建筑材料學(xué)職稱范文建筑外墻外保溫材料發(fā)展現(xiàn)

　　摘要：本文對(duì)不同的外墻外保溫材料的研究與應(yīng)用現(xiàn)狀進(jìn)行了闡述。無機(jī)保溫材料具有優(yōu)良的防火性能，是未來防火材料的一個(gè)重要發(fā)展方向。有機(jī)保溫材料，雖然存在防火缺陷，但其保溫系統(tǒng)施工方便，性價(jià)比高，應(yīng)加強(qiáng)其保溫系統(tǒng)的研發(fā)。文章同時(shí)提出重視建筑系統(tǒng)防火，而不是單純看保溫材料的燃燒性能等級(jí)。

　　關(guān)鍵詞：外墻外保溫材料,外墻保溫系統(tǒng),防火,系統(tǒng)防火

　　當(dāng)前，建筑師在選擇外墻外保溫材料時(shí)，常感覺國內(nèi)建筑外墻外保溫行業(yè)呈現(xiàn)比較混亂的狀況，一是市場上沒有成熟可靠的A級(jí)保溫材料可以使用，二是合格的A級(jí)保溫材料的產(chǎn)能嚴(yán)重不足，無法滿足房屋建設(shè)和開發(fā)的需要。這讓他們?cè)谶x材時(shí)變得左右為難。同時(shí)，建筑節(jié)能又是我國建筑業(yè)面臨的一個(gè)重要課題，建筑外保溫防火也形勢嚴(yán)峻。因此，對(duì)我國現(xiàn)有保溫材料發(fā)展現(xiàn)狀進(jìn)行梳理，根據(jù)市場需求開發(fā)A級(jí)不燃保溫材料，并對(duì)部分阻燃性能指標(biāo)尚不能完全滿足建筑防火安全需要的B1級(jí)材料，加強(qiáng)其相應(yīng)的外保溫系統(tǒng)的研發(fā)和應(yīng)用，都具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

　　一、我國外墻外保溫材料發(fā)展現(xiàn)狀

　　建筑外墻外保溫材料分類方法多種多樣，按材質(zhì)可分為無機(jī)保溫材料和有機(jī)保溫材料，不同的材料具有不同的優(yōu)缺點(diǎn)。

　　1、無機(jī)外墻保溫材料

　　1.1巖棉

　　巖棉是以玄武巖、輝綠巖為主要原料，外加一定數(shù)量的輔助料，經(jīng)過高溫熔融離心吹制成纖維狀的松散材料。具有良好的絕熱、隔冷、吸聲及穩(wěn)定的化學(xué)性能，有不燃、憎水率高、吸濕率低等特點(diǎn)。巖棉作為A級(jí)不燃材料，導(dǎo)熱系數(shù)在0.040W/(m﹒K)左右。但巖棉板抗拉強(qiáng)度低，國內(nèi)多數(shù)產(chǎn)品質(zhì)量離散性大，不符合外保溫要求。巖棉制品長期處于高溫高濕環(huán)境下時(shí)，本身強(qiáng)度會(huì)有明顯下降。當(dāng)外保溫系統(tǒng)做在含有施工水分的外墻上時(shí)，保溫材料在墻體干燥階段含濕量會(huì)增大，如果高溫同時(shí)出現(xiàn)，就可能影響保溫材料的耐久性。另外，巖棉粉塵對(duì)施工人員健康也有影響。

　　1.2玻璃棉

　　玻璃棉以石英粉、長石粉、方解石粉、純堿、硼砂為原料，由離心抽絲工藝生產(chǎn)的多孔結(jié)構(gòu)材料，具有密度小、導(dǎo)熱系數(shù)低、吸聲性能好、吸濕率低、耐腐蝕等特點(diǎn)，是一種優(yōu)良的絕熱、吸聲、過濾材料，防火等級(jí)為A級(jí)，導(dǎo)熱系數(shù)在0.038W/(m﹒K)左右。目前，我國規(guī)模化應(yīng)用與開發(fā)玻璃棉產(chǎn)品不足，產(chǎn)品品種規(guī)格只有幾十種，應(yīng)用范圍很窄。同國際80%以上應(yīng)用于建筑領(lǐng)域相比，國內(nèi)玻璃棉在建筑領(lǐng)域的應(yīng)用量差距較大。

