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建筑保温材料知识大全

保温材料依据材性来分类,大体分为有机材料、无机材料和复合材料。不同的保温材料性能各异,价格也千差万别,按照材料的保温性能即导热系数的大小进行一次排列,依次介绍产品的组成、效果示意、材性指标、应用价值及相关厂家等。

真空绝热板:

该保温材料是以芯材和吸气剂为填充材料,使用复合阻气膜为封装/包裹材料,通过抽真空、封装等工艺制成的板状绝热保温材料。其中的芯材由纤维状(玻璃棉)或粉状(二氧化硅粉)轻质材料组成,国外企业则以气凝胶为填充芯材。图片如下:

现行标准:JGJ/T416-2017《建筑用真空绝热板应用技术规程》。

表 1 真空绝热板性能指标

目前,国内生产的能把真空绝热板保温性能做到极致的是实现传热指标0.004W/(m·k),是普通 EPS 板的十分之一。

空气的导热系数大约是0.023W/(m·K),要做到比空气还低的导热系数,那就只有真空了。所以真空绝热板的导热系数是现有保温材料中最低的是毋庸置疑了。其最大的优势,也就是:其保温性能可以傲视所有其他类型的保温材料。但是,该材料缺点一大堆,比如真空度难以保持,若是发生破损板材的保温性能即会骤降;其次,现有施工工艺导致板缝太多,热桥太多,引发结露的风险很大;现场不能裁切,灵活性下降,工程预制尺寸,导致供货周期很长;施工平整度也较难以控制,薄抹灰系统脱落的风险也较大;当前,该产品的造价相对较高,性价比的优势不大。

如果该产品造价进一步降低,倒是可以考虑应用在阳台板面防止冷桥使用。模拟成果显示,在阳台板面只施工500mm宽即能起到隔绝热桥的作用,那么阳台板面就不需要大面积的满铺厚达3公分的挤塑板了,8mm 厚的真空绝热板仅仅铺设500mm宽,用量大大节省。

国内生产真空绝热板比较著名的厂家有:青岛科瑞、福建赛特、苏州威尔普、昆山蓝胜建材等,国外道康宁公司目前也加入中国的市场推广行列。

气凝胶绝热板:

气凝胶材料被称为世界上最轻的固体。以纳米二氧化硅气凝胶为主体材料,通过特殊的工艺复合而成,具有耐高温、导热系数低、密度小、强度高、绿色环保、防水不燃等优越性能,同时兼具优越的隔声减震性能,是冶金、化工、国防、航空航天等领域不可或缺的高效隔热保温材料。如图所示。

推出来的真正的气凝胶保温产品,其中支撑材料是玻璃棉,气凝胶作为其中的胶凝材料和辅助保温材料,价格不菲。用于幕墙内保温和管道保温是厂家现今主要推动的领域。

现行标准:GB/T34336-2017《纳米孔气凝胶复合绝热制品》。

根据部分公司的产品介绍获知的该产品的相关性能指标如下表所示:

表2 气凝胶绝热板性能指标

指标来至于纳诺科技有限公司。评价:这种产品集保温性能、防火性能于一体,是很难得的材料,但是即便是在欧洲,这种材料也没有大面积的应用于建筑保温工程领域。一方面这种产品的造价实在太贵,另一 方面,对于承受冷热循环的外保温系统主要成分,该产品还需要经受更多的考验,目前国内还没有工程案例证明其用于外墙外保温的可靠性。按照我国的国情,气凝胶材料在很长一段时间内还将是处于实验室的产品,运用于工程外保温领域似乎还非常不可能。

发泡聚氨酯/硬泡聚氨酯板:

匀质的有机保温材料中传热性能最好的就数聚氨酯保温材料了。按照工艺分为现场发泡聚氨酯和工厂预制的硬泡聚氨酯板。

现场发泡聚氨酯是以异氰酸酷、多元醇(组合聚醚或聚酷)为主要原料加入添加剂组成的双组分,经现场喷涂施工的具有绝热和防水功能的硬质泡沫材料。如图所示。

表3 发泡聚氨酯性能指标

在工厂预制一定规格的硬泡聚氨酯制品:分为带抹面层的硬泡聚氨酯板和直接经层压式复合机压制而成的硬泡聚氨酯复合板。

发泡聚氨酯板的相关材性指标如下表所示:

表 4 硬泡聚氨酯板性能指标

现行规范:GB50404-2017《硬泡聚氨酯保温防水工程技术规范》。

评价:现场发泡聚氨酯具有非常好的整体性和防水性,因此用于屋面保温和防水、地下室墙体覆土内的保温防水是非常合适的,应用于干挂幕墙内的保温,施工操作方便,最大程度的防止热桥作用。硬泡聚氨酯板是衍生出来的产品,由于尺寸稳定性较差,相对膨胀聚苯板并没有太大的差异。部分厂家提供了双面涂抹砂浆的复合聚氨酯A级板材和检测报告,在一段时间内可以勉强过关作为防火保温材料使用。新的防火检验标准出台之后,该类材料将不被认可。

挤塑聚苯板:

挤塑聚苯板也是聚苯板的一种,只不过生产工艺是挤塑成型。挤塑聚苯板简称XPS板,以聚苯乙烯树脂或其共聚物为主要成分,添加少量添加剂,通过加热挤塑成型而制得的具有闭孔结构的硬质泡沫塑料制品。样式如图所示。

挤塑聚苯板的相关性能指标如下表所示:

表5 挤塑聚苯板性能指标

现行标准:GB/T30595-2014《挤塑聚苯板(XPS)薄抹灰外墙外保温系统材料》

评价:挤塑聚苯板也是集防水和保温作用于一体的,刚度大,抗压性能好,导热系数低,用于屋面、地面、地下室墙体覆土内的保温是非常合适的。该产品的明显特征是不透水也不透气,单论板材,XPS板比PU板的防水还好。XPS 板进入国内市场,就是作为屋面地面防水保温材料的,国内企业家把这个材料推到了外墙保温领域,居然在部分省市工程应用中还能占据较大的比重。这种板材透汽性差,尺寸稳定性差,与无机粘结砂浆的可粘结性也较差,用于外墙体保温中常见系统脱落、饰面开裂等质量事故,由于其造价并不便宜,该材料在外保温应用领域并不及膨胀聚苯板优势大。不推荐用于外墙体保温系统中。

明达无机质高分子板:

这是一种并未用于外墙保温工程领域的保温材料,据厂家所说,他们是引进了日本的生产专利。无机质高分子板是用聚氯乙烯树脂把有强韧碳酸钙的膜包围的,具有一个隔热极其良好密闭空间的集合体,为无机质的发泡材,在火焰下不会燃烧不会熔化。在长时间的火焰下少部分地方形成碳化,并保持原形状。如图所示:

该材料相关材性指标如下表所示:

表6 无机质高分子板性能指标:

注:本指标由泰州明达高分子保温材料有限公司提供。 评价:该材料具有优异的保温性能、防火性能和较低的吸水性,但是由于其 5000元/m3的成本造价,在保温材料领域没有价格优势。目前也未见生产厂家将板材大面积推广到建筑外保温领域。据目测样本可以推测,此类保温材料尺寸稳定性差,用于外保温工程中将会引起饰面的开裂渗水。

酚醛板:

酚醛板是由苯酚和甲醛的缩聚物(酚醛树脂)与其他添加剂如固化剂、发泡剂、表面活性剂和填充剂等混合制成的多孔型酚醛泡沫板。国外生产的酚醛板具有较好的保温性能,其导热系数比挤塑聚苯板低,日本国家的夹芯保温体系大量采用酚醛板。但是国内目前推广力度小,生产技术也较为落后,其保温性能略差于国外产品。产品如图所示:

酚醛板相关材性指标如表所示:

表7 酚醛板性能指标

现行标准:GB/T20974-2014《绝热用硬质酚醛泡沫制品(PF)》

评价:国内生产的酚醛板存在着易粉化、机械强度低、脆性、无延伸性和吸水率高等弱点,用于外墙外保温薄抹灰系统将会出现严重的饰面开裂、脱落等质量事故。鉴于此,江苏省还曾专门出台专家会议纪要,不推荐酚醛板用于外墙外保温系统中。

石墨聚苯板:

石墨聚苯板是膨胀聚苯板的一种,巴斯夫公司的经典之作产品,在聚苯乙烯原材料里添加了红外反射剂,这种物质可以反射热辐射并将EPS的保温性能提高 30%,同时防火性能很容易的实现了B2级到B1级的跨越。如下图所示。

石墨聚苯板的材性指标如下表所示:

表8 石墨聚苯板性能指标

早在2014年住建部已会同相关机构,制定了石墨聚苯保温板(SEPS)的国家标准,暂未看到发布。地方标准有:武汉市城乡建设委员会发布的WJG124-2014《石墨模塑聚苯板外墙保温工程技术规定(试行)》。

