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几种常见的A级保温材料的优缺点对比

建筑材料燃烧性能分级(按照GB8624-1997标准)

A级――不燃材料,泡沫水泥、发泡玻璃、岩(矿)棉、无机保温砂浆、 酚醛复合保温板(复合A级)
B1级――难燃材料,胶粉聚苯颗粒保温浆料、酚醛板(裸板)、石墨聚苯板等。
B2级――可燃材料,聚苯板、挤塑板、聚氨酯。
B3级――易燃材料。不符合国标阻燃要求的挤塑板、聚氨酯等。

常见的A级不燃保温材料对比分析
  • 名称
  • 燃烧性
  • 导热系数(w/m.k)
  • 优点
  • 缺点
  • 酚醛板
  • 复合后达A级
  • ≤0.035
  • 有机材料、重量轻、保温效果好。
  • 材料粉化严重,符合A级防火等级有争议,板本身会开裂,与面层砂浆符合老化后出现空鼓,不同企业产品改进方法不同,产品质量差别较大。
  • 岩棉板
  • A级
  • ≤0.044
  • 无机保温材料中导热系数较低,保温效果好,在国外有大面积的使用历史,系统相对比较成熟,板缝处应力较低不易出现裂缝。
  • 内聚强度稍差非蹭水处理吸水率较高;国内采用传统层铺工艺生产的岩棉板大部分不满足要求,符合外保温的岩棉板目前供应紧张,需要等2个月以上。
  • 泡沫玻璃
  • A级
  • ≤0.062
  • 高温烧结发泡,较低的吸水率,抗压和内聚强度较好。
  • 自身较脆,自身变形内应力较大,采用薄抹灰供艺板缝处易开裂,导热系数较高严寒和寒冷地区使用较厚,推荐应用于防火隔离带应用。
  • 发泡水泥
  • A级
  • ≤0.07
  • 容易生产,原材料易得。
  • 自身较脆,自身变形内应力较大,采用薄抹灰供艺板缝处易开裂,导热系数较高严寒和寒冷地区使用较厚。
  • 无机保温砂浆
  • A级
  • ≤0.085
  • 抹涂施工对基层平整度要求相对较低。
  • 导热系数较高,北方地区达到节能65%设计要求厚度达到十厘米,设计受限。
  • 无机变相保温材料
  • A级
  • ≤0.010
  • 添加一定比例的变相保温材料,对外界温度变化有一定的的储热和放热的过程。
  • 根据变相机理,一般变相温度选择在20°以上。冬季用于室外变相材料失去作用,不适合北方地区外保温使用,表面易开裂粉化导致饰面层空鼓脱层。
对A级保温材料的试验分析

关于酚醛板分析

在所有有机保温材料中,酚醛板具有较高的阻燃性。实际测试酚醛板自身可以达到B1级的阻燃效果。为使燃烧性能达到A级,很多企业采取复合防火界面后再测试达到燃烧性为A级的效果。但也有很多地方不认可复合A级的结论。

户外粘贴1周酚醛板自身出现开裂,数周后表面出现龟裂

对酚醛板,目前最大的问题在于表面粉化严重导致与抹面层的层间附着力随时间变化容易出现的空鼓现象。酚醛板户外短期暴晒出现的自身开裂问题也是不容忽视的。因此,对于酚醛板,复合后达到A级防火性的挑战与表面粉化、自身不稳定导致开裂的现象同样值得关注。不同企业在酚醛改性技术的成功与否直接决定酚醛板在建筑保温领域大面积推广应用的程度。

关于岩棉板分析

在国外,岩棉板在建筑保温的应用有几十年的历史,也是A级保温材料应用最多最成熟的保温系统。在德国的规定,高度超过22米以上建筑,必须采用燃烧性能为A级的保温材料,具体做法绝大部分也是选用岩棉为保温防火材料。在国内传统的岩棉板生产多采用层铺法工艺,纤维丝之间层间结合力较低,同时,传统工艺生产的岩棉板,矿渣含量较高,酸度系数较低,吸水率较高。据统计国内岩(矿)棉的产能约200万吨,实际生产约120万吨,其中采用新型摆锤法工艺生产能用于外保温的岩棉不足10万吨,国内仅有4家企业具备这样的能力,合计能满足市场供应量不足1000万平米的外保温施工面积。目前,很多公司都在做积极扩大产能的建设,但由于建设周期较长,一般至少需要半年以上的时间,短期内能用于外保温工程的岩棉板的供应紧张局面仍得不到缓解,除非新的标准出台,保温工程有多种可选的供应充足的实施方案可以应用。

摆锤法岩棉生产的岩棉板

岩棉外墙保温在国内应用不同于传统的聚苯板薄抹灰保温系统那样成熟,岩棉板的薄弱缓解在于内聚强度较聚苯板低很多,按照中等强度规定10kpa的拉拔强度,也仅相当于聚苯板拉拔强度的十分之一。无论在构造设计上还是在施工节点的处理都有与聚苯板薄抹灰系统有明显区别,不能简单的按照聚苯板薄抹灰工艺套用。需要综合采用多种安全措施弥补岩棉板自身的不足。比如要增加粘结面积、增加买固件的数量、采用双层增强网结构、增加对岩棉板的界面处理等多种安全性措施。另外,《建筑外墙外保温用岩棉制品》GB/T25975-2010不久将要实施,对规范岩棉板保温也将起到积极作用。

