建筑外墙用有机保温材料的性能研究(2)
挤塑聚苯乙烯板(XPS板)是以聚苯乙烯树脂为原料加上其他的聚合物与助剂,通过设备加热共混,然后挤压成型而制成的硬质泡沫保温板。XPS板具有连续均匀的表层和全闭孔的蜂窝状结构,蜂窝状结构间互相紧密连接,没有空隙。XPS板的研发时间大约在二十世纪五十年代,近10余年开始在建筑外墙保温领域得到使用。挤塑聚苯乙烯板作为建筑外墙保温材料具有以下优点:1)致密的表层和闭孔的结构使得XPS板导热系数低于EPS板;2)较高的抗压强度;3)极低的吸水率。存在的问题:1)板材的脆性大,容易折断;2)易燃烧,燃烧时体积收缩并产生高温滴落物;3)透气性差,两侧温差大时容易结露;4)价格较EPS板稍贵。
2.3聚氨酯板(PU板)
聚氨酯板(简称PU板)是双组份液体MDI与聚醚多元醇(俗称黑、白料)充分混合后,产生快速化学反应固化(几十秒至几分钟),在发泡剂、催化剂、匀泡剂等添加剂作用下发泡而成的轻质泡沫体。目前比较成熟的聚氨酯泡沫外墙保温工艺主要有:1)现场喷涂法,使用高压喷枪将混合料喷涂在墙体表面,发泡后形成保温层。2)现场浇注法。与浇注砼相似,利用模板与墙体形成胎模,将混合料浇注其中待固化后拆除模板,披网格布,使用聚合物水泥砂浆抹面。3)与EPS板类似的薄抹灰外墙保温系统。聚氨酯板有以下优点:1)导热系数仅为0.018~0.024w/(m·k),相当于EPS板的一半,是目前所有有机保温材料中导热系数最低的;2)闭孔率在90%以上,属于憎水性材料,具有防潮、防水性能;3)抗变形能力强,不易开裂。存在的问题:聚氨酯燃烧时释放的气体主要是一氧化碳和氰化氢,燃烧烟密度高,毒性大。
2.4酚醛泡沫板(PF板)
酚醛泡沫板简称(PF板),最早应用于飞机上作为保温隔热层,1970年欧美国家对其进行深入研究,将酚醛泡沫作为建筑隔热保温的主体材料。20世纪80年代,英国、美国、原联邦德国、前苏联、日本和韩国等国已经具有连续层压酚醛泡沫保温板材生产技术。我国从1990年初开始研究酚醛泡沫技术,目前生产技术已达到工业化生产水平,无论是间歇式生产技术,还是连续式生产技术都比较成熟,各项技术性能指标达到或接近国际先进水平。酚醛泡沫板的优点:1)防火安全性好,酚醛板为难燃B1级热固性材料;2)烟密度低,发烟量远远低于聚氨酯板和聚苯乙烯板,且毒性低。3)保温性能好;4)耐高温、耐烧蚀,燃烧时无明火、无滴落物.只是表面炭化。存在问题:脆性大,易粉化、掉渣。
2.5有机保温材料燃烧实验
从图1可以看出EPS板与XPS板在燃烧过程中体积收缩严重并产生滴落物。膨胀石墨EPS板只改善了EPS板的保温性能,并没能防止EPS板燃烧过程中的体积收缩和滴落,而包覆型EPS板很好的解决了这个问题,保温材料燃烧过程中,表层碳化,体积不收缩,无滴落物产生。PU板在燃烧过程中会产生大量浓烟,但不会变形。PF板在燃烧过程中表层迅速碳化,离火自熄,体积不发生变化。2.6几种有机保温材料基本性能对比
3有机保温材料发展趋势
从表1中可以看出这几种建筑外墙用有机保温材料性能各有优势。虽然EPS板多年以来在国内建筑外墙保温市场的销量处于领先地位,但综合保温性与防火性考虑,聚氨酯板与酚醛泡沫板才是外墙保温材料未来的发展趋势,且在近几年得到了快速的发展,工程用量以每年80%的速度递增。在2012年开始的北京市老旧小区综合改造工程中,聚氨酯板与酚醛泡沫板作为仅有的2种有机保温材料得到了大量使用,北京市住房与城乡建设委员会还颁布了《北京市老旧小区综合改造外墙外保温施工技术导则-复合硬泡聚氨酯板做法》、《北京市老旧小区综合改造外墙外保温施工技术导则(复合硬质酚醛泡沫板做法)》作为技术指导。其他省份也纷纷出台了地方标准,鼓励聚氨酯板与酚醛泡沫板的使用。
外墙保温是个系统工程,只有将有机保温材料性能与外墙结构设计有机结合、相互匹配,加强材料与防火隔离带等建筑结构系统的技术融合,解决好防火安全问题,有机保温材料才能真正担起大任。
4结语
根据"十二五"节能减排的综合性工作方案,建筑节能承担了全社会"十二五"总节能目标17%左右的任务。要实现建筑节能的这一目标,离不开有机保温材料的广泛应用。
虽然近年来发生了由有机保温材料引发的火灾事故,引起了人们对有机保温材料安全性的关注。但调查表明,与保温材料有关的火灾大多发生于在建项目,而少见于建成项目,这也证明了是否严格执行施工规定、在建项目管理是否科学才是预防火灾的关键所在。总之,外墙保温的防火问题是一个综合性的问题,不是单单靠保温材料的防火性能就能解决的。我们应该在规范制定、保温材料选择、防火构造、施工组织与管理方面采取各种措施,确保外墙外保温系统的防火安全。与此同时,国内院校与相关企业也应加大科研力度,在有机保温材料隔热性能优异的基础上推陈出新,研制开发出新型阻燃、难燃的有机保温产品,结合配套的保温系统,把我国建筑节能推向一个新的高度。
参考文献
[1]胡验君,苏振国,杨金龙.建筑外墙外保温材料的研究与应用[J].材料导报,2012,26(11).
[2]朱清玮,武发德,赵金平.外墙保温材料研究坝状与进展[J].新型建筑材料,2012(6).
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