無(wú)機(jī)保溫材料的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)

曠峰華 張洪波 李自金 任瑞康 同繼鋒 李曉明

（1.中國(guó)建筑材料科學(xué)研究總院，2.北京中倫基業(yè)科技發(fā)展有限公司，北京100024）

0 引言

近年來(lái)，央視新址附屬文化中心、上海膠州教師公寓、沈陽(yáng)皇朝萬(wàn)鑫大廈、南京中環(huán)國(guó)際廣場(chǎng)、濟(jì)南奧體中心、哈爾濱經(jīng)緯360度雙子星大廈等相繼發(fā)生建筑外保溫材料引起的火災(zāi)，國(guó)家公安部緊急出臺(tái)的公消[2011]65號(hào)（簡(jiǎn)稱65號(hào)文件）要求，在新標(biāo)準(zhǔn)發(fā)布前，要從嚴(yán)執(zhí)行《民用建筑外保溫系統(tǒng)及外墻裝飾防火暫行規(guī)定》（公通字[2009]46號(hào)）第二條規(guī)定，民用建筑外保溫材料需采用燃燒性能為A級(jí)的材料，讓建筑節(jié)能與防火的矛盾凸顯在國(guó)人和從業(yè)者面前。燃燒性能達(dá)到A級(jí)的材料主要屬于無(wú)機(jī)材料體系，下文將簡(jiǎn)要介紹幾類主要的無(wú)機(jī)保溫材料及其特性，對(duì)其發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行展望，并對(duì)整個(gè)無(wú)機(jī)保溫材料行業(yè)的發(fā)展提出了幾點(diǎn)建議。

1 無(wú)機(jī)保溫材料的現(xiàn)狀

從文獻(xiàn)報(bào)道及市場(chǎng)調(diào)查來(lái)看，目前我國(guó)出現(xiàn)的無(wú)機(jī)保溫材料主要有以下幾類：

1.1 泡沫混凝土

泡沫混凝土是通過(guò)發(fā)泡機(jī)的發(fā)泡系統(tǒng)將發(fā)泡劑用機(jī)械方式充分發(fā)泡，并將泡沫與水泥漿均勻混合，然后經(jīng)過(guò)發(fā)泡機(jī)的泵送系統(tǒng)進(jìn)行現(xiàn)澆施工或模具成型，經(jīng)自然養(yǎng)護(hù)所形成的一種含有大量封閉氣孔的新型輕質(zhì)保溫材料。我國(guó)泡沫混凝土的研究開(kāi)發(fā)起步較早，可以說(shuō)是始于世紀(jì)50年代，興于80年代，進(jìn)入本世紀(jì)初頁(yè)以后，以現(xiàn)澆為代表的泡沫混凝土，進(jìn)入了泡沫混凝土蓬勃發(fā)展的新時(shí)代。泡沫混凝土具有輕質(zhì)、保溫隔熱性能好、隔音耐火性能好、低彈減震性好、生產(chǎn)加工方便、環(huán)保性能好、施工方便等優(yōu)良的綜合性能，目前泡沫混凝土在我國(guó)的應(yīng)用主要是屋面泡沫混凝土保溫層現(xiàn)澆、泡沫混凝土面塊、泡沫混凝土輕質(zhì)墻板、泡沫混凝土補(bǔ)償?shù)鼗?。泡沫混凝土的整個(gè)系統(tǒng)已經(jīng)較為完備，泡沫混凝土行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)業(yè)已頒布，是我國(guó)無(wú)機(jī)保溫材料中應(yīng)用最為廣泛的材料之一。但是泡沫混凝土依然存在強(qiáng)度較低、易開(kāi)裂、開(kāi)裂后吸水嚴(yán)重等問(wèn)題。

1.2 巖棉制品

巖棉制品是以玄武巖為材料，經(jīng)高溫融熔加工成人工無(wú)機(jī)纖維，在無(wú)機(jī)巖棉纖維中再加入特定的粘結(jié)劑和防塵油，經(jīng)加溫固化，制作成各種規(guī)格、不同要求的巖棉保溫制品。具有質(zhì)量輕、導(dǎo)熱系數(shù)小、吸熱、不燃、施工方便、造價(jià)便宜等特點(diǎn)，是管道貯罐、鍋爐、煙道、熱交換器、風(fēng)機(jī)、車船等工業(yè)設(shè)備隔熱、隔聲的理想材料。但是，由于巖棉纖維、粉塵顆粒會(huì)對(duì)人體肺部及皮膚有一定的刺激性及潛在人體毒害性，在一定程度上限制了巖棉制品的大規(guī)模應(yīng)用。

