保溫材料在建筑外墻中的應(yīng)用

夏冬 王子國

摘 ? 要：最近這幾年，我國建筑事業(yè)發(fā)展突飛猛進，外墻保溫是每項建筑工程都的必備施工環(huán)節(jié)，相應(yīng)技術(shù)也在不斷進步，研發(fā)出來的保溫材料效果在不斷提高。外墻保溫技術(shù)隨著時間的推移，經(jīng)歷了外墻內(nèi)保溫、夾層保溫以及外墻外保溫這幾個階段，文章著重論述的是外墻外保溫材料的研究和相關(guān)應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：保溫材料;建筑外墻;應(yīng)用

1 ?引言

我國社會節(jié)能處于日益緊迫的大背景下，不管是新建建筑還是原有建筑都要符合節(jié)能減排標準。然而，近年來國內(nèi)發(fā)生多起由于外墻保溫材料起火所導(dǎo)致的火災(zāi)事故，給外墻保溫行業(yè)帶來了一定的負面影響。因此，如何在保證消防安全的情況下，最大程度上減少建筑能耗成為外墻保溫行業(yè)的一大難題。

2 ?保溫材料在建筑外墻中的應(yīng)用

2.1 ?泡沫玻璃

泡沫玻璃是以各種礦物廢渣、助熔劑、發(fā)泡劑等添加劑為原料，在模具中，經(jīng)過預(yù)熱、熔融、發(fā)泡等工藝制成的多孔玻璃材料。泡沫玻璃中均勻分布著大量的微小氣孔，氣孔率可達50%～95%。泡沫玻璃具有容重低、導(dǎo)熱系數(shù)小、耐腐蝕性強、熱學(xué)性能穩(wěn)定、使用壽命長等優(yōu)點，同時具備隔熱、隔音、防火的優(yōu)點，可用作建筑保溫材料。近些年，利用固體廢棄物制備泡沫玻璃被人們廣泛關(guān)注，以廢玻璃粉和高爐渣為原料，采用“一步粉末燒結(jié)法”制備出了高性能泡沫玻璃。利用鉬尾礦為主要原料，添加碳粉作為發(fā)泡劑，制備出的泡沫玻璃導(dǎo)熱系數(shù)為0.089W/（m2·K），密度為0.2kg/m3。

2.2 ?酚醛泡沫

酚醛泡沫是以酚醛樹脂為基體，添加發(fā)泡劑、表面活性劑和固化劑等，使發(fā)泡劑均勻的分散在樹脂中而得到的泡沫材料。酚醛泡沫有著“保溫材料之王”的美譽，具有閉孔率較高的氣孔結(jié)構(gòu)，這些氣孔之間不連通，使其具有導(dǎo)熱系數(shù)低和密度小的特點。同時，酚醛樹脂屬于難燃型保溫材料，燃燒時與聚苯板不同，無熔融滴落物，且產(chǎn)生煙氣量較少。然而，酚醛泡沫存在脆性大、易開裂、表面易粉化的缺點，在一定程度上制約了酚醛泡沫的應(yīng)用。研究人員在酚醛泡沫中添加增韌劑可以起到增韌效果，改善酚醛泡沫的脆性。使用乙二醇酸酯作為阻燃增韌劑制得了改性酚醛泡沫，發(fā)現(xiàn)改性酚醛泡沫機械性能高于未改性的酚醛泡沫，且改性酚醛泡沫具有更好的阻燃性能。

2.3 ?巖棉板

巖棉板外墻外保溫系統(tǒng)，主要以經(jīng)擺錘法生產(chǎn)的憎水型巖棉板為保溫隔熱層材料，采用粘、釘結(jié)合工藝與基層墻體連接固定，并由抹面膠漿和增強用玻纖網(wǎng)布復(fù)合而成的抹面層以及裝飾砂漿飾面層或涂料構(gòu)成的不燃型建筑節(jié)能保溫系統(tǒng)。該系統(tǒng)具有導(dǎo)熱系數(shù)低、透氣性好、燃燒性能級別高等優(yōu)勢，可應(yīng)用于新建、擴建、改建的居住建筑和公共建筑外墻的節(jié)能保溫工程，包括外墻外保溫、非透明幕墻保溫和EPS外保溫系統(tǒng)的防火隔離帶。外墻巖棉板的規(guī)格多樣，厚度有5cm、7cm和8cm，針對國家75%的建筑節(jié)能要求，一般采用5～6cm的巖棉板。

2.4 ?空絕熱板

真空絕熱板是一種新型的復(fù)合保溫材料，由填充芯材、阻隔膜和引氣劑復(fù)合而成，板內(nèi)呈真空狀態(tài)，真空結(jié)構(gòu)和填充芯材為真空絕熱板提供理想的絕熱性能。絕熱真空板的導(dǎo)熱系數(shù)可達0.015W/（m2·K），約為普通保溫材料導(dǎo)熱系數(shù)的1/10，而厚度僅為普通保溫材料的1/7～1/4，使用如此薄的真空絕熱板不但可以減輕墻體結(jié)構(gòu)的承重負擔，而且還可以大幅提高室內(nèi)的保溫性能，同時可以節(jié)省大量的空間。其中，絕熱真空板的芯材作為骨架支撐真空絕熱板，是影響導(dǎo)熱系數(shù)的關(guān)鍵因素。芯材一般選擇多孔介質(zhì)材料，如氣凝膠、玻璃纖維和聚氨酯泡沫等。

