目录
一、课题研究的背景 ......................................................................2
二、课题研究的意义 ......................................................................3
三、课题研究的界定 ......................................................................4
四、课题研究的达成目标 ...............................................................4
五、课题研究的主要内容 ...............................................................5
六、课题研究的方法 ......................................................................5
七、课题研究的主要过程 ...............................................................6
1、原材料筛选 ..................................................................................6
2、保温板结构研究 ............................................................................6
3、物理性能研究 ................................................................................6
4、中试生产线设计 ............................................................................7
八、课题研究的果 .........................................................................7
九、研究中的反思成及今后的设想 ................................................7
《一种矿物棉环保胶泥粘接保温隔热板的研发与应用》课题结题报告
一、课题研究的背景
能源危机是人类面临的重大问题之一，节能已经成为全社会的广泛共识，收到越来越多的重视。尤其是随着低碳经济的观念的提出，各国政府亦相继出台了相应的发展节能减排政策。在我国，节能减排已确定为一项基本国策，随着民用建筑数量不断增加，民用建筑运行能耗增长迅速，未来随着经济的发展和城镇化进程的不断加快，人民生活水平的日益提高，这种快速增长的态势仍将持续一段时间。而在工业化的推动下，工业行业能效水平提升较快，工业领域节能潜力下降，未来建筑领域将承担越来越大的节能减排任务。然而我国量大面广的既有建筑中，很多达不到建筑节能设计的要求，仍有一定数量的新增建筑节能不达标。大多数建筑单位建筑面积能耗为气候相近的发达国家的3~5倍，这将给社会带来沉重的能源负担。在一般性建筑中，通过围护结构的散热量最高可达建筑砽能耗的72%，空气渗透热量损失最大时可达建筑使用能耗的28%。2013年，我国建筑能耗约占全社会总能耗的39%，其中最主要的是采暖和空调，占20%。由此可见提高建筑围护结构的保温隔热性能，也是建筑节能的关键之一。
对于房屋建筑而言，从能源流失的角度来看，围护结构的热量流失比达57~77%左右。在围护结构中，窗体和外墙流失能量的比重都比较大，大约为30%左右，因此窗体节能和外墙保温节能是重点。当前，住建部提倡重点推广的主要保温形式为外墙外保温，因此外墙外保温体系产品也受到了大范围推广，具有广阔的市场发展前景。
二、课题研究的意义
目前，建筑外墙以及屋面的保温板材料大多使用有机材料，如挤塑聚苯板（XPS板）、膨胀聚苯板（EPS）、硬泡聚氨酯板（PUSP）等。由于有机材料易燃，着火后不易扑救，并产生大量有毒有害气体，会造成严重的人员伤亡和财产损失，有机保温材料的着火危险性存在于外墙保温施工前的材料存放、施工中的交叉作业以及使用后的整个建筑寿命中，安全隐患是长期的。目前，市场上的无机保温板多数是将无机材料（如矿渣棉、岩棉、玻璃棉等）作为板材的填充料，生产出来的板材虽然防火性能较好，但是由于整体较软，且松散。在作为屋面材料时，施工过程中极易被踩压损坏，降低保温效果和屋面安全性；而作为墙体保温材料使用时，安装过程中抗风较差，且吸水量高，遇恶劣（大风大雨）天气，极易脱落，造成安全事故。
故此，研发一种具有重量轻、成本低、结构性能好、耐热性及耐火性好、使用寿命长、有利于环保、可直接用于结构上的一种矿物棉胶泥粘结保温成品板，以取代目前建筑市场中常用的有机材料保温板及一些单一无机保温材料板，是十分必要的。
本课题的研究以广西建工集团第三建筑工程有限责任公司以及广西科技大学为主要研究力量，通过申请课题，与保温隔热板生产厂家等单位联合，发挥各自的优势，组成产、学、研的研究团队，团结协作，研究出了具有重量轻、成本低、结构性能好、耐热性及耐火性好、使用寿命长、有利于环保、可直接用于结构上的一种矿物棉胶泥粘结保温成品板，可通过在基板面层根据使用要求进行粘贴各种饰面材料，做为隔热板、吊顶、轻质墙板、门芯板和墙面保温板使用。