1.3 無(wú)機(jī)保溫砂漿

無(wú)機(jī)保溫砂漿是以低密度多孔無(wú)機(jī)穎粒、粉末或短纖維為輕質(zhì)骨料，通過(guò)添加一定的膠凝材料及其他多元復(fù)合外加劑，按一定比例經(jīng)一定的工藝制成的保溫抹面材料，可以直接涂抹于墻體表面，也可以與其他材料（如鋼絲網(wǎng)架等）形成復(fù)合保溫材料。目前建筑工程中使用的無(wú)機(jī)保溫砂漿主要有以下幾種：膨脹珍珠巖保溫砂漿，膨脹蛙石保溫砂漿，硅酸鹽復(fù)合絕熱涂料，?；⒅楸厣皾{和復(fù)合無(wú)機(jī)保溫砂漿?？傮w來(lái)說(shuō)無(wú)機(jī)保溫砂漿具有質(zhì)輕、隔熱、保溫、不燃、抗老化、耐腐蝕、耐蟲(chóng)蛀、對(duì)人畜無(wú)害等優(yōu)良特性，以及施工方便和價(jià)格便宜等優(yōu)勢(shì)，在我國(guó)整個(gè)保溫材料行業(yè)中的市場(chǎng)占有率還是比較大的。但是由于它尚存在著一些問(wèn)題，比如材料容重稍差、保溫隔熱性能稍差、吸水率較大、和易性稍差等，這在一定程度上限制了它的應(yīng)用。

1.4 泡沫玻璃

泡沫玻璃是由碎玻璃、發(fā)泡劑、改性添加劑和發(fā)泡促進(jìn)劑等，經(jīng)過(guò)細(xì)粉碎和均勻混合后，再經(jīng)過(guò)高溫熔化，發(fā)泡、退火而制成的無(wú)機(jī)保溫材料。具有防潮、防火、防腐、與建筑物同壽命等特點(diǎn)，使其在絕熱、深冷、地下、露天、易燃、易潮以及有化學(xué)侵蝕等苛刻環(huán)境下倍受用戶青睞。被廣泛用于墻體保溫、石油、化工、機(jī)房降噪、高速公路吸音隔離墻、電力、軍工產(chǎn)品等，被用戶稱之為綠色環(huán)保型絕熱材料。泡沫玻璃的耐火度達(dá)到了A級(jí)，但最高使用溫度也只有430℃，這在一定程度上限制了它的使用范圍。

表1 主要無(wú)機(jī)保溫材料的耐火溫度Tab.1 Refractorinesses of main inorganic insulation materials

1.5 酚醛復(fù)合保溫板

酚醛保溫板是由酚醛樹(shù)脂加入發(fā)泡劑、固化劑及其它助劑制成的閉孔硬質(zhì)泡沫塑料。酚醛保溫板本身夠不上A級(jí)，通過(guò)與水泥砂漿復(fù)合，可以達(dá)到防火A級(jí)。具有重量輕、保溫效果好等優(yōu)點(diǎn)，可以用于傳統(tǒng)外墻外保溫系統(tǒng)，也可以與飾面層復(fù)合制作保溫裝飾一體化板，還可以用作幕墻內(nèi)的防火保溫隔熱材料、防火門內(nèi)隔熱材料，以及低溫或高溫場(chǎng)合的防火保溫隔熱材料。但是材料粉化嚴(yán)重，復(fù)合A級(jí)防火等級(jí)有爭(zhēng)議，實(shí)際使用溫度也只有160℃，板本身會(huì)開(kāi)裂，與面層砂漿復(fù)合老化后出現(xiàn)空鼓。

