文章作者：朱海霞 （Poraver公司實驗室工程師） 張琳 （龍湖科技北京實驗室主任） 王光華 （馬科姆公司北京代表處首席代表） 摘要：與膨脹珍珠巖、陶粒等傳統輕質填料相比，德國Dennert Poraver 有限公司生產的Poraver®玻璃微珠具有質輕、抗壓強度高、吸水率低、粒徑分級全面、環保等特點，在瓷磚粘接劑、輕質抹灰、自流平等干混砂漿產品中有良好的應用前景。本文對該產品的性能做了簡單的應用介紹，并比較了Poraver®玻璃微珠與膨脹珍珠巖的性能差異。 關鍵詞：輕質填料；Poraver®玻璃微珠；新型材料 Application of a new lightweight filler Poraver® in drymixed mortar Abstract：Compared with the traditional light fillers such as expanded perlite and ceramsite, Poraver® glass grains manufactured by Dennert Gmbh have the properties like lightweight, highly pressure resistant, lower water absorption, many available grain sizes, environmental friendly, and so on. It has a good prospect of development and utilization in tile adhesive, plaster, self-levelling mortar and some other kinds of drymixed mortar products. This paper will talk about the applications of Poraver®, and compare the differences between Poraver® and expanded perlite. Key words: lightweight filler，Poraver® glass grains，new building material 1、前言 現階段，干混砂漿中常用的幾種輕質填料如下： 膨脹珍珠巖：是用優質酸性火山玻璃質巖石，經破碎、烘干、投入高溫焙燒 爐，在1000~1300℃下加熱，使其瞬時體積膨脹4~30倍而成的一種輕質絕熱保溫材料。 膨脹蛭石：是蛭石礦精選后，經烘干后在900~950℃高溫下急劇受熱，層間自由水迅速氣化，使蛭石的鱗片層間產生大量蒸汽而迫使其沿垂直于解理面的方向產生膨脹而成的一種輕質絕熱材料。膨脹蛭石屬不耐酸物質，且電絕緣性能不好。 陶粒：是由黏土、泥質巖石（頁巖、板巖等）、工業廢料（粉煤灰、煤矸石）等為主要原料，經加工、熔燒而成的顆粒狀陶質物。具有渾圓狀外形，外殼堅硬且有一層隔水保氣的栗紅釉層包裹，內部多孔，呈灰黑色蜂窩狀。 聚苯顆粒：是由廢聚苯乙烯泡沫粉碎而成的一種輕質填料。質輕但易燃。 歐美等發達國家在漿體、干混砂漿等領域的研究與應用方面起步較早，技術較為成熟，并且非常重視材料工業的環保問題。其中德國Dennert Poraver 有限公司生產的Poraver®玻璃微珠是一種用100%再生玻璃制造而成的新型環保輕質填料，微珠直徑從0.04mm至16mm，在砂漿及其他產品中有著廣泛的應用。 2、不同輕質材料的物理性能對比 表1是不同輕質材料在導熱系數、堆積密度等方面的物理性能對比。 表1 Poraver®與其他輕質填料的性能指標對比