三、课题研究的界定
矿物棉是指：由矿物原料制成的蓬松状短细纤维。具有不燃、不霉、不蛀等性能。可做成毡、毯、垫、绳、板等。用作吸声、减震、隔热材料。将天然岩石或冶金矿渣在冲天炉或池窑等设备内熔化后，用喷吹法或离心制取。
矿物棉喷涂系统是指：将纤维专用喷涂棉与配套胶黏剂经过专用纤维喷涂设备喷涂于建筑及机车、船舶等基体表面，无需吊挂件、支撑等，经自然干燥后形成具有一定强度和厚度的无接缝、整体稳定密闭的喷涂层。该喷涂层呈现弹性的自然纹理和纤维质地，具有保温隔热、减振隔音、吸声降噪、A级防火的杰出功能，施工高效快捷，尤其适合异性复杂结构，颜色可根据设计要求。
四、课题研究的达成目标
以矿物棉为主要材料，加以胶泥粘接，通过科学的结构设计，研制出一种具有重量轻、成本低、抗压强度高、耐水性及耐火性能好、使用寿命长、隔热性能佳、有利环保等明显优势，推广前景广阔的矿物棉胶泥粘接保温隔热板。
五、课题研究的主要内容
采用矿物棉为主要材料，以特制的环保胶泥为粘接剂，把矿物棉纤维粘制成为喷胶棉。喷胶经齿轮摆锤摆动折叠成布绵，棉层厚薄均匀，并形成多层垂直交叠结构，后经差速压辊打褶使纤维折叠交叉乱向交错压在一起，从而使矿物绵不出现棉质分层的现象。打褶压制后的矿物棉板养护脱模后，经切断或裁边，进入自动包装线，包装入库，最后制成以矿物为主要材料研制一种新型保温隔热板材。
通过本课题研究实施所获得的主要创新内容如下：
（1）利用水玻璃与氟硅酸钠、滑石粉等制作出环保胶泥，对矿物棉进行喷洒，提高矿物棉纤维本身的硬度，并根据所需板块空隙率，通过双向压力机压制成板块，使矿物棉形成一种蜂窝状，有一定强度、刚度的结构板。矿物棉作为结构材料使用，区别于现有板材中，矿物棉作为填充材料等使用。
（2）制成的矿物棉板面层可根据使用要求进行粘贴各种失眠材料，作为隔热板、吊顶板、轻质墙板、门芯板和墙面保温板等，用途十分广泛。
六、课题研究的方法
本课题的研究主要通过实验法来进行研。通过对不同的材料进行组合试验并其各种物理性能，最终选出最佳的组合材料。然后，根据最佳组合材料的各种物理性能来研究制作工艺，通过对各种制作工艺进行试验，确定最佳施工工艺。
七、课题研究的主要过程
1、原材料筛选
对预先选择的材料、备选材料进行理化成分分析，选定合适的原材料；按选定的原材料的理化成分，先在理论上计算研究粘结胶泥配合比。
2、保温板结构研究
根据板的用途、喷胶方法、压制方式来研究板的结构以及喷胶程度。
3、物理性能研究
矿物棉环保胶泥粘接保温隔热板基本力学性能试验研究包括：抗拉强度、压缩强度、导热系数、断裂弯曲负荷等4项，并判定力学性能是否符合要求。
通过对矿物棉环保胶泥粘接保温隔热板的试验研究，要了解其以下特点：
①板材抗压强度及破坏时的脆性; ②板材断裂弯曲负荷; ③板材的导热系数测定。
4、中试生产线设计
选取矿物棉环保胶泥粘接保温隔热板的最佳制备过程参数、最优配合比，对保温板进行中试试验。需要结合粘接胶泥的喷胶方式、喷胶程度、压制程度、板块结构的参数优化等问题完成矿物棉环保胶泥粘接保温隔热板的稳定生产工艺。
八、课题研究的成果
本课题实施完成后，课题组对其综合效果进行了深入分析，对照合同约定的相关考核要求已全部满足，具体如下：
（1）研制出了一种新型的矿物棉环保胶泥保温隔热板，并达到了预定指标的要求；
（2）已获得国家发明专利1项，专利名称《一种岩棉胶泥粘接保温隔热板》，专利号：ZL201210405850.0。
（3）在专业刊物上发表论文1篇：欧阳力業，杨和源。一种轻质高强、保温隔热的矿物棉板研制及应用[J].工程技术，2016,03:261。
（4）制定了企业标准1项：高强保温隔热矿物棉板的制作。 （5）与广西增钱门业有限公司合作，建立了1条年生产规模500万元的矿物棉环保胶泥保温隔热板生产线，并将40mm厚保温隔热板每平米控制在12元，20mm厚防水保护层板每平米控制在9元。
九、研究中的反思及今后的设想
目前，国内对矿物棉保温产品的使用越来越广泛，主要是使用岩棉板、岩棉毡、玻璃棉板、玻璃棉毡等作为建筑的保温隔热层或吸音墙。随着越发多的高层外墙保温火灾的发生，对于矿物棉外保温技术的研究也愈来愈多，主要研究矿物棉作为保温墙体、吸音墙体填充材料的使用。矿物棉材料与常规的保温材料相比，具有不燃性，并具有良好的吸声性，但其单独使用时容易分层剥落。目前对将矿物棉板单独制作成结构板使用的研究较少，因此研究如何加强矿物棉材料的整体性，使其具有一定的强度、刚度，是建筑材料行业应考虑的重要环节。通过本课题研究取得的成果表明，可以采用特制的胶泥对矿物棉进行喷胶处理，能够增强矿物棉制品的强度、刚度，起到增强其整体稳定性的作用。但目前的研究尚不够全面，后续可针对此问题开展专题深入研究。
此外在保温隔热板中掺入珍珠岩或陶粒会给环保胶泥粘结保温隔热板生产线带来一些问题，如缺少珍珠岩或陶粒的送料和计量装置；缺少喷胶程度控制和计量装置；生产保温板时底部压制力度与掺入珍珠岩或陶粒时保温板中部压制力度不同；喷胶力度对珍珠岩或陶粒的均匀分布性的影响等。这些问题已经通过另增加陶粒送料装置和计量装置，喷胶控制装置得到解决。由于课题经费有限，下一步的研究工作需要在充足经费的前提下，考虑大规模生产工艺的改进。