评价:石墨聚苯板是目前所有保温材料中性价比最优的保温产品。因为聚苯板保温产品在保温领域里应用最广泛,不论是欧洲还是国内,聚苯板保温体系都具有最大的市场份额。而石墨聚苯板则是聚苯板系列中的上佳产品,对于低于54米的住宅建筑、低于50米的公共建筑、低于24米的幕墙式建筑,该保温材料的薄抹灰保温系统是最佳方案。

橡塑保温材料:

严格来讲,这种保温材料不能称为外保温材料,因为这是一种柔性保温材料,通常用于暖通空调管道上。按照GB17794-2008的术语解释,柔性泡沫橡塑绝热制品可以定义为以天然或合成橡胶和其他有机高分子材料的共混体为基材,加各种添加剂如老化剂、阻燃剂、稳定剂、硫化促进剂等,经混炼、挤出、发泡和冷却定型,加工而成的具有闭孔结构的柔性绝热制品。如下图所示。

其相应的指标见下表所示。

表9 橡塑保温材料物理性能指标:

这种保温材料在管道保温领域应用广泛,在项目上也经常可以看到,不适用于薄抹灰饰面的墙体保温系统。

热固型改性EPS:

这里介绍的是真金板。亚士创能公司研发的真金板是目前国内可以看得到的改性EPS最成功的一个产品。真金板是采用了国际先进水平的相变包裹隔热蓄能技术加工而成并具有断热阻隔连续蜂窝状结构,经过改性处理防火性能达到A级,因而泡沫颗粒本身不会燃烧的板材。该板材实现阻燃的效果,同时产品品质和保温性能却保留了聚苯乙烯板的性能。如图所示。

现行标准为上海市地方标准:DBJCT172-2013《亚士TPS真金板外墙外保温系统应用技术规程》

能大量用于工程项目并有成熟的施工操作体系和案例的还属亚士漆公司。

上图所示,应该算是亚士创能公司研发的第二代真金板保温材料,我们可以通过这些纹理看出,真金板是由聚苯乙烯颗粒外表面包覆一层酚醛树脂的防火层,通过现场火烧试验可知,该材料是一种热固性的保温材料,燃烧后表面有碳化现象,阻止了火势进一步蔓延的趋势。

真金板的相关材性指标如下表所示。

注:本产品指标由亚士创能科技有限公司提供。

评价:亚士真金板实际上难以实现真正的防火A级,即便实现了A级性能,则其代价也是非常高的。现在能看到的单纯板材实际都是B1级。从材料性能指标和样块可以看出,在EPS板改性材料中,真金板确实是做的最好的一种板子。该板子的理论性能和石墨聚 苯板非常接近,但是其火烧碳化的效果,比起石墨聚苯板更有一定的优势。

普通膨胀聚苯板:

全称为expanded polystyrene board,由可发性聚苯乙烯珠粒经加热预发泡后在模具中加热成型而制得的具有闭孔结构的聚苯乙烯泡沫塑料板材。如图所示。

膨胀聚苯板相关材性指标见下表:

表 11 EPS 板性能指标

现行标准:GB/T29906-2013《膨胀聚苯板薄抹灰外墙外保温系统》;重庆市地方标准:DBJ50T-160-2013 《难燃型膨胀聚苯板建筑外保温系统应用技术规程》。

评价:这是保温材料里应用最广泛的保温材料,常应用薄抹灰体系、保温装饰一体化体系、大模内置体系、钢丝网架板体系等,国内最早的外保温系统标准便是该产品组成的膨胀聚苯板薄抹灰系统,最早的外保温技术规程里主要的产品系统组成也是该材料、现在的挤塑聚苯板系统、聚氨酯板系统、岩棉板系统以及其他新型的外保温系统都是从这个产品系统基础上照搬发展起来的。

聚合聚苯板(硅质改性EPS板):

国内现在能生产改性EPS 板的种类很多,这里介绍另一种产品,即是在EPS 颗粒间掺入较多的阻燃剂型的产品,以上海雅达的AEPS板为例,名称为硅质改性保温板,是由阻燃型聚苯乙烯泡沫塑料与无机材料经聚合固化反应后形成的板材,如下图所示。