由表1可以看出，就材料本身的導熱系數來說，EPS顆粒是最低的，不到 0.05W/mk，其次是珍珠巖、蛭石和Poraver®玻璃微珠。膨脹黏土的導熱系數最高，在0.1W/mk以上。 就可燃性而言，除了EPS顆粒不具有防火性，其他幾種輕質材料均為不燃材料。 堆積密度：EPS顆粒的堆積密度最低，15-50kg/m3，其次為膨脹珍珠巖，堆積密度為39-95 kg/m3；膨脹黏土和Poraver®的堆積密度偏高。 抗紫外線穩定性：無機材料膨脹珍珠巖、蛭石、膨脹黏土和Poraver®均有抵抗紫外線的能力，而EPS顆粒不具有抗紫外線穩定性。 顆粒表觀：膨脹珍珠巖為不規則顆粒，有棱角且表面粗糙；膨脹蛭石為褐色或金黃色片層狀顆粒，表面暗淡粗糙；EPS顆粒為圓潤的球形顆粒，表面光滑易產生靜電；膨脹黏土為球形顆?；驂核樾皖w粒，表面粗糙；Poraver®玻璃微珠是規則的球形顆粒，表面有微孔。 抗壓性：膨脹珍珠巖易碎，抗壓性很差；其次是蛭石和EPS顆粒；Poraver®玻璃微珠具有高的抗壓性，而膨脹黏土的抗壓性是最高的。 體積吸水率：膨脹珍珠巖的體積吸水率最高，根據致密程度不同，從50%到70%；膨脹蛭石同樣體積吸水率在50%到70%之間；膨脹黏土為5%到15%；EPS顆粒和Poraver®玻璃微珠的體積吸水率都較低，分別是1-2%和5-7%。 綜合各方面的物理性能，膨脹珍珠巖、膨脹蛭石、EPS顆粒及膨脹黏土都有著這樣那樣的劣勢，而Poraver®玻璃微珠在堆積密度低的情況下，仍能提供高的抗壓性、低的吸水率和導熱系數，抗紫外線穩定性、不燃等性能。 更由于玻璃微珠的密度低，作為填料，可以降低新拌砂漿的密度從而大幅度提高體積產出率，下面以一個簡單的瓷磚膠為例，見表2。 表2 Poraver®玻璃微珠的加入對瓷磚粘接劑產出率的影響
由表2可以看出，添加10%（wt）Poraver®的濕砂漿的密度是沒有添加Poraver®微珠的濕砂漿的79%，體積產出率是其1.475倍，而添加20%（wt）Poraver®的濕砂漿的密度只有空白濕砂漿的69%，相應體積產出率是其1.7倍。體積產出率的增加無疑可以降低砂漿的成本。 3、Poraver®玻璃微珠與膨脹珍珠巖對比 目前我國膨脹珍珠巖的年產量已超過400萬m3，占我國保溫材料年產量的5%左右，是國內使用最為廣泛的一類輕質保溫材料。據有關部門統計，目前我國膨脹珍珠巖在市場上的應用比例為建筑工程約60%，熱管道保溫約30%，裝飾材料約10%，故主要還是用于建筑節能和設備及管道保溫。 盡管珍珠巖廣泛地應用于各個領域，是一個方興未艾的工業，但由于珍珠巖作為保溫材料自身的質量缺陷，使用后容易產生嚴重的質量通病。使用珍珠巖做的隔音層、保溫層、隔熱層，普遍出現裂紋、空鼓、強度低等現象，并且整體性能差。 鑒于膨脹珍珠巖應用的普遍性，和其性能上出現的種種缺陷，我們將可以替代膨脹珍珠巖的新型輕質材料Poraver®玻璃微珠與其進行以下對比。 3.1 原材料的對比 膨脹珍珠巖是由珍珠巖經過破碎，預熱，瞬時于1200℃烘燒制成。珍珠巖作為天然礦產的一種，雖然在我國十多個省、自治區發現40多個采礦點[1]，儲量尚屬豐富，但屬于消耗類不可再生資源。 