  因此,选用岩棉板保温系统,需要充分估计项目工期和投资预算。同时选择优秀的具备技术实力的系统供应商也是非常关键的考虑因素。对于岩棉板保温系统由于自身内聚强度低和较高的透气性特征,保温工程饰面层采用瓷砖显然是不合适的。

关于发泡水泥和泡沫玻璃的应用分析

发泡水泥和泡沫玻璃属于无机发泡保温材料,具有优异防火性、耐久性、良好的界面粘结性,理论上可与建筑物同寿命。发泡水泥生产工艺简单,一般作坊式生产较多,在46号文出台以前保温工程应用较少。泡沫玻璃在工业领域保温隔热工程中应用较多,建筑领域应用较少。发泡水泥的导热系数通过发泡倍率的调整可以做到0.045-0.08w/m.k不等,但考虑应保温应用时的强度要求,一般容重在200-270kg/m3比较合适,相应的导热系数在0.06-0.07w/m.k之间。抗拉强度在0.1MPa以上。

  发泡水泥和泡沫玻璃属于无机发泡保温材料,具有优异防火性、耐久性、良好的界面粘结性,理论上可与建筑物同寿命。发泡水泥生产工艺简单,一般作坊式生产较多,在46号文出台以前保温工程应用较少。泡沫玻璃在工业领域保温隔热工程中应用较多,建筑领域应用较少。发泡水泥的导热系数通过发泡倍率的调整可以做到0.045-0.08w/m.k不等,但考虑应保温应用时的强度要求,一般容重在200-270kg/m3比较合适,相应的导热系数在0.06-0.07w/m.k之间。抗拉强度在0.1MPa以上。

发泡水泥粘贴后抹涂聚合物砂浆复合耐碱网布不到1年出现板缝开裂

泡沫玻璃是经过高温烧结发泡成型的材料,具有较高的闭孔率,极低的吸水性。相对泡沫水泥容重可以更轻、导热系数相对较低,强度稍高。在容重150-180kg/ m3之间时,导热系数可以控制在0.062w/m.k以内。
  以上两种材料的具有突出的防火性,同时又具有无机材料脆性的特征,加上导热系数偏高,膨胀变形应力主要集中于板缝处,容易出现因应力集中出现的板缝开裂现象。因此,发泡水泥和泡沫玻璃不适合采用薄抹灰工艺在北方地区大面积应用。经过试验验证,可以应用于聚苯板薄抹灰工艺的防火隔离带材料。

无机保温砂浆的应用分析

无机保温浆料在建筑保温工程的应用历史较长,最早开展的建筑节能执行30%的设计标准时,曾大量应用于内保温工程。后来随着建筑节能设计标准提高加上无机保温浆料的吸水率高,保温效果不容易控制等缺陷而逐步下降。无机保温砂浆中目前表现较好的是以膨胀玻化微珠为主要保温骨料混合水泥、可再分散粉、抗裂纤维等材料形成的玻化微珠保温浆料。较以往以开孔为主的珍珠岩保温骨料,膨胀玻化微珠具有较高闭孔率、吸水率、导热系数有所降低。玻化微珠保温砂浆的导热系数可以控制在0.07w/m.k以内,但与有机高效的保温材料相比,还有较大差距。
  因此,以膨胀玻化微珠为代表的无机保温砂浆系统在北方地区实现节能65%的设计要求,其厚度会超过100mm,这显然是不适合在北方地区大面积应用的。根据夏热冬冷地区和炎热地区的节能设计要求,在南方地区应用比较适合。一般30-50mm即可满足现行阶段A级防火与保温的双重要求。但对无机保温砂浆的吸水率的控制也非常必要。不做憎水处理的无机保温砂浆后期容易出现因反复干湿交替导致的干缩裂缝。吸水率高在冬季低温季节也容易出现冻融的破坏,使保温工程出现空鼓、开裂、渗水等工程弊病。

对无机相变保温材料的应用分析

无机相变材料在建筑外墙保温工程中的应用一直存在争议。以无机材料为主要载体添加一定比例的相变材料形成的无机相变保温材料,通过现场抹涂施工,最后一道抹涂时压入耐碱网布。提供相变保温材料的企业一般介绍40-50mm即可实现建筑节能65%设计要求,这一点是值得怀疑的。根据相变机理,当超过一定温度时,固体相向液相转变,材料吸热;当温度降低到一定温度时材料由液相向固体相转变开始放热,通过吸热和放热维持一定空间的温度保持相对稳定。根据这一原理,相变材料在日本最早应用于温室大棚中。相变材料的相变温度一般选择15℃以上。白天吸收太阳热,晚上释放热量,延长大棚内适合蔬菜生长的温度段。
  有专门研究相变材料的专家表示,国内把相变材料应用于室外做保温是与相变机理不适合的。在北方地区冬季室外平均气温一般低于5℃甚至0℃。相变材料已经不再发生很少发生相变。即便是相变放热也只能向大气中释放,对室内温度的提升没有作用。按照传统的热工测试方法,相变材料的导热系数在0.10w/m.k左右,比无机保温砂浆的导热系数还要高。
  因此,相变保温材料目前在应用上存有较多争议,缺少相应的国家标准和设计依据。作为A级保温防火材料的应用需要谨慎对待。
  综上所述,A级保温材料虽然较多,但各有利弊。综合分析可以看出,目前阶段,作为建设和设计单位执行公安部65号文的要求,A级防火外保温工程可选的材料并不多。北方地区采用岩棉保温系统,南方夏热冬冷地区和炎热地区采用无机保温砂浆系统是综合性比较相对合适的方案。

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