外墙外保温不燃型保温材料应用现状分析

外墙外保温不燃型保温材料应用现状分析

1《民用建筑外保温系统及外墙装饰防火暂行规定》2013年目前，北京至全国的建筑材料主要是有机材料，主要是聚苯乙烯醚（ep）的发泡泡沫塑料，其次是聚苯乙烯醚（xps）和聚苯乙烯醚发泡塑料（pm）。虽然这些有机材料的燃烧等级达到了B2级或B1级,但在特定条件下仍会燃烧。鉴于建筑保温材料引发火灾的事故频发,2009年9月20日,公安部、住房和城乡建设部联合发布了《民用建筑外保温系统及外墙装饰防火暂行规定》(公通字46号),对外墙外保温用保温材料的燃烧等级提出了具体要求,这些要求归纳见表1。该规定具有以下特点:(1)按照建筑物的结构形式分为非幕墙式建筑和幕墙式建筑;(2)按照建筑的用途不同分为住宅和其它建筑,其它建筑主要为公共建筑;(3)按照建筑物的高度区分使用不同燃烧级别的保温材料及防火构造;(4)明确了防火构造设置的间隔要求,并明确了防火隔离带的具体做法:即需要设置防火隔离带时,应沿楼板位置设置宽度不小于300mm的A级保温材料。防火隔离带与墙面应进行全面积粘贴。2外墙外保温用保温板、泡沫玻璃材料A级不燃型保温材料一般为无机非金属材料,主要包括矿岩棉、玻璃棉、加气混凝土、泡沫玻璃、泡沫水泥及粒状保温材料复合保温板材和浆料。这些保温材料的导热系数见表2。由表2可知,加气混凝土导热系数过高,用于外墙外保温,则需要的厚度太大,因此基本不用于外墙外保温,而常用于框架结构的填充墙自保温。泡沫水泥也有类似问题,且很难应用于建筑立面,在屋顶保温中有一定市场。玻璃棉因抗拉强度过低而不能应用于外墙外保温,一般用于填充式保温,如幕墙和彩钢板等。单一粒状保温材料(如膨胀珍珠岩、闭孔玻化微珠、膨胀蛭石等)需要较大的厚度才能达到保温要求,因此需要和其它胶凝材料混合使用,制成复合保温板或保温浆料,使其导热系数增大,强度降低。在国外,岩棉制品和泡沫玻璃主要用于建筑节能,既可用于墙面,也可用于屋顶。其中,泡沫玻璃强度高,吸水性极低,在屋顶保温中优势明显。外墙外保温采用矿岩棉保温板和泡沫玻璃单一材料即可满足节能65%标准的要求。从以上分析可以看出,目前最具可行性和适用性的A级不燃型保温材料是矿岩棉和泡沫玻璃。但这两种材料目前仍存在一些有待解决的问题。3问题和对策3.1对强度的优化技术目前,我国的矿岩棉制品主要应用于工业保温领域,在建筑保温领域的应用仅局限于填充式保温(包括幕墙填充和夹芯填充),在外墙外保温方面的应用主要存在两方面的障碍,即耐水性和强度。材料的耐水性不足时,岩棉制品在湿气作用下强度会下降,形成自然下坠,工程表现俗称为“垮裤腰”。要解决这些问题,首先要改变材料的组成配方,提高其酸度系数,消除或减小矿岩棉成分的水解反应组成,同时也提高纤维自身的耐水性能;其次,优化防水剂的品种和喷涂质量,提高其防水效果和均匀性。外墙外保温采用的矿岩棉制品应当同时满足抵抗保温系统自重压剪强度和抗风压强度的要求,因此,用于外墙外保温的矿岩棉制品的强度比用于填充式保温要高得多。从生产技术角度考虑,首先要提高纤维自身的强度,改变现有矿岩棉的组成配方,提高其酸度系数,增强硅氧结合的桥氧键;第二,适当减小纤维直径,提高单丝强度;第三,优化粘结剂及其喷涂和固化工艺,提高纤维间的粘结力和均匀性;第四,深度打褶,提高立体铰链强度。1935年,泡沫玻璃由法国St.Gubain公司研制成功。目前,美国康宁公司是世界上最大的泡沫玻璃生产厂,年产量可达120万m3。我国的泡沫玻璃在建筑中的应用在不同年代均有所尝试,北京市也有试点工程。