EPS有借鉴作用。

凌建明[11]等研究了对不同密度的国产发泡聚苯乙烯 (EPS) 采用刚性试验 (MTS) 进行了单轴压缩条件下的加载试验及疲劳试验。通过对试验结果的研究分析, 阐述了压缩条件下EPS的本构关系和疲劳特性, 并给出了材料的抗压强度和弹性模量设计取值。研究结果对于EPS的工程应用具有一定的参考价值。

顾安全[12]等针对高填土涵洞, 对涵顶与涵侧同时铺设柔性材料EPS板的减荷效果进行了多种情况的试验对比, 结果表明, 这种措施不仅对减小洞顶和洞侧的土压力效果十分显著, 同时还可解决涵洞在填土中引起的路面沉降不均, 改善涵洞纵向垂直土压力与沉降的分布不均。研究成果可供各种上埋式构筑物工程设计参照, 并可作为各部门有关的设计规范、设计规程与设计手册修订依据。

汪益敏[13]等在振动条件下采用水平条分法模型研究了EPS缓冲层对挡土墙受力与变形的影响, 研究结果显示, 在水平振动加速度达到0.9 g的整个加速过程中, 理论模型分析预测的沿挡土墙背高程分布的压缩变形以及最大压力与试验监测结果相当一致。该模型的提出, 为分析和预测采用EPS土工泡沫作为抗震缓冲层的挡土墙受力和变形提供了可行的方法, 对挡土墙的抗震设计有较好的应用价值。

王德玲[14]等用ABAQUS软件对挡土墙振动台试验的EPS压缩变形进行了数值模拟。并将结果与有限差分程序FLAC的计算结果和试验结果进行了比较, 研究结构表明, 通过EPS土工泡沫板的压缩变形, EPS缓冲层吸收振动能量, 减少挡土墙上的动力荷载;在整个振动过程中, ABAQUS计算的EPS缓冲层压缩变形随时闻变化的趋势与试验结果相当一致, 且比FLAC的计算结果更接近试验测量的平均值。

1995年浙江省杭甬高速路上首次比较大规模的采用EPS作为防止路堤滑移材料使用, 浙江省交通设计研究院EPS课题组对本次EPS的制作、设计、施工、后期沉降等方面做了比较详尽的试验和观测。提出EPS的防水性、自立性、减少沉降方面效果比较显著, 并提出在路堤高度4m以下, 宜采用EPS路堤方案。

1986年6月在挪威奥斯陆召开一次国际会议, 议题即为泡沫塑料在路堤中的应用。会议通过了对EPS材料的技术要求, EPS路堤设计要点和EPS路堤的施工过程的方面规范和要求, 总结了EPS应用10多年来的成功经验, 对具体设计施工中注意事项做了概括性论述。

3 EPS的发展趋势

随着人们对EPS的深入研究, 其各方面的性质都有了充分了解, 并且, EPS作为轻质填料成功的用于软弱路基中, 解决了路基不均匀沉降, 用于桥梁中防止桥头跳车, 用于建筑外墙中保温隔热, 用于高填方涵洞减荷中等等成功案例。但对于EPS的研究仍需进一步深入, 如EPS轻质材料在工程的检测研究, EPS轻质材料在实际工程中随填土高度增加的变形与受力特征, 使EPS材料厚度与填土高度、减荷工程效果有机结合起来, EPS用于建筑中时的表面改性的研究等等, 另外, 随着铁路, 高速公路的增多, 对于EPS在隧道中的应用的研究也很有必要性, 对我国的道路建设将会很大帮助。 [ID:7687]

聚苯乙烯泡沫 篇2

聚苯乙烯塑料泡沫保温材料具体概念是什么？

聚苯乙烯泡沫塑料(EPS)是由聚苯乙烯(1．5％-2％)和空气(98％-98．5％)、戊烷作为推进气，经发泡制成，其具有密度范围宽、价格低、保温隔热性优良、吸水性小、水蒸气渗透性低、吸收冲击性好等优点，

聚苯乙烯泡沫板及其复合材料由于价格低廉、绝热性能好，热导率小于0．041W／(m•K)，而成为外墙绝热及饰面系统的首选绝热材料。实验结果可知，平均温度越低，真空聚苯乙烯泡沫的节能百分数越高，保温节能效果越好，这个结果正是制冷保温所需要的。同时聚苯乙烯泡沫主要由碳和氢两种元素组成。这种聚合物在相当低的温度下(350℃)就开始降解，发生断链，形成可燃的单体、二聚物或其他低分子量碎片。因此需要加入阻燃剂以改善聚苯乙烯泡沫易燃的性质。

废聚苯乙烯泡沫塑料的催化裂解 篇3

关键词：废聚苯乙烯泡沫塑料,催化裂解,裂解油,苯乙烯

聚苯乙烯泡沫塑料(EPS)因隔热、隔音、防潮、防震、质轻价廉等优良特性,广泛应用于家电、仪表、电子、食品等工业［1］。但EPS制品大部分在一次使用之后作为废弃物直接丢弃,且密度小、体积大、运输困难、不易自然降解和生物降解,因此累积了大量的废弃塑料。EPS制品的大量使用和废弃物累积,已经构成了“白色污染”的重要组成部分,引起了人们的关注［2］。国家已将废弃塑料列为21世纪在环保领域要控制的三大重点之一。

对废聚苯乙烯泡沫塑料(WPS)进行资源回收利用,是有效缓解当前资源短缺和抑制“白色污染”的重要手段。目前,国内外对WPS的资源化利用方法主要有掩埋焚烧法、物理再生［3-4］、生物降解法［5］、裂解回收法［6-9］、化学改性法［10-11］等。其中,通过裂解法回收WPS,不但能有效解决WPS的污染问题,还能得到大量的裂解油等能源物质以及苯乙烯等化工原料产品,具有很好的社会效益和经济效益,被认为是最有前途的回收方法［9］。

本工作根据石油裂化原理,采用氯化铝、氧化铝和氧化钙3种催化剂,对WPS进行了催化裂解研究,考察了相应的裂解条件,并对裂解油成分进行了GC分析,以期为塑料裂解的工业应用提供参考。

1 实验部分

1.1 材料、试剂和仪器

WPS:电器包装用白色泡沫塑料,去除表面杂质,并切成小块备用。

氧化铝、氯化铝、氧化钙:分析纯。

TYHW型调压恒温电热套:郑州博大仪器有限公司;GC-14C型气相色谱仪:日本岛津公司;SDTQ-600型热重综合分析仪:美国TA公司。

1.2 实验方法

准确称取25.0 g经热熔消泡后的WPS颗粒,加入三口圆底烧瓶中,再加入一定量的催化剂(固定催化剂用量为WPS加入量的2%(w)),连接好回流反应装置,开始加热升温,并于设定温度下进行裂解反应,直至WPS裂解完全。冷却后收集裂解油称重,计算收率。裂解时间的计时从第一滴液态馏分出现开始,至WPS全部转化为液态物质为止。

1.3 分析方法

1.3.1 WPS的热分析

取2 mg左右的WPS试样,采用热重综合分析仪,测量TG,DTG,DSC曲线。操作条件:升温速率10 ℃/min,温度范围26~600 ℃,N2流量40m L/min。

1.3.2 裂解油产率的计算

WPS催化裂解可得到固体物质、液体物质(裂解油)和气体物质,裂解油产率(Y,%)见式(1):