　　1.3膨脹珍珠巖

　　膨脹珍珠巖是將天然珍珠巖礦石，經(jīng)過破碎篩選、高溫煅燒，使其體積急劇膨脹制得的多孔白色顆粒狀物質(zhì)，導(dǎo)熱系數(shù)0.028—0.048W/(m﹒K)，具有質(zhì)量輕、無毒害、隔熱性能好、不燃等優(yōu)良的物理化學(xué)性能及使用成本低廉的特點(diǎn)。但在墻體溫度變化時(shí)，易因吸水膨脹產(chǎn)生鼓泡、開裂現(xiàn)象，降低材料的保溫性能。另外，由于該材料多出于珍珠巖與水泥結(jié)合體，存在難以解決的強(qiáng)度與導(dǎo)熱系數(shù)之間的矛盾，這些給其作為建筑保溫材料帶來了致命的缺陷?，F(xiàn)階段，國內(nèi)膨脹?；渲閹r均采用電膨脹爐生產(chǎn)，由于存在產(chǎn)量低、生產(chǎn)成本和產(chǎn)品售價(jià)高等問題，很難解決建筑市場目前的供需矛盾。

　　1.4硅酸鈣

　　硅酸鈣保溫材料是一種以水化為主要成分并摻以增強(qiáng)纖維的保溫材料，具有體積密度小，耐高溫和強(qiáng)度大的特點(diǎn)。導(dǎo)熱系數(shù)0.055—0.062W/(m﹒K)，我國生產(chǎn)硅酸鈣絕熱材料原料豐富，但我國硅酸鈣制品易出現(xiàn)破損率高、回收率低，吸水率高等缺點(diǎn)。

　　1.5膨脹?；⒅?/p>

　　膨脹?；⒅槭且环N酸性玻璃質(zhì)熔巖礦物質(zhì)，經(jīng)過特種技術(shù)處理和生產(chǎn)工藝加工形成內(nèi)部多孔、表面?；忾]，呈球狀體細(xì)徑顆粒，具有優(yōu)異的絕熱、防火、吸聲性能，是一種高性能的新型無機(jī)輕質(zhì)絕熱材料。導(dǎo)熱系數(shù)0.028—0.048W/(m﹒K)，同樣，由于存在產(chǎn)量低、生產(chǎn)成本和產(chǎn)品售價(jià)高及施工復(fù)雜等問題，該產(chǎn)品很難解決建筑市場目前的供需矛盾。

　　無機(jī)保溫材料主要由天然礦物構(gòu)成，此類材料屬于不燃性材料，自身不存在防火安全性問題，是未來防火材料的一個(gè)重要發(fā)展方向。但是，普遍存在強(qiáng)度低、整體性差、吸水率高、凍融性差等問題，且制備工藝復(fù)雜，生產(chǎn)成本較高。因此，為利用無機(jī)保溫材料的優(yōu)良防火性能，尚需對(duì)其進(jìn)一步地探索與研究。

　　2、有機(jī)外墻保溫材料

　　2.1模塑聚苯乙烯泡沫塑料板

　　模塑聚苯(EPS)板是以含有揮發(fā)性液體發(fā)泡劑的可發(fā)膨脹性聚苯乙烯顆粒為原料，經(jīng)加熱發(fā)泡后，在磨具中加壓成型的具有微細(xì)閉孔結(jié)構(gòu)的泡沫塑料板材，化學(xué)性能穩(wěn)定，不降解，使用耐久性好。導(dǎo)熱系數(shù)長期穩(wěn)定，不隨時(shí)間改變。密度為18—22kg/m3時(shí)，導(dǎo)熱系數(shù)一般不大于0.038W/(m﹒K)，抗拉強(qiáng)度高。由于生產(chǎn)使用中不散發(fā)CFCs和HCFCs，不含營養(yǎng)物質(zhì)，不會(huì)滋生霉菌和微生物，施工和使用過程中對(duì)人體健康無害，可循環(huán)利用。目前，國內(nèi)關(guān)于EPS的研究主要集中在通過添加阻燃劑納米化工藝處理、設(shè)計(jì)聚合物的分子質(zhì)量、選擇特定比例組成的發(fā)泡劑及篩選具有調(diào)節(jié)聚合物分子間作用力的添加劑，將EPS的防火等級(jí)提高到B1級(jí)。摻加石墨的灰色EPS板可降低紅外線輻射傳熱，導(dǎo)熱系數(shù)≤0.032W/(m﹒K)，燃燒性能級(jí)別B1級(jí)。