2.5 ?聚苯板

聚苯板可分為模塑聚苯板（EPS）和擠塑聚苯板（XPS）。模塑聚苯板是以聚苯乙烯為原料，添加發(fā)泡劑，在模具中加熱發(fā)泡成型的保溫板材。發(fā)泡使得模塑聚苯板具有大量微小空隙結(jié)構(gòu)，因而模塑聚苯板導(dǎo)熱系數(shù)較低，約為0.040W/（m2·K）。模塑聚苯板價格低廉，從20世紀80年代進入我國，目前在我國保溫市場上應(yīng)用廣泛，并具有較好的社會和經(jīng)濟效益。擠塑聚苯板是由聚苯乙烯及其添加劑經(jīng)擠壓而得到的具有均勻表皮和大量閉合孔隙結(jié)構(gòu)的板材。與模塑聚苯板相比，強度和保溫性能都有較大提高。浸水狀態(tài)下，其強度和保溫性能幾乎沒有改變，在建筑隔熱、保溫等方面應(yīng)用廣泛。擠塑聚苯板和模塑聚苯板均有一個共同的缺點，防火等級與無機保溫材料相比較低。聚苯板所在的環(huán)境達到一定溫度時，便會產(chǎn)生熔滴，同時燃燒時會產(chǎn)生大量有毒有害氣體。因此，近年來研究人員對于聚苯板的研究集中在改善其燃燒性能。

3 ?建筑外墻保溫材料的發(fā)展方向

3.1 ?防火型材料

在近幾年當中，由于建筑外墻保溫材料引發(fā)火災(zāi)事故的問題偶有發(fā)生，使得外墻保溫材料的應(yīng)用安全性逐漸被人們所關(guān)注，也正因如此，相關(guān)領(lǐng)域?qū)τ谕鈮Ρ夭牧戏矫娴姆阑鹦阅苓M行了深入的研究，并誕生了一系列的防火保溫材料。目前國內(nèi)較為常見的防火保溫材料主要有膨脹蛙石制品以及巖礦棉板等，這些材料在無機材料防火等級上都為A級，但在部分性能方面卻無法達到建筑外墻保溫施工的相關(guān)要求，雖然有機材料的綜合性能較強，但防火性能不高，所以，還需要對具有良好防火特性和使用性能的外墻保溫材料進行研發(fā)。

3.2 ?保溫裝飾一體化外墻板

由于環(huán)境與能源問題日益突出，因此，很多領(lǐng)域都開始考慮環(huán)保與節(jié)能問題。建筑行業(yè)外墻結(jié)構(gòu)的熱損非常大，并且很多熱損都留在了外墻保溫材料中，沒有辦法對其進行回收。為了滿足資源節(jié)約型和環(huán)境友好型社會的建設(shè)，并遵循國家《墻體材料革新“十五”規(guī)劃》，節(jié)能型材料成為重點研究的項目。傳統(tǒng)的保溫材料因為遇熱很容易出現(xiàn)裂縫、褪色等問題，因此，在建筑施工時通常將保溫與墻體裝飾分開進行，以使墻體達到美觀的效果。但是因為額外裝飾又會造成大量的能源浪費，因此，研究與開發(fā)保溫裝飾一體化外墻板已成為建筑行業(yè)未來發(fā)展的方向與要求，這種材料克服了保溫系統(tǒng)裝飾性差等缺點，性價比較高，具有廣闊的發(fā)展前景，是未來建筑外墻保溫材料領(lǐng)域的發(fā)展趨勢。

3.3 ?新型阻燃劑

國內(nèi)用于外墻保溫系統(tǒng)的無機保溫材料主要是玻璃棉和巖棉。無機材料雖然防火性能優(yōu)異，但還存在著吸水量大、板材拉拔強度不高、抗風能力弱、節(jié)能效果差、板材濕密度大等問題。目前使用的有機保溫材料，通過在材料內(nèi)部添加有機化合物阻燃劑可以很好地提升材料的阻燃性能，但是該阻燃劑受高溫揮發(fā)時會產(chǎn)生大量有毒濃煙，不僅增加了生產(chǎn)成本，還對人身造成了嚴重的安全隱患，同時還會對環(huán)境造成污染。歐美等國家基本上采用氮氣或其化合物的添加劑來進行阻燃，揮發(fā)后更為環(huán)保，對人的威脅性也更低。因此，我們還要研究開發(fā)新型阻燃劑來提高外保溫系統(tǒng)的防火性能，該新型阻燃劑不僅要滿足價格低廉方面的要求，還要能夠在高溫揮發(fā)后產(chǎn)生盡可能少的有毒氣體。

4 ?結(jié)語

總之，建筑外墻保溫材料的使用范圍在不斷擴大，這樣有利于構(gòu)建資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會，而且推廣保溫材料已經(jīng)成為我國資源節(jié)約的重要措施。這就需要企業(yè)提高對相關(guān)工作的重視程度，在工作中多使用節(jié)能的材料，使我國的建筑節(jié)能以及材料發(fā)展朝著更加專業(yè)的方向前進。

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