式中:m0为WPS的加入量,g;m1为WPS裂解得到的固体物质的质量,g;m2为WPS裂解得到的液态物质的质量,g。

1.3.3 裂解油产物的GC分析

对裂解油产物进行GC分析。操作条件:CBP1-M25-025毛细管柱,氢火焰离子化检测器,检测温度250 ℃,(气化室)进样器260 ℃,载气流量200m L/min,氢气流量50 m L/min,空气流量50 m L/min,进样量0.5 μL,分流比30∶1,尾吹20 m L/min,柱温160 ℃。程序升温:初始柱温110 ℃,保温0 min,升温速率6 ℃/min,终止柱温160 ℃,保温1 min。用面积归一法进行定量分析。

2 结果与讨论

2.1 WPS的热分析结果

为了了解WPS的热裂解特征,对WPS试样进行了热分析。50~190 ℃范围内WPS试样的DSC曲线见图1。WPS试样的热分析曲线见图2。

a TG曲线;b DSC曲线;c DTG曲线

由图1可见:107 ℃左右出现一个吸热峰,对应WPS的玻璃化转变过程,表明其玻璃化转变温度约为107 ℃;吸热峰的峰型较宽,可能是由于升温速率过快,导致热流效应分辨不明显。

由图2可见:DSC曲线在335~430 ℃之间出现一个大的吸热峰,对应WPS的裂解吸热反应;TG曲线表明,在温度超过280 ℃时WPS开始失重,超过335 ℃时失重加快开始裂解,温度升至398 ℃时有50%的WPS裂解,434 ℃时有95%的WPS裂解,最终有5%的WPS炭化不再失重;DTG曲线峰顶出现在407 ℃左右,表明在407 ℃左右裂解速率最快,与文献[12]报道的数据接近。综合考虑热分析结果,WPS熔融消泡温度应选择在107 ℃左右,催化裂解温度应选择在280~430 ℃范围内。

2.2 反应条件对WPS裂解油产率的影响

裂解温度和催化剂种类对WPS裂解油产率的影响见图3。由图3可见:裂解温度越高,裂解油产率越高;低于380 ℃时,催化剂裂解制油能力大小的顺序为:氧化钙>氯化铝>氧化铝;高于400 ℃时,3种催化剂的活性相近,裂解油产率均在85%以上。这是因为,在不同催化剂作用下,可能存在不同的聚苯乙烯(PS)裂解机制,裂解温度低,催化剂活性的差别体现出来;而在较高的裂解温度下,PS碳链受热充分,碳链断裂速率加快,解聚反应彻底,裂解油产率都接近各自的最大值。综合考虑,氧化钙的催化活性优于氯化铝和氧化铝,催化裂解最佳温度应控制在380 ℃附近,这与文献[2]报道的结果一致。

2.3 反应条件对WPS裂解时间的影响

裂解温度和催化剂种类对裂解时间的影响见图4。由图4可见:随裂解温度的升高,3种催化剂的裂解时间均缩短,这是因为裂解温度升高,PS碳链断裂速率加快,自然裂解完全所需的时间缩短;但裂解时间缩短的快慢不同,氧化钙和氯化铝明显快于氧化铝。

2.4 反应条件对苯乙烯回收率的影响

催化裂解WPS回收苯乙烯单体,是WPS资源化利用的重要课题。裂解温度和催化剂种类对苯乙烯回收率的影响见图5。由图5可见,裂解温度和催化剂种类对苯乙烯回收率均有较大影响。当裂解温度低于380 ℃时,随裂解温度的升高,苯乙烯回收率均呈增大趋势,3种催化剂活性高低的顺序为:氧化钙>氯化铝>氧化铝。当裂解温度达到380 ℃时,苯乙烯回收率均达到最大值,且氧化钙催化裂解时苯乙烯回收率超过70%。随裂解温度的进一步升高,3种催化剂催化裂解WPS时,苯乙烯回收率均急剧下降。因此,选择裂解温度为380 ℃。

2.5 反应条件对WPS裂解油产物的影响

WPS裂解油产物的GC分析结果见表1。由表1可见,裂解油产物中以苯乙烯单体为主要产物,副产物含有苯、甲苯、乙苯和二甲苯等。这是由于PS高分子链在高温热裂解时,长链上C—C键很容易断裂形成两个自由基(分别称为Ⅰ和Ⅱ),自由基Ⅰ的β键发生断裂,可生成苯乙烯和一个与自由基Ⅰ相似的自由基Ⅲ(少一个碳),自由基Ⅲ的β键再次发生断裂,由此下去会产生大量的苯乙烯单体。当裂解生成的苯乙烯不能及时离开反应器时,会与裂解副产物H2发生加成反应生成乙苯。甲苯可能是由自由基Ⅱ经过重排反应生成的［13］。

由表1还可见,裂解温度越高,裂解油中苯乙烯含量越低,副产物含量越高,裂解油成分越复杂,苯乙烯选择性越低。这是因为:裂解温度升高,PS链解聚反应更充分,得到的低分子产物含量增大;同时更易发生无规断裂,形成多种产物分子。裂解温度低于380 ℃时,以氯化铝和氧化铝为催化剂时苯乙烯选择性和产物纯度均高于氧化钙;继续升高裂解温度,以氯化铝为催化剂时产物纯度和苯乙烯选择性均最高,这与齐文庚等［14］研究的结果相一致。

注:副产物是指除苯乙烯外含量在0.5%(w)以上的产物;产物种类数指含量在0.5%(w)以上的产物数量。

综合考虑裂解油产率、裂解时间、裂解油产物纯度及苯乙烯单体选择性,得出在本实验条件下,WPS催化裂解的最佳催化剂为氯化铝,在380 ℃下催化裂解25 min时,裂解油产率可达85.48%,裂解油中苯乙烯含量为80.66%(w),且副产物较少。

3 结论

a)WPS熔融消泡温度应选择在107 ℃左右,催化裂解温度应控制在280~430 ℃范围内。

b)随裂解温度的升高,氯化铝、氧化铝和氧化钙3种催化剂的裂解油产率均增加,裂解时间均缩短。裂解温度升至430 ℃时,裂解油产率均在85%以上。

c)当裂解温度低于380 ℃时,随温度的升高,3种催化剂催化裂解的苯乙烯回收率均呈增大趋势;当进一步升高裂解温度时,苯乙烯回收率均急剧下降。

d)裂解温度越高,裂解油中苯乙烯含量越低,副产物含量越高,裂解油成分越复杂,苯乙烯选择性越低。

聚苯乙烯泡沫 篇4

随着建筑业的快速发展, 建筑物内外墙面的造型装饰不断得到人们的青睐, 特别是具有古典文化元素的中国古建和欧式建筑的檐口、阴阳角等装饰线条越来越多的被应用到现代建筑中。而传统的施工材料和工艺方法造成此类装饰线条施工技术复杂、效率低下、造价高昂。

聚苯乙烯泡沫块材 (EPS) 具有可切割、可粘结等特性, 使得各种复杂的装饰造型均可在工厂利用电脑数控切割机械预先自动加工, 现场粘接、安装, 能够替代传统的现浇或预制砼以及其它制品 (如GRC、石膏等) 的装饰线条, 表面喷涂弹性涂料, 可做成仿石文化效果, 适用于建筑物内外墙面各种造型装饰线条施工, 使建筑物外立面更加美观和更具个性。聚苯乙烯泡沫装饰线条以下简称“EPS装饰线条”。

1 构造层次

按照装饰线条的形状和尺寸预先在工厂利用机械切割加工成所需造型, 然后在施工现场采用胶粘剂粘接在基层上, 并用镀锌螺杆等锚固件与其固定, 表面贴压耐碱玻纤网格布和抹面胶浆进行罩面增强, 最后根据装饰需要喷涂弹性涂料, 从而达到建筑物造型装饰的效果。