泡沫玻璃在强度和耐水性方面均有显著优势,目前最突出的问题是成本较高,故降低成本是其推广应用的关键。3.2性能表征及测试方法我国外墙外保温用矿岩棉标准尚未颁布,现行岩棉制品的标准GB/T19686-2005《建筑用岩棉、矿渣棉绝热制品》、GB/T11835-2007《绝热用岩棉、矿渣棉及其制品》可以满足填充保温的要求,但不能完全满足外墙外保温的要求,需要根据外墙外保温特定的应用场合增加性能表征项目,提出性能指标和相应的测试方法。在组成上,应提出酸度系数的要求,以便加强成分的监控;在性能上,应增加耐水性和吸水率表征内容,根据板材的应用方法,提出强度检测方法及其指标。泡沫玻璃现行标准JC/T641-2005《泡沫玻璃绝热制品》可以满足外墙外保温的技术要求。3.3复合体系的构建从材料到工程应用还有很长的技术路线,包括保温材料的配套材料、保温系统的构造及其检测方法、构造节点、施工方法、设计要求及图集、工程验收方法等。我国的建筑保温体系是基于欧美保温系统发展起来的,其中以欧洲标准“EN13499:建筑绝热制品-基于膨胀聚苯乙烯外墙保温复合体系-规程”和美国专威特保温系统(DryvitSystems)对我国的影响最为深远。作为与EN13499并行的标准,采用A级防火材料的矿物棉系统“EN13500:建筑绝热制品-基于矿物棉外墙保温复合体系-规程”则一直未被我国吸纳。该标准包括矿岩棉保温板的基本构造、基层及保温材料与基层的连接要求、系统的技术要求、工程验收和标识等内容。将其吸纳并“国产化”是当前面临的紧迫任务。早在2001年,泡沫玻璃就被列入国家GB50207-94《屋面工程技术规范》修改稿所推荐的屋面保温材料。泡沫玻璃生产厂商近年来也制订了诸多相关图集,例如,上海永丽房地产(集团)有限公司制定了《沪J/T-130YL绝热泡沫玻璃保温系统建筑构造》和墙体保温系统标准Q/ILWI1《泡沫玻璃外墙外保温系统》。浙江振申保温材料厂也制定了泡沫玻璃在墙体和屋顶应用的标准图集。可以说,泡沫玻璃的工程应用技术已经有了较好的基础。3.4外保温矿岩棉矿岩棉制品除技术性能外,还存在以下几方面的问题:(1)价格高。矿岩棉板的导热系数与EPS板相当,价格则比EPS板高,其综合成本与XPS板相当;(2)容重大,施工操作不方便;(3)纤维对皮肤有刺激作用,施工时需做好防护措施。河北大成、河间、霸州及下花园富集了众多矿岩棉生产厂家,生产能力保守估计超过15万t,但这些厂家目前还不能生产出满足外墙外保温用的矿岩棉制品。《民用建筑外保温系统及外墙装饰防火暂行规定》(公通字46号)颁布后,矿岩棉作为建筑A级防火保温主打材料的地位得以凸显,然而市场却面临“无米下锅”的尴尬境况。从公通字46号文来看,A级防火保温材料不是用来取代现有的有机保温材料,而是根据建筑结构、功能及现有的消防水平等综合因素确定部分建筑或建筑的局部采用A级防火保温材料。与建筑安全相比,保温材料付出的成本代价是必要的。目前的当务之急是生产出满足外墙外保温的材料,并结合材料出台相关的技术标准、规范和图集。在政策上要加大科技开发力度,尽早实现外保温矿岩棉制品的工业化、规模化制造,并尽快转化为工程应用。泡沫玻璃的成本较矿岩棉制品更高,其性价比与聚氨酯和酚醛树脂大体相当。从目前使用聚氨酯和酚醛树脂的工程情况看,应用泡沫玻璃具有可行性,并具有一定的市场份额。泡沫玻璃具有优异的耐久性、耐水性及降噪功能,这也决定了其在高档建筑中具有更好的竞争力。4加强材料和工程应用技术的配套矿岩棉和泡沫玻璃是现有可用于建筑外保温材料中最具可行性的A级保温材料。生产出耐水性和强度满足外墙外