Poraver®玻璃微珠原料來源于生活日用玻璃，經回收、篩選、破碎、融化膨脹、噴霧干燥、粒徑篩分等工藝過程制成?；厥赵倮玫娜沼貌Ａэ@然更加環保，取材更加方便。 3.2 表觀狀態及物理性能的對比 膨脹珍珠巖為不規則白色或乳白色顆粒，表面粗糙、開孔、質量吸水率高達300%。正因為其表面多孔，在使用到砌筑砂漿和抹灰材料中攪拌時，水分會帶著膠凝材料浸入膨脹珍珠巖的空心結構，填充其空腔，使材料干燥后失去其保溫效果[2]。 Poraver®玻璃微珠為白色表面光滑的球形顆粒，由于內部的孔洞為封閉孔洞，吸水率在40%以下。 圖1 膨脹珍珠巖（左）和Poraver®玻璃微珠（右）表觀狀態對比（×15） 作為保溫材料使用的輕質填料，自身吸水率的高低對材料的導熱系數有著很重要的影響。由此可見，Poraver®玻璃微珠即使在吸收一部分水之后，其導熱系數也不會像膨脹珍珠巖一樣，損失很大。 另外珍珠巖顆粒粒徑分布寬，市售的產品很難做到粒徑分級明確，而Poraver®的產品可以通過嚴格的尺寸篩分，進而得到不同粒徑的產品，通過級配可以應用到不同領域。 3.3內部結構對比 我們知道膨脹珍珠巖是珍珠巖礦砂經破碎、烘干、投入高溫焙燒爐，在1000~1300℃下加熱，使其瞬時體積膨脹4~30倍而成的一種輕質多孔保溫材料。膨脹珍珠巖不僅表面粗糙，內部空洞也是蜂窩狀結構。 即使是閉孔膨脹珍珠巖，使珍珠巖表面熔融，氣孔封閉，內部仍然是保持蜂窩狀結構不變的[3]。也就是說一旦整體被破壞，表面的封閉狀態即不復存在，仍然有很高的吸水率。 Poraver®玻璃微珠雖然表面是粗糙的，但是內部的孔洞是密封的，如圖2所示。即使顆粒有破碎，仍有封閉的空洞，可以阻止過多水分的滲入，這也是其吸水率較低的原因之一。 圖2 Poraver®玻璃微珠斷面 3.4與水泥漿料的和易性對比 由于膨脹珍珠巖與Poraver®玻璃微珠的表面均為粗糙帶孔的，所以容易被水泥漿料包裹。有實驗表明[3]，保溫砂漿中膨脹珍珠巖的摻量越多，密度反而增大。這是因為膨脹珍珠巖本身易碎，摻量越多，在攪拌過程中由于擠壓就越容易破碎，對保溫漿料的性能影響較大。一旦延長攪拌時間，破碎的珍珠巖會釋放出本身吸附進去的水分，使漿體離析，破壞濕砂漿體系的原有性能。 Poraver®玻璃微珠球形顆粒并且強度高，再攪拌過程中不易破碎，可以通過機械攪拌充分的與膠凝材料混合，并且吸附水分不會由于破碎而釋放，保證在高的水灰比條件下濕砂漿有良好的施工性。 3.5 強度對比 膨脹珍珠巖自身強度低，作為輕質填料加入砂漿后，在機械攪拌過程中極易破碎，珍珠巖的結構被破壞，引起體積縮小，也會導致保溫材料的保溫效果的損失。此外，由于膨脹珍珠巖顆粒的表面積較大，且吸水率高，使用時需要加入大量的攪拌用水，會使砂漿和抹灰材料在干燥后有不同程度的強度損失，這是膨脹珍珠巖的又一缺點。 Poraver®玻璃微珠有著很高的抗壓強度，攪拌、施工過程不易破碎，即使破碎，由于內部的空腔不是連續的，封閉個體，所以吸水率低，有效的保留保溫效果的同時，提供高的耐壓強度和粘結強度。 4、Poraver®玻璃微珠在干混砂漿中的應用 由于Poraver®玻璃微珠輕質、高強度等性能，通過選用不同規格的玻璃珠，可以改善砂漿的許多性能，如： 降低濕砂漿的比重，增加砂漿體積產出量，提高施工性能，便于砂漿在途中和施工現場的運輸。