2 施工要点

2.1 施工准备

(1) 开工前应根据装饰线条造型施工图纸进行二次细化设计, 做好加工和安装方案策划。 (2) EPS线条加工尺寸要充分考虑结构施工、线条加工以及安装等偏差积累、拼接缝宽度和线条表面薄抹灰等因素影响。 (3) EPS线条加工单元长度应根据现场预排版和放样尺寸预先确定。 (4) 双方宜对加工的首件EPS线条进行工厂确认, 经复核符合要求后方可批量生产。 (5) EPS装饰线条进场后, 应对其外形加工尺寸进行检查。

2.2 基层处理

(1) 基层应坚实、平整, 表面应清洁, 空鼓和疏松部位应剔除并找平。 (2) 墙面对拉螺杆孔、脚手架眼等应采用干硬性防水砂浆预先填塞密实。 (3) EPS线条粘贴前应对基层施工质量进行检查验收。

2.3 定位放线

根据施工图纸设计的造型装饰线条安装位置, 在待安装EPS线条的墙面基层上弹放水平安装控制线, 在挑板底部弹放线条边缘控制线, 以便于在安装过程中控制EPS线条的上下和进出位置关系。

2.4 EPS线条粘贴

(1) EPS装饰线条应遵循自下而上、先两端后中间的顺序进行粘贴。 (2) 在粘贴EPS装饰线条前, 宜在粘贴面薄层涂刷一道专用界面剂。 (3) EPS装饰线条应采用满涂满粘法粘贴。 (4) EPS装饰线条拼接应采用薄层满粘法进行粘贴并做到应随粘随勾缝。

2.5 安装锚固件

(1) 与EPS装饰线条粘接的每个基层均应安装锚固件。 (2) 锚固件的布置间距具体宜通过承载力验算确定。 (3) 螺母与砼面和EPS线条接触面应分别加设金属和塑料垫片。 (4) 锚固件宜做两次紧固。 (5) 锚固件安装完毕后用角磨机割除多余螺杆。

2.6 EPS线条抹面

(1) 抹面胶浆的施工应分底层和面层两次进行, 抹面胶浆总厚度为3~6mm。 (2) 玻纤网格布相互搭接宽度应不小于100mm, 延伸翻包至基层墙面或承重构件表面粘贴宽度应不少于200mm。

3 质量控制

3.1 材料要求

(1) EPS装饰线条所使用的原材料宜采用同一厂家成套供应的产品, 其性能指标符合《膨胀聚苯板薄抹灰外墙外保温系统》JG149的要求。 (2) EPS装饰线条应采用成品聚苯乙烯泡沫块材切割加工, 其物理机械性能必须达到《绝热用聚苯乙烯泡沫塑料》GB/T10801.1中第Ⅱ类以上、表观密度宜为20~22Kg/m3、防火等级应达到B2级以上技术指标的产品。 (3) 胶粘剂和抹面胶浆的性能指标应分别符合《膨胀聚苯板薄抹灰外墙外保温系统》JG149的规定。

3.2 质量管理

(1) EPS装饰线条加工和安装前, 应对作业人员进行技术交底和实际操作培训。 (2) 各类作业机具、工具应检验合格, 安全、可靠。 (3) 应预先在现场采用已确定的安装方案、施工工艺和材料与配件做样板装饰线条, 经建设、设计、监理和施工单位等各方面确认后, 方可大面积施工。 (4) EPS装饰线条施工应对基层处理、EPS线条粘结、锚固件安装和增强网铺设等工序进行隐蔽工程验收, 并应有相应的文字验收记录。 (5) EPS装饰线条施工质量验收除应符合本工法规定外, 还必须满足《建筑工程施工质量验收统一标准》GB50300、《建筑节能工程施工质量验收规范》GB50411、《外墙外保温工程技术规程》JGJ144等有关规范。

4 安全管理

(1) 施工人员必须戴好安全帽, 高空作业系好安全带, 穿防滑鞋。 (2) 架体上堆放施工所用材料不宜过多, 防止坠落。 (3) 电动机具启动后, 先空载运行, 检查并确认机具联动灵活无阻时再作业。 (4) 材料堆放场和作业面严禁烟火, 并配备一定数量的消防器材。

5 环境保护

(1) 材料集中堆放在室内或库房内, 防止被风吹起, 到处散落, 影响环境。 (2) 作业面底面和侧面用密目网封闭, 并每班作业完成后及时清理。 (3) 清理的垃圾与可回收的边角废料分类装袋堆放, 并进行覆盖。

6 产品保护

(1) EPS装饰线条构件产品采用塑料带包装;运输和装卸车过程中不得重压、猛摔或锋利物品碰撞;运抵现场应贮存在干燥、通风、远离火源、防止日晒雨淋的环境中;搬运时轻拿轻放。 (2) 施工完成的EPS装饰线条注意成品保护, 严禁踩踏、重物撞击。如有轻微损伤或缺棱掉角可用聚苯颗粒浆料修补。

7 结语

我们在中海国际社区二期二标段工程等数个工程施工中, 将原外墙面设计的共计约1.2万延长米断面呈弧形的钢筋砼欧式装饰线条, 经施工现场二次优化后采用EPS装饰线条施工, 极大的提高了造型制作精度、降低了装饰线条施工难度, 缩短了加工周期、简化了施工工序, 提高了劳动效率, 降低了工程造价, 缩短了施工工期;EPS块材为节能环保材料, 其边角余料可回收重新加工利用, 其安装在建筑物外墙时能彻底解决了外墙保温冷热桥等问题, 取得了显著的经济、社会和环境效益, 可安装在建筑物门窗周边、檐角和墙身等部位, 使建筑物的外立面更加美观, 具有广泛的推广应用前景, 值得同类工程参考、借鉴。目前, 该施工技术已申报评审通过成为2013年度陕西省省级工程建设工法。

摘要：EPS装饰线条是利用EPS具有的可切割、可粘结、质轻、防火、节能环保等特性, 将其预先在工厂采用数控切割机械加工成所需造型, 在现场用胶粘剂粘结在基层上, 并用热镀锌螺杆等锚固件固定, 表面增强耐碱玻纤网格布, 涂抹抹面胶浆, 能够替代传统的砼及其它制品的装饰线条, 具有施工简便、质量可靠、工效较高、造价低廉、绿色环保等特点。本文详细阐述了EPS装饰线条的构造层次、施工要点以及质量、安全、环保、成品保护等施工技术和管理要点, 值得同类工程参考、借鉴, 具有广泛的推广应用前景。

关键词：EPS线条,锚固件,施工技术

参考文献

[1]JG149-2003.膨胀聚苯板薄抹灰外墙外保温系统[S].北京:中国标准出版社, 2003.

[2]GB50411-2007.建筑节能工程施工质量验收规范[S].北京:中国建筑工业出版社, 2007.

[3]JGJ144-2004.外墙外保温工程技术规程[S].北京:中国建筑工业出版社, 2005.