1.6 泡沫陶瓷

泡沫陶瓷是由無(wú)機(jī)固體廢棄物和無(wú)機(jī)原料，經(jīng)粉碎混合、造粒，高溫焙燒，再利用無(wú)機(jī)材料自身的自然熔融發(fā)泡（或添加發(fā)泡劑）制備而成的一種新型無(wú)機(jī)保溫材料。具有熱傳導(dǎo)率低、不燃、防火、與水泥砂漿、混凝土等相容性好、吸水率低、強(qiáng)度高、耐久性好、耐候性好等優(yōu)點(diǎn)，可以用于建筑外墻外保溫板、防火隔離帶、隔墻條板、屋面防水保溫板、自承重自保溫墻體砌塊、隔音消聲板材或砌塊及其他有較高防火隔熱保溫要求的領(lǐng)域。目前國(guó)內(nèi)泡沫陶瓷尚處于試驗(yàn)、中試階段，存在導(dǎo)熱率稍高、價(jià)格偏高、缺乏完善的使用規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)等問(wèn)題，離大規(guī)模的生產(chǎn)、使用還有一定的距離。

2 無(wú)機(jī)保溫材料性能分析

2.1 無(wú)機(jī)保溫材料的防火性

上文所列的無(wú)機(jī)保溫材料的防火性能均優(yōu)于市面上現(xiàn)有的有機(jī)保溫材料。然而不同種類的無(wú)機(jī)保溫材料的防火性能還是有一定差異的，表1所列為各主要無(wú)機(jī)保溫材料的實(shí)際使用溫度，用戶可以根據(jù)各應(yīng)用場(chǎng)合的實(shí)際耐火需求，選擇合適的無(wú)機(jī)保溫材料。

2.2 無(wú)機(jī)保溫材料的容重、強(qiáng)度及熱導(dǎo)率

容重、強(qiáng)度（包括抗壓強(qiáng)度和抗折強(qiáng)度）和熱導(dǎo)率是無(wú)機(jī)保溫材料三個(gè)重要特性，理想的情況是容重越小越好、強(qiáng)度越高越好、熱導(dǎo)率越低越好，但是強(qiáng)度的提高一般是采用增加容重的方式，而容重的增加又會(huì)導(dǎo)致材料的密度加大，密度的增大會(huì)使得材料的導(dǎo)熱率變大。所以，選擇保溫材料一定要綜合考慮各方面的影響。圖1是無(wú)機(jī)保溫材料容重、熱導(dǎo)率、強(qiáng)度關(guān)系曲線。然而，不同的無(wú)機(jī)材料各自的容重、強(qiáng)度和熱導(dǎo)率是不一樣的（見(jiàn)表2），選用時(shí)可按實(shí)際需求進(jìn)行一個(gè)合理的選材。

2.3 無(wú)機(jī)保溫材料的吸水性

無(wú)機(jī)保溫材料的吸水性是考核無(wú)機(jī)材料性能優(yōu)劣的一個(gè)重要指標(biāo)。由于水的導(dǎo)熱系數(shù)是保溫材料空隙內(nèi)空氣導(dǎo)熱系數(shù)的20倍左右，吸水后會(huì)導(dǎo)致保溫材料的導(dǎo)熱率大大提高，從而極大地降低材料的保溫效果；特別是當(dāng)保溫材料遇冷時(shí)孔隙內(nèi)的水分會(huì)凝結(jié)成冰，嚴(yán)重時(shí)會(huì)出現(xiàn)材料開(kāi)裂破壞保溫結(jié)構(gòu)（這種情況在北方地區(qū)更應(yīng)該特別注意），因此，對(duì)于部分吸水率大的無(wú)機(jī)保溫材料要慎重選用，不過(guò)對(duì)于部分吸收率較高的無(wú)機(jī)保溫材料可以通過(guò)在材料內(nèi)添加憎水劑或是對(duì)材料表面進(jìn)行防水處理來(lái)達(dá)到降低吸水率的目的，只是成本會(huì)相應(yīng)增加，且難以獲得持久長(zhǎng)效的防水效果。表3所列為主要無(wú)機(jī)保溫材料的吸水率。由表可知泡沫玻璃和泡沫陶瓷在吸水性能方面最為突出，泡沫混凝土的吸水率最高，使用過(guò)程中應(yīng)當(dāng)特別注意。

表2 主要無(wú)機(jī)保溫材料的容重和抗壓強(qiáng)度Tab.2 Bulk densities and compressive strengths of main inorganic insulation materials

表3 主要無(wú)機(jī)保溫材料吸水性Tab.3 Water absorptions of main inorganic insulation materials