減少砂漿的熱傳導，提高吸音能力，降低彈性模量從而提高材料的柔性，等等。下面就對玻璃微珠在干混砂漿產品中的應用做一簡單介紹。 4.1 Poraver®玻璃微珠在瓷磚粘接劑中的應用 瓷磚粘接劑是粘結瓷磚的水泥基粘結材料，亦稱瓷磚膠，是干粉砂漿中最為主要的品種之一。瓷磚膠的薄漿施工工藝要求薄至僅1.5mm的粘結膠層亦可以產生足夠的粘結力，能大幅度降低材料使用量[4]。 加入Poraver®玻璃微珠的瓷磚粘接劑，有明顯的滾珠效果，從而使現場施工更加快捷簡便； 低密度的玻璃微珠加入到瓷磚粘接劑中，降低濕砂漿的密度，提高體積產出率； 能有效降低砂漿的彈性模量，從而使砂漿柔性更高； 由于Poraver®玻璃微珠的表面是粗糙的，如圖3所示，與水泥的粘結性好，從而提高砂漿的拉伸粘結強度。 圖3 1-2mm粒徑的Poraver®玻璃微珠照片（×60） 4.2Poraver®玻璃微珠在填縫劑中的應用 填縫劑是用來填滿貼在墻壁或地板上的瓷磚或天然石材之間的接縫材料。它要求提供美觀的表面和飾面磚之間的粘結、防滲等。優質的瓷磚填縫劑還能夠減小整個墻壁或者底板覆蓋材料的內應力，保護瓷磚基層材料免受機械損壞和水滲透進整個建筑所帶來的負面影響。 Poraver®玻璃微珠吸水率低，所以可以減少收縮率和裂紋形成。同時由于內部是封閉孔，所以有一定抗菌性，使用在浴室、游泳池、噴水池等場所，在南方等潮濕的環境中，可以有效的防止瓷磚接縫處滋生細菌、酶化。 4.2 Poraver®玻璃微珠在抹灰砂漿中的應用 凡是涂抹在建筑物或建筑物構件表面的，以指定厚度在墻壁和頂棚上施涂一層或者多層砂漿，并且硬化后才獲得最終特性的砂漿稱為抹灰砂漿。抹灰干粉砂漿的灰漿要求其有良好的和易性，容易抹成均勻平整的薄層，便于施工。還要有較高的粘結力，砂漿層要能與底面粘結牢固，長期使用不致開裂或脫落等性能。一般情況下還應該具有可機械噴射施工的性能。[5] Poraver®玻璃微珠圓潤的形狀可以在砂漿施工過程中起到滾珠效果，使施工過程更加流暢、快捷。0.1~0.3mm的粒徑，完全可以用于機械噴射施工。 我們知道引起墻體產生裂縫的因素很多，若所有應力（墻體收縮產生的應力、砌筑砂漿和抹灰材料產生的應力以及由溫差產生的應力等等）聚集起來，再加上砂漿材料過硬的缺陷，可能會引起墻體大裂縫的產生。對輕質砌塊而言，其砌筑砂漿和抹灰材料的保溫性能優于砌塊的保溫性能，即所謂的“硬底軟面”，意味著在墻面上越往外的抹灰層的強度應當略低于或最多與它所接觸的基層強度一致，相對于輕質砌塊，合適的砂漿只可能是與其相匹配的輕質砂漿[2]。而加入Poraver®玻璃微珠的輕質砂漿所具有的良好的保溫性能避免了所謂的“冷橋”效應，減少了裂縫的產生。 吸音板的吸音機理是材料內部有大量微小的孔隙，聲波沿著這些孔隙可以深入材料內部，與材料發生摩擦作用將聲能轉化為熱能。由于玻璃微珠本身的多孔結構，加入一定級配的微珠制成的抹灰砂漿，具有良好的吸音效果。 4.3 Poraver®玻璃微珠在砌筑砂漿中的應用 砌筑砂漿是用于粘結各種磚，如具有低吸水性的紅黏土磚、具有強吸水性的灰砂磚和加氣輕質混凝土磚，起著構筑砌體、傳遞載荷的作用，是砌體的重要組成部分[6]。因此與抹灰砂漿不同，砌筑砂漿對強度是有更高的要求的，因此砌筑砂漿在滿足具有優異的施工和易性及粘結能力、優異的保水性、干縮率低等要求外，還應具有膠凝后剛中帶韌的力學性能。 