聚苯乙烯泡沫 篇5

EPS为热塑性材料, 其使用温度一般不能超过80℃, 遇到高温或火焰时便熔融收缩, 极易产生滴落, 因此, 其燃烧特性不同于聚氨酯等热固性材料。为全面研究EPS材料的燃烧性能, 本研究用氧指数、可燃性、静态烟密度、单体燃烧以及热值等方法对比进行研究, 分析其各自方法的优缺点, 提出建议的试验方法。

1 试验方法

GB/T 2406.2-2009塑料用氧指数法测定燃烧行为第2部分:室温试验;

GB/T 8626-2007建筑材料可燃性试验方法;

GB/T 8627-2007建筑材料燃烧或分解的烟密度试验方法;

GB/T 14402-2007建筑材料及制品的燃烧性能燃烧热值的测定;

GB/T 20284-2006建筑材料或制品的单体燃烧试验。

2 结果与讨论

2.1 氧指数和可燃性试验

在进行氧指数实验时, GB/T 2406.2-2009采用的试验方法是在富氧的情况下自上而下点燃可燃物, 而在实际火灾中, 通常是在缺氧的情况下由材料底部向上进行燃烧, 与实际火灾燃烧情况不符, 虽然使用受到一定的限制, 但作为评价材料的点燃性的试验方法, 仍得到广泛的应用[3]。

在进行可燃性试验时, GB/T 8626-2007采用的是附录A熔化收缩制品的试验程序, EPS在遇热后马上熔化收缩, 当温度升高到一定程度时, 开始裂解, 裂解产生的可燃气体燃烧产生蓝色漂浮火焰, 根据火焰尖头的位置判断材料是否合格。氧指数和可燃性有一定的联系性, 如表1所示。

从表1可以看出, 当LOI≤26时, 几乎所有的EPS材料可燃性均不合格, 可能是由于阻燃剂添加量不足, 裂解反应迅速造成可燃气体的快速燃烧, 从而超过刻度线;当26≤LOI≤30时, 大部分EPS材料可满足可燃性试验要求, 但仍可能存在不合格的风险;当LOI≥30时, 基本都能满足可燃性试验的要求, 但受材质所限, 火焰尖头仍能达到一定高度。

2.2 烟密度试验

聚苯乙烯全部由碳氢元素组成, 本质上极易燃烧, 燃烧时火焰为橙黄色, 并有浓烟产生, 用ASTM D 1929方法测定的强制点燃温度为350℃, 自燃温度为490℃[4]。图1为EPS和绝热用挤塑聚苯乙烯泡沫塑料 (XPS) 的烟密度试验结果, 可以看出, EPS在进行燃烧时, 由于质量较轻, 遇火迅速受热分解, 产生大量的烟气, 随着时间的推移, 逐渐分散在整个试验箱中, 烟密度降低;XPS由于质量较重, 遇火熔融收缩并逐步分解, 在开始的1min的时间内, 烟密度逐渐增大, 随着时间的延长, 烟密度逐渐减小。

JGJ 144-2004《外墙外保温工程技术规程》中要求EPS体积密度范围为 (18~22) kg/m3, 标准中虽然没有对XPS密度提出明确要求, 但工程中实际应用的XPS密度通常不低于35kg/m3, 而进行烟密度检测时, 只是对体积有要求, 因此上述两种聚苯乙烯泡沫塑料的烟密度差别较大。

但相比聚氨酯以及PVC材料而言, 聚苯乙烯泡沫塑料烟密度较小, 这与聚苯乙烯的裂解方式不无关系。聚苯乙烯大约在300℃下, 首先脱氢接着C-C键裂解形成链端碳自由基, 自由基然后逐步消除苯乙烯单体, 直到聚合物分子链完全降解, 或者自由基被终止, 具体见图2。可见每个苯乙烯的消除都是由相对于含自由基碳的β位的C-C键断裂的结果, 并且产生了一个相同的自由基结构, 可以继续进一步进行苯乙烯的消除反应, 据分析, 在聚苯乙烯裂解产物中, 单体可以占到40%~60%, 二聚体、三聚体及少量甲苯占到2%, α-甲基苯乙烯占到0.5%, 同时伴有乙醛、苯乙酮、丙烯醛等产物。由于产物大部分为苯乙烯单体, 而不是象聚氯乙烯裂解那样产生大量的脂肪碳氢物和炭, 因而烟密度相对较小[5]。

2.3 单体燃烧试验

单体燃烧试验是用以确定建筑材料或制品在单体燃烧试验中对火反应性能的方法, 由于该方法与ISO 9705相关性较强, 可得到热释放速率 (HRR) 、总热释放量 (THR) 、总烟气生成量 (TSP) 、燃烧增长率指数 (FIGRA) 等数据, 故在GB 8624-2012中有4个级别的试验需用到该方法[6,7]。

用GB 8624-2012进行分级时, 采用的数据是主燃烧器点火后600s的数值, 对于热固性保温材料如PU而言, 在主燃烧器点火后, 材料迅速分解产生可燃气体, 形成炭化层, 可燃气体燃烧释放大量热量。由于聚氨酯材料燃烧生成的是碳层, 不发生二次燃烧的现象, 在主点火器点火600s内基本完全燃烧, 因此, 用单体燃烧的方法评价聚氨酯材料可基本完全反应该类材料的初期燃烧现象。

对EPS类材料而言, 主燃烧器点燃后, EPS材料受热迅速融化收缩, 滴落现象较严重, 流淌至底部凹槽, 因此, 在前期不会发生大面积燃烧, 火焰基本不会达到边界, 燃烧前后现象如图3所示。

图4和图5是EPS材料热释放速率曲线、总热释放量和燃烧增长率指数曲线, 从图中可以明显看出 (时间从辅助燃烧器点燃时间开始计算) , EPS材料主燃烧器点燃后 (300s) , 由于流淌现象较严重, 热释放速率并不是非常快, 当时间达到900s左右的时候, 由于热量积蓄达到一定的程度, 材料开始发生剧烈燃烧, 热释放速率一度达到30kW以上, 且在燃烧以后很长一段时间内, 都有着较大的热释放速率。从图5可以看出, 在900s时, 燃烧释放总热量不到2MJ, 而随着时间的推移, 在1500s时, 总热量超过10MJ, FIGRA值也是不断增大。虽然标准规定试验时间为20min, 但在GB 8624-2012中的分级方法所采用的时间是在主点火器点火后600s, 也就是计时开始后900s, 因此对EPS材料而言, 反映不出材料的真实燃烧特性, 具有一定的局限性。

从多次的试验结果看, EPS材料比较容易通过GB8624-2012标准的B1-B级, 而对于PU材料而言, 则较难通过该级别, 因此, 在用单体燃烧评价热固性材料时, 燃烧性能级别往往较低。

2.4 燃烧热值

燃烧热值是材料完全燃烧所释放出来的热量, 是材料本质的体现, 与材料的最终使用状态无关, 因此, 有必要对材料的热值进行分析, 从而判断材料在着火时的危险性[8]。表2为EPS、PU和酚醛泡沫塑料3种材料的热值分析, 从表2可以看出, 3种材料的热值均达到了20MJ/kg以上, 具有较高的火灾危险性, 即使同是有机材料, 其燃烧热值的差距也是比较明显, 酚醛与PU的燃烧热值一般都在25MJ/kg左右, 而EPS的却高达35MJ/kg以上, 这主要是由于材料的组成成分不同, 含碳量存在差异, 造成最终的燃烧热值不同。

3 结论

分别用氧指数、可燃、静态烟密度、单体燃烧以及热值的试验方法对EPS的燃烧性能进行了试验, 一是对可燃性和氧指数之间的关系进行了对比, 指出二者间的关系;二是从材料热裂解的方式分析EPS的静态烟密度, 虽然新的燃烧性能分级标准没有该项目, 但仍可作为材料燃烧性能的一个重要指标;三是进行了单体燃烧试验, 指出由于材料熔融滴落的特殊性, 标准规定的点火时间不能完全反映材料的特殊性, 建议增加计算时间;四是指出了不同有机材料的热值区间, 供试验人员参考。

摘要：分别用氧指数、可燃性、静态烟密度、单体燃烧以及热值的试验方法对绝热用模塑聚苯乙烯泡沫塑料 (EPS) 的燃烧性能进行了研究, 分析各种试验方法的燃烧特点, 并对其产品标准和燃烧性能分级标准进行对比, 指出了各种方法的优缺点, 提出了建议的试验方法。

关键词：绝热用模塑聚苯乙烯泡沫塑料,燃烧特点,试验方法

参考文献

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[3]周盾白, 黄险波, 贾德民.阻燃材料测试与表征方法简述[J].上海塑料, 2006, 06 (2) :39-42.