3 無(wú)機(jī)保溫材料的發(fā)展趨勢(shì)及幾點(diǎn)建議

（1）現(xiàn)有無(wú)機(jī)保溫材料產(chǎn)品性能的提高、生產(chǎn)技術(shù)及裝備的改進(jìn)和生產(chǎn)成本的降低。目前國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上所見(jiàn)的各類無(wú)機(jī)保溫材料雖然各具特點(diǎn)、各有優(yōu)勢(shì)，不過(guò)都存在或多或少的問(wèn)題，材料性能方面，泡沫混凝土制品吸水率高、強(qiáng)度低，巖棉吸水率高、強(qiáng)度低，存在潛在人體毒害性；酚醛復(fù)合板的易開(kāi)裂、粉化；無(wú)機(jī)保溫砂漿熱導(dǎo)率較高、容重較大、強(qiáng)度低、吸水率高，泡沫玻璃熱導(dǎo)率較高、脆性大；泡沫陶瓷熱導(dǎo)率較高，因而都有進(jìn)一步提升改進(jìn)性能的需求；雖然各類無(wú)機(jī)保溫材料的性能改進(jìn)的方向各異，對(duì)于整體無(wú)機(jī)保溫材料行業(yè)來(lái)說(shuō)，尚缺乏較為完備的先進(jìn)的生產(chǎn)技術(shù)規(guī)范及裝備，泡沫混凝土在生產(chǎn)規(guī)范上較為成熟，但在裝備水平方面與歐美國(guó)家還有一定的差距，主要表現(xiàn)在大型化、自動(dòng)化、加工精良、產(chǎn)品穩(wěn)定性方面與歐美國(guó)家差距明顯。其它類型的無(wú)機(jī)保溫材料由于起步較晚，在生產(chǎn)技術(shù)規(guī)范及裝備方面相對(duì)來(lái)說(shuō)更為落后，需要加快制定各種產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范，大力改進(jìn)現(xiàn)有裝備；公安部的通告，給了無(wú)機(jī)保溫材料一個(gè)前所未有的發(fā)展機(jī)遇，無(wú)機(jī)保溫材料取代有機(jī)保溫材料是國(guó)家建筑防火安全、綠色節(jié)能的必然趨勢(shì)，而無(wú)機(jī)保溫材料高成本是制約這種取代的一個(gè)重要瓶頸。如何降低現(xiàn)有無(wú)機(jī)保溫材料的生產(chǎn)成本是所有從業(yè)者面對(duì)的一個(gè)重要課題。

（2）綠色節(jié)能將成為無(wú)機(jī)保溫材料的旗幟。防火安全是無(wú)機(jī)保溫材料的基本屬性，而綠色節(jié)能是無(wú)機(jī)保溫材料可持續(xù)發(fā)展的根本保證，因而必須從原料的來(lái)源、無(wú)機(jī)保溫制品的生產(chǎn)、使用及廢棄無(wú)機(jī)保溫材料的處理等方面綜合考慮，原料方面可以考慮利用工業(yè)固體廢棄物（電廠粉煤灰、鋼廠鋼渣、鋁廠赤泥、陶瓷廠廢料、玻璃廠廢料等等）、礦山固體廢棄物（如金礦尾礦、鐵礦尾礦、煤矸石等等）和其他固體廢料如湖泊污泥、廢棄河床廢沙、荒棄廢土、建筑垃圾等。廢棄無(wú)機(jī)保溫材料的處理要謹(jǐn)防無(wú)機(jī)保溫材料成為環(huán)境的一個(gè)二次污染源，盡量做到資源的二次利用，在這一點(diǎn)泡沫陶瓷和泡沫玻璃將會(huì)有較大的優(yōu)勢(shì)。

（3）關(guān)于無(wú)機(jī)保溫材料行業(yè)的幾點(diǎn)建議

①國(guó)家應(yīng)盡快出臺(tái)一批扶持和鼓勵(lì)政策，支持在建筑保溫中以無(wú)機(jī)保溫材料逐步取代有機(jī)保溫材料，鑒于目前無(wú)機(jī)保溫材料價(jià)格普遍偏高這個(gè)現(xiàn)狀，對(duì)于采用無(wú)機(jī)保溫材料體系的建筑應(yīng)以經(jīng)濟(jì)補(bǔ)貼或減稅扶持，對(duì)生產(chǎn)無(wú)機(jī)保溫材料的企業(yè)應(yīng)予各種政策優(yōu)惠（如貸款扶持，基金扶持等）。國(guó)家可以出臺(tái)系列鼓勵(lì)無(wú)機(jī)保溫材料發(fā)展的文件，給予無(wú)機(jī)保溫材料行業(yè)以激勵(lì)。