　　EPS薄抹灰外墻外保溫系統(tǒng)是國內(nèi)外使用最普遍、技術(shù)上最成熟的外保溫系統(tǒng)。具有優(yōu)越的保溫隔熱性能、良好的防水性能及抗風(fēng)壓、抗沖擊性能，能有效解決墻體的龜裂和滲漏水問題，構(gòu)造簡單可靠。改變EPS板的厚度，即可滿足各地區(qū)節(jié)能要求，性價(jià)比最高。防護(hù)層維修簡便，正常維修后可與建筑物同壽命。是保溫節(jié)能建筑設(shè)計(jì)和建筑施工單位常用的隔熱體系。

　　2.2擠塑聚苯乙烯泡沫板

　　擠塑聚苯乙烯泡沫板簡稱擠塑板(XPS板)。是以聚苯乙烯(PS)樹脂為原料的連續(xù)性閉孔發(fā)泡的硬質(zhì)泡沫塑料板，具有高抗壓、吸水率低、防潮、不透氣、質(zhì)輕、耐腐蝕、導(dǎo)熱系數(shù)低等優(yōu)異性能。與EPS聚苯乙烯泡沫塑料板相比，其強(qiáng)度、保溫、抗水汽滲透性能有較大提高。XPS板導(dǎo)熱系數(shù)一般在0.030W/(m﹒K)上下，低于EPS板，但會(huì)隨時(shí)間而增大。生產(chǎn)XPS泡沫常用的發(fā)泡劑主要為HCFC222和HCFC2142b，這兩種發(fā)泡劑是消耗臭氧層的物質(zhì)，同時(shí)也是很強(qiáng)的溫室氣體，因此，XPS泡沫行業(yè)面臨著巨大的環(huán)保壓力。

　　XPS板與EPS板外保溫系統(tǒng)的構(gòu)造相同。XPS板不易粘貼，粘結(jié)XPS板及做抹面層前，需先在XPS板表面涂界面劑。尺寸穩(wěn)定性不如EPS板。工程中開裂、空鼓、甚至脫落情況并不鮮見。

　　2.3聚氨酯

　　硬泡聚氨酯(PUR)是一種非常優(yōu)秀的隔熱保溫材料，具有質(zhì)量輕、熱導(dǎo)率低、耐熱性好、耐老化、容易與基材粘結(jié)、燃燒不產(chǎn)生熔滴的優(yōu)異性能。

　　聚氨酯板密度宜大于35kg/m3，導(dǎo)熱系數(shù)一般在0.024W/(m﹒K)上下。在常用絕熱材料中導(dǎo)熱系數(shù)是最低的，但會(huì)隨時(shí)間而增大。硬泡聚氨酯板產(chǎn)品性能與配方和生產(chǎn)工藝關(guān)系很大，因而產(chǎn)品質(zhì)量差異性大。硬泡聚氨酯板與EPS板外保溫系統(tǒng)的構(gòu)造相同。用膠粘劑將聚氨酯板粘結(jié)在外墻上，聚氨酯板表面做玻纖網(wǎng)增強(qiáng)薄抹面層和飾面涂層。這種系統(tǒng)用于低能耗建筑和要求節(jié)能率較高的建筑時(shí)具有一定的優(yōu)勢。

　　2.4酚醛泡沫板

　　酚醛泡沫板(PF)被譽(yù)為保溫之王，其作為建筑節(jié)能保溫材料，具有導(dǎo)熱系數(shù)低、保溫隔熱效果好、不然防火、防水透氣、粘接性良好、剛性大、抗剝離強(qiáng)度高及化學(xué)穩(wěn)定性好，無毒、無味、無害等優(yōu)點(diǎn)。酚醛板作為建筑外墻保溫材料，已在國外廣泛投入使用，但目前我國在民用建筑中應(yīng)用并不很多。