[4]徐峰, 张雪芹, 华七三.建筑保温隔热材料与应用[M].北京:中国建筑工业出版社.2007, 7.

[5]张军, 纪奎江, 夏延致.聚合物燃烧与阻燃技术[M].北京:化学工业出版社.2005, 4.

[6]邓小兵, 兰彬.SBI在燃烧性能评价中的应用及局限性[J].消防科学与技术, 2009, 28 (5) :312-316.

[7]冯军.CONE数据在预测SBI试验结果中的应用[J].消防技术与产品信息, 2007 (5) :9-12.

聚苯乙烯泡沫 篇6

1 原材料

(1)水泥:采用重庆拉法基42.5R普通硅酸盐水泥,28 d抗压、抗折强度分别为46.0、8.0 MPa,满足GB 175—2007《普通硅酸盐水泥》性能要求。

(2)粉煤灰:重庆电厂Ⅱ级粉煤灰,表观密度2200 kg/m3,化学成分见表1。

%

(3)铝粉膏:采用油剂型,符合JC 407—2000《加气混凝土用铝粉膏》要求。

(4)生石灰:有效氧化钙含量符合JC/T 621—1996《硅酸盐建筑制品用生石灰》要求。

(5)废弃聚苯乙烯泡沫塑料颗粒:将废弃聚苯乙烯泡沫机械粉碎,最大粒径为5 mm。

(6)水:饮用自来水。

2 试验及分析

采用L18(35)正交试验,方案、结果及分析见表2~表4。聚苯乙烯泡沫颗粒按体积百分数计算(假定浆体密度700 kg/m3,聚苯乙烯泡沫密度12 kg/m3),其它材料用量按质量百分数计。

正交分析结果如下:

(1)通过分析3 d和14 d抗压强度的影响有所不同。由于3 d时水泥及粉煤灰水化不充分,致使3 d的强度较低。本次试验只分析各因素对14 d抗压强度的影响,影响从大到小为:水料比→粉煤灰→聚苯乙烯泡沫→m(水泥)∶m(石灰)→石膏。

(1)水料比是影响聚苯乙烯加气混凝土强度的主要因素,随着水料比的增大强度呈降低趋势

(2)粉煤灰掺量也是影响强度的重要因素,随着粉煤灰用量的增加强度呈降低趋势。

(3)随着聚苯乙烯泡沫颗粒用量的增加,强度呈升高趋势。

(4)随m(水泥)∶m(石灰)增大,强度呈升高趋势。

(2)经过对干密度和湿密度的分析,两者的各影响因素变化趋势大体相同。本次研究只对干密度的影响因素进行分析,影响从大到小依次是:水料比→m(水泥)∶m(石灰)→粉煤灰→石膏→聚苯乙烯泡沫。

(1)水料比是影响聚苯乙烯加气混凝土干密度的主要因素,随着水料比的增大,干密度呈降低趋势。

(2)随m(水泥)∶m(石灰)增大,干密度呈增大趋势。

(3)粉煤灰掺量也是影响干密度的重要因素,随着粉煤灰掺量的增加,干密度具有先增大后降低的趋势。

(4)随着聚苯乙烯泡沫颗粒用量的增加,干密度总体变化不大。

综合聚苯乙烯泡沫加气混凝土抗压强度和密度,较佳配比为:水料比0.4,粉煤灰40%,聚苯乙烯泡沫颗粒15%,m(水泥)∶m(石灰)=6∶1,石膏1%。

3 聚苯乙烯泡沫加气混凝土结构形成机理

聚苯乙烯泡沫颗粒加气混凝土的生产过程可以分3个阶段:(1)料浆间的物化反应过程;(2)料浆的稠化和凝结过程;(3)坯体的硬化。

3.1 料浆发气的物化反应

试验时将经称量的粉料、聚苯乙烯泡沫颗粒和水搅拌均匀,再加入铝粉,搅拌30~60 s后进行浇注。在水的作用下,产生水化反应,放出热量,特别是石灰在消解时释放出大量的热,使逐渐变稠的料浆呈碱性,为铝粉与氢氧化钙和水反应提供了适宜的条件。此时,水的温度直接影响发气的速度,水温越高发气速度越快,水温一般控制在25℃左右。浇筑完成到开始发气时间为1~3 min。其反应如下[1]:

铝粉与碱性溶液发生反应放出氢气,放出的氢气在料浆中形成大量的细微气孔,使得料浆的体积逐渐膨胀,形成疏松的结构。

3.2 料浆膨胀、凝结的物理化学反应

料浆发气时最初生成的氢气立即溶解于液相中,由于氢气的溶解度不大,溶液很快达到饱和。

当达到一定的饱和度时,在铝粉颗粒表面形成一个或数个泡核,由于氢气的逐渐积累,气泡内压力逐渐增大,当内压力克服上层料浆对它的重力和料浆的极限剪应力之后,气泡膨胀推动料浆的膨胀。铝粉与氢氧化钙、水反应产生氢气,料浆膨胀始终处于动态平衡。

料浆膨胀的动力来自气泡的内压力,料浆膨胀的阻力是上层料浆的重力和料浆极限剪应力。发气初期,铝浆不断产生氢气,内压力不断得到补充,因而迅速膨胀。随着石灰、水泥不断水化,极限剪应力不断增大,这时铝粉的反应仍在继续进行,只要气泡内压力继续大于上层料浆的重力和极限剪应力,膨胀就会继续下去。当料浆迅速稠化,极限剪应力急剧增大,膨胀才会逐渐缓慢下来。当铝粉反应结束,气泡内不再增加内压力,或者这种内压力不足以克服上层料浆的重力和料浆的极限剪应力时,膨胀过程停止。

3.3 坯体的硬化

具有一定结构强度的坯体经过切割后,还要进行室温静养,即完成水化合成过程,这主要是钙质材料与硅质材料的水化合成硬化后的产品。

水泥水化生成的Ca(OH)2与粉煤灰中的活性Si O2反应,生成碱度较高的水化硅酸钙,随着Si O2的不断溶解,水泥水化的C-S-H凝胶与石灰、粉煤灰合成的C-S-H等水化硅酸钙的碱度不断降低,开始变成半结晶的低钙水化硅酸钙。

4 聚苯乙稀泡沫加气混凝土砌块的性能

聚苯乙烯泡沫加气混凝土砌块的较佳配合比为:水料比0.4,粉煤灰40%,聚苯乙烯15%,m(水泥)∶m(石灰)=6∶1,石膏1%,经测试其密度级别为B06,14 d抗压强度为4.1 MPa,导热系数为0.13 W/(m·K)。

5 结语

(1)利用废弃的聚苯乙烯泡沫颗粒以及工业废料为原料,减少环境污染,能够达到资源的再生利用。

(2)掺废弃聚苯乙烯制备的免蒸压加气混凝土保温砌块密度小,导热系数低,保温性能好。采用较佳的配合比,其密度等级为B06,14 d抗压强度为4.1 MPa,导热系数为0.13 W/(m·K),符合GB/T 11968—2006《蒸压加气混凝土砌块》要求。