Poraver®玻璃微珠作為輕質填料的砌筑砂漿，微珠本身抗壓強度高，不僅可以提供隔熱保溫效果，而且體積產出率高，材料不可燃，提高建筑安全性。 4.4 Poraver®玻璃微珠在自流平砂漿中的應用 自流平砂漿是在不平的基底上（例如砂漿層或者將要翻新的表面）使用，提供一個合適的、平整的、光滑的和堅固的鋪墊基底，以架設各種地板材料。它應具有快速凝固和干燥的特性，以使地板材料在數小時后就可以在硬化砂漿上施工。也應該能夠與各種基底粘合，并且具有低收縮率、高抗壓強度和良好的耐磨損性。 Poraver®玻璃微珠是非常圓滑的球形，作為輕質填料，可以很好的改善砂漿的施工效果，對于自流平來說，滾珠效果使得自流平砂漿擁有更好的流平性，并且玻璃珠自身具有足夠的強度。含水量低使得地面在施工后一天即可使用，并且干燥過程中不易收縮開裂。 4.5 Poraver®玻璃微珠在裝飾砂漿中的應用 裝飾砂漿可廣泛替代涂料而用做建筑物外墻裝飾的替代品，不需光滑的基層，是建筑物立面涂層材料，可以作為最終裝飾，無需再進行其他油漆處理[7]。它應具有呼吸性和耐候性，具有無機礦物材料特有的耐久性，能持久保護墻面不受潮濕和氣候的影響，通過不同的工具進行施工，其顏色等變化多，能在一定使用厚度下預防裂縫的產生。 Poraver®玻璃微珠對顏料有很好的浸潤性，易上色。因此將其加入裝飾砂漿中可以起到很好的裝飾效果。 另外微珠耐候、耐紫外線、抗收縮、防霉防菌等特性，也可以滿足裝飾砂漿在外墻裝飾中的要求。 5、結論 綜上所述，Poraver®玻璃微珠是一種綜合性能優于膨脹珍珠巖、膨脹蛭石等的新型輕質填料。Poraver干粉砂漿系列的優點有：密度非常低，抗壓強度高，優異的保溫及隔音性能，耐化學腐蝕以及耐堿性等。Poraver干粉砂漿不易燃，抗風雨侵蝕，能阻止細菌和霉菌的繁殖，并且由于其非定型的玻璃結構，還可以防止矽肺病危害。它還可以改善粘合劑和填料特性，施工性能更優越、產量更高、令許多使用輕質填料的生產企業處理更方便。 無論是人工處理或者使用各類主要的連續攪拌機或攪拌給料泵，這種砂漿使用起來得心應手，快捷方便。 目前在歐洲市場，46%的Poraver®玻璃珠用于抹灰砂漿，29%用于瓷磚粘接劑和外墻外保溫系統，它不僅在干混砂漿中有著較好的應用，在涂料、混凝土、特種化工、型材、舊建筑翻新等領域也有著廣泛的應用。相信Poraver®玻璃微珠在國內的干混砂漿及其他相關領域會有很好的應用前景。 參考文獻 [1]管俊芳，陸琦，于吉順.珍珠巖的加工和綜合利用[J].IM&P化工礦物與加工，2003（4）：6~9 [2]劉偉華，羅淑湘.新型無機輕質絕熱材料——膨脹?；⒅榧捌鋺肹J].中國建材，2007（3）：88~89 [3] 楊曉華，陳傳飛，楊博等. ?；⒅榕c閉孔膨脹珍珠巖的性能比較[J].新型建筑材料，2009（4）：42~44 [4]王新民，薛國龍，何俊高. 干粉砂漿百問[M].北京：中國建筑工業出版社，2006：47~48 [5]王新民，薛國龍，何俊高. 干粉砂漿百問[M].北京：中國建筑工業出版社，2006：43 [6] 王新民，薛國龍，何俊高. 干粉砂漿百問[M].北京：中國建筑工業出版社，2006：40 [7] 王新民，薛國龍，何俊高. 干粉砂漿百問[M].北京：中國建筑工業出版社，2006：66
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