单从照片来看,这种板材外观和普通EPS 板没有太大的差异,因为这种板材就是在EPS 珠粒间添加防火材料来实现的,与前述真金板不同的生产工艺,这种板材时通过将材料浸泡实现了防火剂的融入。所以,在用手触摸这种板材时,还能感觉到碎屑的脱落,品质感并不好,而且非常透水(注:保温材料尽量是透气不透水的材料,不然就丧失了保温性能的优越性)。

雅达硅质改性EPS板相关材性指标如下表:

表 12 硅质改性EPS板性能指标

注:本指标来自于上海雅达公司硅质改性保温板应用技术规程。

评价:硅质改性EPS 板的透水率较大,用于实际工程上可能会大大降低保温性能;根据对样板的观测,板材掉渣的几率大,实际大批量生产的板材可能质量更差。材料的实际防火性能可能达不到真正的A 级,尚未有大量的工程案例可以验证此板材的实际操作性能和完工质量。

岩棉板:

岩棉板是指以天然岩石为主要原料,经高温熔融、离心喷吹制成的一种矿物质纤维,在掺入一定比例的粘结剂和添加剂后压制并裁割而成的憎水型保温板材。如图所示。

表13 岩棉板性能指标:

现行标准:GB/T 25975-2010《建筑外墙外保温用岩棉制品》。

评价:岩棉板保温在欧洲是仅次于聚苯板保温材料应用第二广泛的,主要是用在高层建筑防火要求较高的建筑部位。在国内,矿棉板保温一直广泛应用于干挂幕墙内部,薄抹灰体系的应用刚刚兴起。岩棉板属于吸水性高的材料,在国内夏热冬冷地区,由于在梅雨季节降雨 量大,空气湿度大,会导致岩棉板保温系统受潮而降低保温性能。对于北方少雨的地区,岩 棉板是防火性能较好的外保温应用材料。

还有一种棉制品叫做矿渣棉,岩棉与矿渣棉同属矿物棉,它们之间在生产工艺、纤维形态、耐碱性、导热系数、不燃性等方面存在不少共同点。人们通常将岩棉和矿渣棉统称为矿棉,因此易将两者看成是同一种东西,甚至认为矿渣棉色泽洁白,比灰绿色的岩棉更为“纯净”些,这是一种误解。虽然它们都属矿物棉,但也还存在一些不容忽视的差别。矿渣棉的主要原料 一般为高炉渣或其它冶金炉渣,其酸度系数性能指标、耐热度、耐腐蚀性均较岩棉差,不宜用于薄抹灰外保温系统。

玻璃棉板:

玻璃棉是将熔融玻璃纤维化,形成棉状的材料,化学成分属玻璃类,是一种无机质纤维,具有成型好、体积密度小、热导率彽、保温绝热、吸音性能好、耐腐饰、化学性能稳定。玻璃棉板是将玻璃棉施加热固性粘结剂制成的具有一定刚度的板状制品。

玻璃棉板的照片如下:

玻璃棉与岩棉是有很大差异的,岩棉制品是以精致玄武岩为主要原料,玻璃棉主要是以玻璃为主要原料;玻璃棉比岩棉容重低、渣球含量少,从耐热温度上讲,岩棉的最高使用温度高最高为600℃左右,玻璃棉只有260℃左右。由于玻璃棉一般用于低于200℃的保温部位,因此多用于一般建筑物或低温管道的保温,岩棉一般用于温度在500℃的保温部位,多用于高温热力管道或电力设备的保温。岩棉板的酸度系数≥1.6,玻璃棉的酸度系数≤1.6,而酸度系数越高对板的强度,耐高温,耐久性等性能有显著的提高,目前国内的标准将用于外保温的棉状材料酸度系数控制在≥1.6,因此玻璃棉是不宜直接用于薄抹灰的外保温系统内。玻璃棉板的性能指标见下表所示:

表14 玻璃棉板性能指标

现行标准:GB/T13350-2008《绝热玻璃棉及其制品》。

玻璃棉常用于龙骨系统的内保温、顶棚保温、管道保温等。虽然也有些厂家将玻璃棉板用于外墙外保温,但是由于其酸度系数、吸水率、耐候性能约束,是不宜用于薄抹灰外保温系统的。对于干挂幕墙体系则可以应用。

复合硅酸镁铝绝热材料:

复合硅酸镁铝绝热材料以坡缕石、海泡石、膨润土、陶瓷纤维等无机材料为主要原料,在原硅酸镁绝热材料基础上,剔出了有害物质岩棉,添加多种特殊复合材料,经科学配方、先进工艺精制而成,具有不燃、环保,使用寿命长等优点。

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