摘要：将废弃聚苯乙烯泡沫塑料回收并用于生产建筑保温隔热材料,既可解决它所带来的白色污染,又有利于资源的再生利用,具有很好的经济效益和环保效益。以聚苯乙烯泡沫颗粒为填充料,制备聚苯乙烯泡沫颗粒加气混凝土,研究聚苯乙烯泡沫加气混凝土结构形成机理及性能。

关键词：废弃聚苯乙烯泡沫颗粒,加气混凝土,结构机理

参考文献

聚苯乙烯泡沫 篇7

在我国, EPS多为一次性使用。每年有上万立方米废弃的EPS成为危害环境的白色污染。发达国家出于环境保护与资源综合利用需要, 将废弃EPS加工成颗粒作为轻骨料, 配制轻混凝土和轻质砂浆, 并已在工程中应用[1]。发泡聚苯乙烯颗粒复合硅酸盐保温隔热材料是以发泡聚苯乙烯颗粒为主要骨料, 以硅酸盐水泥、粉煤灰等无机低密度胶凝材料为胶结料, 配以聚丙烯纤维 (PP纤维) 作弹性加强, 经复合改性后制成的一种涂抹式保温隔热材料[2]。

本文研究的保温隔热砂浆的原材料包括水泥、粉煤灰、高分子粘结剂、聚苯乙烯泡沫颗粒、纤维等。为提高聚苯乙烯颗粒与水泥的界面结合性, 采用表面活性剂对聚苯乙烯泡沫颗粒表面进行亲水改性, 解决了无机胶凝材料对EPS不润湿、混合料和易性差、粘结强度低的难题。为防止砂浆抹面后出现开裂和空鼓, 在砂浆拌和物中掺入一定的微细聚丙烯纤维。砂浆既有较高的粘结强度, 又有广泛的施工适应性, 同时由于掺有聚苯乙烯泡沫颗粒, 使保温砂将达到保温、隔声、隔热等多种功能[3]。

1 实验

1.1 原材料种类及性能

回收破碎的聚苯乙烯泡沫颗粒, 粒径2~5 mm, 堆积密度14.2 kg/m3;上海海螺牌42.5R水泥;聚丙烯纤维, 直径48μm, 长度12 mm;粉煤灰, Ⅱ级优质粉煤灰;KH-550偶联剂、DA-102H粘结剂、羟丙基甲基纤维素醚均为市售工业品。

1.2 试块制备

先将粘结剂用水稀释后, 加入偶联剂搅匀。用该混合液将聚苯乙烯颗粒润湿, 然后加入水泥总量的8%~15%的水泥搅拌3~8 min, 使聚苯乙烯泡沫颗粒完全被水泥包裹后, 再将剩余的水泥和其它原材料一起加入, 搅拌配制成砂浆, 将砂浆装入模具制成尺寸为70.7 mm×70.7 mm×70.7 mm的试块。

1.3 性能测试

导热系数测试:按GB 10294—2008《绝热材料稳态热阻及有关特性的测定-防护热板法》进行, 主要实验仪器为Hot Disk热常数分析仪。干燥密度测试:按JC 158—2004《胶粉聚苯颗粒外墙外保温系统》进行。力学性能测试:按JGJ/T70—2009《建筑砂浆基本性能的实验方法》进行, 主要实验仪器为NYL—2000D型压力试验机。

2 结果与讨论

2.1 EPS颗粒掺量对保温砂浆物理力学性能的影响

固定水泥与粉煤灰的质量比为2.5不变, 其它各组分的加入量分别固定为:聚丙烯纤维0.4%、粘结剂9.0%、偶联剂0.15%、羟丙基甲基纤维素醚3.5% (均按占水泥与粉煤灰质量比计) , 改变聚苯乙烯颗粒的掺量。聚苯乙烯颗粒掺量对保温砂浆导热系数和力学性能的影响分别见图1、图2。

从图1可以看出, 随聚苯乙烯颗粒掺量的增加, 保温砂浆的导热系数先降低后升高, 当聚苯乙烯颗粒掺量为12.5%时, 保温砂浆的导热系数最低为0.057 W/ (m·K) 。这是因为聚苯乙烯颗粒由聚苯乙烯塑料发泡而成, 颗粒中含有大量的封闭孔隙, 热阻较大, 其掺量越多, 保温砂浆的热阻也越大。但继续增加掺量, 保温砂浆的导热系数反而增大。这是由于聚苯乙烯颗粒过多时, 胶结组分不够, 导致保温砂浆体系中形成大量的贯通孔隙, 引起空气对流, 因而热阻减小, 使材料的导热系数增大。

从图2可以看出, 随聚苯乙烯颗粒掺量的增加, 用于包裹骨料所需的水泥浆体增加, 而用于粘结骨料的水泥浆体相对减少, 轻骨料间的粘结力减小, 材料的抗压强度呈线性下降。当聚苯乙烯颗粒的掺量超过16%时, 材料的抗压强度已下降到0.2 MPa以下, 已不符合JG 158—2004和JGJ/T 70—2009中对于胶粉聚苯颗粒保温浆料强度的要求。当继续增加聚苯乙烯颗粒掺量时, 相应的胶粘组分显得不够从而导致抗压强度下降, 甚至出现“豆腐渣”现象。故从抗压强度单一指标看, 聚苯乙烯颗粒的掺量应小于16%。

2.2 水泥与粉煤灰的质量比对保温砂浆性能的影响

固定聚苯乙烯颗粒掺量12.5%, 聚丙烯纤维0.4%, 粘结剂9.0%, 偶联剂0.15%, 羟丙基甲基纤维素醚3.5%不变, 改变水泥与粉煤灰的质量比。水泥与粉煤灰的质量比对保温砂浆导热系数和抗压强度的影响分别见图3、图4。

从图3可以看出, 随着水泥与粉煤灰质量比的增大, 保温砂浆的导热系数先降低, 后升高。当水泥与粉煤灰的质量比为2.5时, 导热系数最低为0.057 W/ (m·K) 。刚开始材料导热系数下降, 是由于水泥水化产物包裹了砂浆中的聚苯乙烯颗粒, 在砂浆中形成大量的封闭孔隙, 增大了砂浆的热阻。但继续增加水泥与粉煤灰的质量比, 则由于水化产物填充了孔隙, 使复合砂浆的孔隙率下降, 导热系数又会攀升。表1为保温砂浆配方中主要原材料的导热系数λ。

从表1可知, 水泥的导热系数最大, 其次是粉煤灰, 因此在保证保温材料力学性能的前提下, 应尽量减少水泥用量, 增大粉煤灰的用量, 即减小水泥与粉煤灰的质量比。

从图4可以看出, 随着水泥与粉煤灰质量比的增大, 材料的抗压强度呈上升趋势。当水泥与粉煤灰比例超过3.5时, 抗压强度变化趋于平稳。增大粉煤灰的用量对于降低材料的成本、提高保温性能是有利的, 但会降低材料的抗压强度。因此, 粉煤灰的用量应根据实际情况进行综合考虑。

2.3 材料干燥密度与导热系数的关系

材料干燥密度反映了材料内部孔隙率的高低, 从而粗略反映出导热系数的大小。干燥密度较低时, 材料内部孔隙多, 因空气的导热系数很小, 所以材料的导热系数低。但孔隙不能连成较大的空洞, 以免形成内部空气对流, 使材料的导热能力提高, 保温性能下降。保温砂浆的干燥密度与导热系数的关系见图5。

从图5可以看出, 随着干燥密度的增大, 砂浆导热系数先下降后升高, 当干燥密度为236 kg/m3, 导热系数最低为0.057W/ (m·K) 。为了满足保温砂浆的导热系数不大于0.06 W/ (m·K) 的要求, 必须控制保温砂浆的干燥密度不大于240 kg/m3。