　　有機(jī)保溫材料具有質(zhì)輕、導(dǎo)熱系數(shù)低，但這些材料的防火安全性較差。隨著“系統(tǒng)防火”的提出，認(rèn)為建筑的保溫防火，不單單必須滿足“材料防火”，而是著眼整個(gè)外墻外保溫系統(tǒng)，著眼整個(gè)系統(tǒng)的防火性能可與A級(jí)不燃材料外墻外保溫“等效”。因此，加強(qiáng)有機(jī)材料相應(yīng)的外保溫系統(tǒng)構(gòu)造的研發(fā)和應(yīng)用是十分必要的。實(shí)踐證明，我國20年來大量使用中的外保溫系統(tǒng)建筑，發(fā)生火災(zāi)的工程屈指可數(shù)，由此造成的損失也是很輕微的。

　　二、建筑防火的基本理念

　　建筑防火的基本理念首先是盡可能地預(yù)防火災(zāi)的發(fā)生，其次是當(dāng)意外火災(zāi)發(fā)生時(shí)，建筑物內(nèi)的人員應(yīng)有相對(duì)充足的時(shí)間得到疏散或解救，且應(yīng)盡可能避免因火焰的蔓延而導(dǎo)致不應(yīng)有的財(cái)產(chǎn)損失。為實(shí)現(xiàn)上述理念，各國政府都制定了相應(yīng)的國家標(biāo)準(zhǔn)來規(guī)范建筑物的設(shè)計(jì)和建造，以保證一旦火災(zāi)發(fā)生時(shí)：建筑物的承重結(jié)構(gòu)在一定的時(shí)間內(nèi)，不會(huì)因火焰的作用失去承載能力或穩(wěn)定性，保證建筑物在一定的時(shí)間段內(nèi)不倒塌，建筑物內(nèi)人員可以及時(shí)地通過合理的安全出口和通道疏散，火災(zāi)中產(chǎn)生的煙氣能及時(shí)排除，不進(jìn)入逃生通道，以及消防和救護(hù)人員亦可通過此通道有效地實(shí)施滅火和救援，避免造成人員傷亡等等。

　　因此，建筑防火要從建筑構(gòu)造防火的角度來分析系統(tǒng)的防火性能，重視建筑系統(tǒng)防火，而不是單純看保溫材料的燃燒性能等級(jí)。同時(shí)要重視施工現(xiàn)場的安全管理，從目前國內(nèi)發(fā)生的火災(zāi)看，施工期間發(fā)生的火災(zāi)占90%以上。建筑物使用過程的防火與施工過程的防火是兩個(gè)不同范疇的概念，應(yīng)區(qū)別對(duì)待。不能把建筑物外墻保溫材料因工地防火管理不善造成的火災(zāi)完全歸咎于使用了可燃的保溫材料，應(yīng)科學(xué)分析，從保溫材料的選用、建筑系統(tǒng)防火構(gòu)造、現(xiàn)場施工管理等多方面加強(qiáng)監(jiān)管，以確保施工過程中的防火安全。

　　結(jié)語：

　　1、不同的外墻外保溫材料，其性能也各有優(yōu)勢與缺陷。

　　2、無機(jī)保溫材料具有優(yōu)異的防火性能，是未來防火材料的一個(gè)重要發(fā)展方向，但普遍存在強(qiáng)度低、吸水率高、凍融性差、生產(chǎn)工藝復(fù)雜、成本較高等問題，需要對(duì)其進(jìn)一步探索與研究。

　　3、有機(jī)保溫材料，雖然存在一些防火缺陷，但其外保溫系統(tǒng)實(shí)踐證明技術(shù)成熟，施工方便，性價(jià)比高，應(yīng)加強(qiáng)其外保溫系統(tǒng)的研發(fā)。

　　4、應(yīng)從建筑構(gòu)造防火的角度來分析系統(tǒng)的防火性能，重視建筑系統(tǒng)防火，而不是單純看保溫材料的燃燒性能等級(jí)。