2.4 影响材料蓄热系数的因素

蓄热系数是材料在周期性热作用下得出的一个热物理量, 表征材料蓄热能力的大小。蓄热系数越大表明材料的热稳定性越好。砂浆中几种主要原材料的蓄热系数S见表2。

从表2可知, 水泥和粉煤灰的蓄热系数较大。在保证砂浆导热系数的前提下, 可适当增加粉煤灰用量, 以提高保温砂浆的蓄热系数。

砂浆密度对导热系数的影响规律是密度越小, 蓄热系数一般也较小。因此, 在保证材料导热系数满足要求的前提下, 应增大保温砂浆的密度, 以提高材料的蓄热系数。

3结论

我国废弃聚苯乙烯泡沫塑料带来的白色污染问题已经引起相关政府部门的高度重视, 解决白色污染问题显至关重要。本文以废弃发泡聚苯乙烯颗粒为轻骨料配制的保温隔热砂浆材料, 具有施工简单、使用方便、保温效果好和节约成本的特点。通过研究表明:影响该保温隔热砂浆材料导热系数的最大因素是发泡聚苯乙烯颗粒的掺量;其次是水泥与粉煤灰的质量比。通过实验得出:当保温隔热砂浆材料的干燥密度不大于240 kg/m3, 水泥与粉煤灰的质量比例为2.5, 聚苯乙烯颗粒掺量为12.5%时, 保温隔热砂浆材料的导热系数最低为0.057W/ (m·K) , 抗压强度达到0.32 MPa, 优于GJ 158—2004、JGJ/T70—2009标准规定的0.2 MPa的要求。

摘要：以废弃发泡聚苯乙烯 (EPS) 颗粒为轻骨料, 水泥和粉煤灰为胶结材, 纤维和高分子粘结剂为辅助材料制备了新型建筑保温隔热材料。重点研究了EPS颗粒的掺量、水泥与粉煤灰的质量比对复合材料的导热系数、抗压强度等的影响。研究结果表明, 影响保温隔热材料导热系数的主要因素是聚苯乙烯颗粒的掺量, 其次是水泥与粉煤灰的质量比;当水泥与粉煤灰的质量比为2.5, EPS颗粒掺量为12.5%时, 保温砂浆的导热系数最低为0.057 W (/m·K) , 抗压强度达到0.32 MPa。

关键词：保温隔热,聚苯乙烯颗粒,导热系数,抗压强度,应用

参考文献

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聚苯乙烯泡沫 篇8

建筑物节能效果的好坏,与其外围护墙体的保温隔热性能关系最为密切。目前外围护墙体保温按保温材料的位置分为:外墙内保温,中间保温和外墙外保温三种。应用较多的节能建筑墙体的保温技术主要是外墙外保温(外墙抹保温砂浆或贴聚苯板等)。外保温技术虽然能满足现行建筑节能设计标准,改善墙体的保温性能,但是仍存在许多隐患,如保温措施达不到节能预计效果,工程造价高,施工工序复杂,耐久性差,保温层与建筑结构寿命周期不同步等等。相比之下,外围护结构自保温技术要优于节能建筑外保温、内保温等技术。外墙自保温体系具有施工工序简单方便,墙体自重小,保温隔热效果好,造价低廉,耐久性好,质量通病少等特点,逐渐成为当今建筑节能措施的首选技术,而建筑外围护结构自保温技术的关键则是要寻找到理想的隔热保温墙体材料及其相配套的有关技术,以形成完整的墙体自保温技术体系。

本文将通过工程实例对一种新型的页岩大孔砖填塞聚苯乙烯泡沫塑料块外墙自保温系统从技术、经济、工艺方面做具体分析介绍。

1 技术特点分析

1.1 页岩砖简介

页岩砖主要利用页岩和煤为原料进行高温烧制,具有强度高、保温、隔热、隔音等特点。在以页岩砖作为主要建材的砖混建筑施工中,页岩砖最大的优势就是与传统的粘土砖施工方法完全一样,无须附加任何特殊施工设施、专用工具。由其砌筑成的墙体无砌块的窗墙结合部八字形开裂、粉刷层开裂等弊病,便于二次装修。页岩砖热工性能优异,烧结页岩砖导热系数0.81 W/(m·K)。明显优于混凝土砌块[1.2W/(m·K)],并稍优于粘土砖[0.814W/(m·K)]。其它外观、泛霜、爆裂等方面也完全符合标准规定。页岩砖还节约资源,不占用土地,是传统粘土实心砖的最佳替代品。

页岩大孔砖则是在普通页岩砖基础上发展而来的一种外观尺寸较大的页岩砖,其一般尺寸为240 mm×240 mm×115 mm(详见图1、图2),通过模具在砖的长向留出3个截面为61 mm×85 mm的孔洞,砌筑时孔洞沿墙体轴线方向,使砌筑成的墙体形成封闭的小空气间层,以增强墙体的保温隔热性能。

1.2 页岩大孔砖填塞聚苯乙烯泡沫塑料块保温体系工艺优点

各种保温体系中,青岛地区目前外墙外保温应用较多,常用的外墙保温做法是以加气混凝土砌块或烧结粉煤灰砖外贴聚苯板;此种保温体系存在以下缺点:1)加气混凝土砖的墙体裂缝问题难以根除;2)墙体外贴聚苯板时,聚苯板与墙体粘接不牢,容易脱落;3)接茬部位外墙涂料等保护层收到破坏以后,雨水容易渗入,造成保温效果下降;4)墙体与保温层,保温层与外面的砂浆层的粘接强度较低,保温层外不适宜再镶贴面砖石材,不能干挂石材。

相比之下页岩大孔砖填塞聚苯乙烯泡沫塑料块的自保温体系,则充分解决了以上问题,具有以下优点:1)施工工艺简单,在页岩大孔砖的孔洞内填塞聚苯乙烯泡沫塑料块操作很容易操作,质量容易保证,填塞完成以后就可以向普通砖一样用于砌筑墙体;2)施工方便,由于页岩大孔砖尺寸较大,墙体施工速度很快,工期相对较短;3)性能优异,页岩大孔砖墙体自重小,保温隔热性好,且不易产生墙体裂缝;4)墙体强度较大,可以满足干挂石材要求;5)墙体表面特性与普通机制红砖一样,可以直接镶贴面砖或石材。

1.3 热工分析

在页岩大孔砖孔洞内填塞聚苯乙烯泡沫塑料块,可以大大增强页岩大孔砖的保温性能,其热阻值计算如下:

根据民用建筑热工设计规范(GB 50176—1993)

由两种以上材料组成的、两向非均质围护结构(包括各种形式的空心砌块,填充保温材料的墙体等,但不包括多孔粘土空心砖),其平均热阻应按下式计算:

式中为平均热阻(m2·K/W);

F0为与热流方向垂直的总传热面积(m2),F0=0.24×0.115=0.027 6 m2;

Fi为按平行于热流方向划分的各个传热面积(m2),将填塞了聚苯乙烯泡沫塑料块的页岩大孔砖分为三层,第一层F1=0.24×0.015=0.003 6 m2,第二层F2=0.24×0.085=0.020 4 m2,第三层F3=0.24×0.015=0.003 6 m2;

R0i为各个传热面部位的传热阻(m2.K/W),,δ为材料层的厚度(m),λ为材料的导热系数[W/(m·K)];第一层和第三层为页岩砖,热阻

;第二层为页岩砖和聚苯乙烯泡沫

塑料复合体,由于多层材料总热阻等于各层材料热阻之和,故

Rl为内表面换热阻,R0为外表面换热阻,根据民用建筑热工设计规范(GB 50176-1993)附录二,Rl取0.11m2·K/W,R0取0.04m2·K/W;

φ为多种材料组成的围护结构平均传热绝缘系数的修正系数,查得页岩大孔砖导热系数λ1=0.81 m2·K/W,聚苯乙烯泡沫塑料板导热系数λ2=0.042 m2.K/W,,根据民用建筑热工设计规范(GB 50176-1993)附录二表2.1,φ取0.86。

得到页岩大孔砖填塞聚苯乙烯块墙体综合导热系数

1.4 工程实例

中国石油大学(华东)青岛校区校医院工程,采用页岩大孔砖孔内填塞聚苯乙烯泡沫塑料外墙保温体系。其建筑平面设计为短L型,建筑物长度为L=36.2+34=70.2 m,宽度B=13.5+14=27.5 m,高度H=12.35 m,体型系数

根据体型系数,由《民用建筑节能设计标准》(JGJ 26—1995)查得青岛地区采暖居住建筑围护结构传热系数限值为1.28 W/(m·K)。

根据图纸计算得到本工程外墙主体面积Kq=1 172.35m2,外墙柱面积Kz=95.36 m2,外墙梁面积Kl=480.22 m2,混凝土梁柱传热系数取λ1=λz=1.74W/(m·K)。

取外墙平均传热系数

外墙平均传热系数远小于青岛地区采暖居住建筑围护结构传热系数限值。

通过以上计算和比较得出:在混凝土梁柱等冷桥不做保温的情况下,本工程外墙平均传热系数依然小于青岛地区采暖居住建筑围护结构传热系数限值,页岩大孔砖填塞聚苯乙烯块墙体保温体系完全满足青岛地区采暖居住建筑保温节能要求。

2 经济性分析

根据工程实例图纸计算得到本工程外墙主体面积Kq=1 172.35 m2,外墙体工程量为1 172.35×0.24=281.36 m3,下面对外墙采用烧结粉煤灰砖砌筑外贴聚苯板保温体系和页岩大孔砖填塞聚苯乙烯块自保温体系两种施工方法分别计算其外墙体和保温工程造价。

1)烧结粉煤灰砖砌筑外贴聚苯板保温体系

根据《山东省建筑工程消耗量定额》(2003年)(下称“定额”)和《山东省建设工程消耗量定额青岛市价目表建筑分册》(2007年)(下称“价目表”)3-3-3项,烧结粉煤灰轻质砖墙(墙厚240 mm,烧结粉煤灰砖规格240 mm×1 15 mm×53 mm)每立方米造价236.76元;根据定额和价目表6-3-30项,沥青贴聚苯乙烯泡沫板立面保温每立方米造价1 123.13元,保温板厚度取50 mm;计算得到工程墙体及保温总造价为281.36×236.76+1 172.35×0.05×1 123.13=132 449.87元。

2)根据定额和价目表3-3-18项,非承重型黏土空心砖墙(墙厚240 mm,黏土空心砖规格240 mm×240 mm×115 mm)每立方米造价190.77元,其中材料费142.06元;同规格页岩大孔砖每立方米价格为165元,换算得到立方米造价212.81元;填塞聚苯乙烯块材料费和人工费每立方米需要增加10元,最终得到页岩大孔砖墙体每立方米造价222.81元。工程墙体总造价为281.36×222.81=62 689.82元。

从以上计算结果可以看出采用新型墙体保温系统比传统保温系统造价减少了近一半,可以显著的降低墙体及保温工程造价,具有较好的经济效益。

3 施工注意事项

1)聚苯板泡沫塑料块尺寸要严格与页岩大孔砖空洞相匹配,以保证材料填塞紧密,防止形成对流空气夹层,影响保温效果。

2)应选择材质均匀、品质良好、强度一致的产品。页岩大孔砖应提前1～2 d浇水湿润,砌筑时砖的含水率宜为10%～20%,严禁干砖上墙使砌筑砂浆早期脱水而降低强度。

3)严格控制砂的含泥量,砌筑砂浆、抹灰砂浆应严格按设计要求强度试配配合比,待试配合格后严格按配合比配料;采用机械搅拌,确保砂浆拌合均匀,砂浆随伴随用,保证砂浆和易性、保水性;如果砂浆出现泌水现象,应及时调整砂浆配合比,以确保灰缝砂浆饱满度和保证灰缝强度。

4)砌筑时要严格采用“三一”砌砖法,严禁铺长灰而使底灰产生空穴和摆砖砌筑造成砂浆不饱满;砌体水平灰缝厚度和竖直灰缝宽度宜为10 mm,但不应小于8 mm,也不应大于12 mm。但当有拉结筋时,灰缝厚度宜为12～14 mm。灰缝砂浆应饱满,水平灰缝的砂浆饱满度不应小于80%,垂直灰缝宜采用加浆填灌方法,使其砂浆饱满。

5)墙体基础垫层表面如有局部不平,高差超过30 mm处应用C15以上细石混凝土找平后方可砌筑,不得仅用砂浆填平。

6)墙体砌至接近梁、板底时应预留一定空隙,停留一段时间(至少7 d),待填充墙体沉缩基本完成且达到一定强度后,再用配砖斜压塞紧。注意要确保斜砌部分倾斜度在60°左右,且砌筑砂浆应饱满密实。

7)墙体抹灰应在砌筑完成后7 d再进行,因为此时砌体沉降收缩已完成,强度达到稳定状态,这可有效防止裂缝的产生。

8)墙体抗震拉结筋的位置,钢筋规格、数量、间距,均应按设计要求留置,不应错放、漏放;构造柱、圈梁、窗台及门窗安装构造应符合国家和地方颁布的技术规程和图集要求,以防止墙体产生裂缝;墙体构造不同材料的交接处,均应挂热镀锌钢丝网,两边与基体搭接宽度均应不小于150 mm。

9)墙体部分位置可设置几皮烧结粉煤灰砖以满足设备安装等强度需要;墙体不得留置脚手眼,不得对页岩大孔砖进行砍凿;砌筑时不得留置斜槎或直槎,中途停歇时应将墙顶砌平。

4 结论

页岩大孔砖填塞聚苯乙烯泡沫塑料块自保温体系具有施工方便,墙体不易开裂,可贴挂石材和墙砖等优点,同时具有良好的外墙热工参数指标,完全可以满足青岛地区节能标准设计要求,保温隔热效果好,具有很好的经济效益。这种新型建筑保温体系在我国具有广阔的应用前景,大力推广不但有利于推动节能技术进步,完善现有建筑保温体系,也对国家的可持续发展战略具有积极的意义。

摘要：结合青岛寒冷地区的实际应用情况,对页岩大孔砖填塞聚苯乙烯泡沫塑料外墙自保温体系的节能技术和经济效益作了具体分析。结果说明该自保温体系不但外墙热工参数指标能满足节能标准设计要求,并具有较好的经济效益。

关键词：外墙自保温,复合墙体,节能,页岩大孔砖填塞聚苯乙烯泡沫塑料块

参考文献

[1] 民用建筑热工设计规范(GB 50176-1993)

[2] 民用建筑节能设计标准(JGJ 26-1995)

[3] 杨莉萍,张双喜,王延东.新型复合保温砌块的热工性能的研究.新型建筑材料,2002,(10) :85-87

[4] 李晓健.自保温砌块、空心砖墙体的优势[J].砖瓦,2007,(8) :61-63

[5] 徐凌,张钧.页岩多孔砖多层节能住宅体系应用[J].国外建材科技,2005,26(1) :85-86