②國(guó)家應(yīng)加大對(duì)無(wú)機(jī)保溫材料研發(fā)的投入，包括科研單位的科研投入、中試企業(yè)的中試投入、產(chǎn)品研發(fā)企業(yè)及設(shè)備研發(fā)企業(yè)的科研投入。

③中國(guó)建材聯(lián)合會(huì)、中國(guó)硅酸鹽協(xié)會(huì)等上級(jí)協(xié)會(huì)，應(yīng)大力支持無(wú)機(jī)保溫材料的發(fā)展，并出臺(tái)鼓勵(lì)性文件。

④相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范及測(cè)試方法應(yīng)盡快出臺(tái)。建議國(guó)家主管部門盡快制定無(wú)機(jī)保溫材料各種標(biāo)準(zhǔn)及測(cè)試方法。否則，設(shè)計(jì)部門無(wú)標(biāo)準(zhǔn)可依，無(wú)機(jī)保溫材料就難以應(yīng)用。各企業(yè)應(yīng)積極參與標(biāo)準(zhǔn)制定，支持標(biāo)準(zhǔn)制定。

4 結(jié)語(yǔ)

目前，我國(guó)無(wú)機(jī)保溫材料面對(duì)一個(gè)前所未有的機(jī)遇和挑戰(zhàn)，整體上還處于一個(gè)起步階段（部分處于起步到繁榮發(fā)展的轉(zhuǎn)折期），呈現(xiàn)出一種即蓬勃向上又多軍混戰(zhàn)的狀態(tài)，預(yù)計(jì)經(jīng)過(guò)3～5年的發(fā)展，整個(gè)行業(yè)將會(huì)逐步明朗化，各分類無(wú)機(jī)保溫材料領(lǐng)域?qū)⑿纬?～5家中大型領(lǐng)頭企業(yè)、幾個(gè)知名品牌的局面。在今后3～5年內(nèi)，我國(guó)將完成無(wú)機(jī)保溫材料高速發(fā)展的條件準(zhǔn)備，為大規(guī)模應(yīng)用奠定各方面的基礎(chǔ)。這些條件準(zhǔn)備主要表現(xiàn)在：

（1）產(chǎn)品性能的完善；

（2）技術(shù)裝備的完善、開(kāi)發(fā)；

（3）市場(chǎng)的培育和擴(kuò)大；

（4）各種標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)范的制訂與實(shí)施；

（5）企業(yè)規(guī)模的形成、企業(yè)數(shù)量的劇增以及企業(yè)品牌的樹(shù)立。

屆時(shí)，一個(gè)無(wú)機(jī)保溫材料全面發(fā)展的輝煌時(shí)代將如期到來(lái)，我國(guó)無(wú)機(jī)保溫材料將進(jìn)入大規(guī)模應(yīng)用的時(shí)期。至于無(wú)機(jī)保溫材料中到底是泡沫混凝土還是泡沫玻璃，抑或是泡沫陶瓷能夠脫穎而出，成為無(wú)機(jī)保溫材料行業(yè)“真正寵兒”，我們將拭目以待。

1 公消[2011]65號(hào).中華人民共和國(guó)公安部進(jìn)一步明確民工建筑外保溫材料消防建筑管理有關(guān)要求的通知

2 李曉明.“天炻”發(fā)泡功能陶瓷性能與應(yīng)用.建材與設(shè)計(jì),2012(7):18～20

3 陸凱安.膨脹珍珠巖及其制品的新用途和發(fā)展趨勢(shì).新型建筑材料，2007，（07），72～74

4 查瓏瓏.淺談無(wú)機(jī)保溫材料現(xiàn)在及發(fā)展方向.Research＆Applica TiOn of Building Materi Als，2012，（06），8～10

5 俞錫賢.淺談無(wú)機(jī)隔熱保溫砂漿及其發(fā)展趨勢(shì).全國(guó)第十次防水材料技術(shù)交流大會(huì)論文集，2008

6 朱盈豹.無(wú)機(jī)保溫的應(yīng)用和發(fā)展前景.遼寧建材，2010，（02）:10～12

7 許志中.我國(guó)建筑節(jié)能保溫材料發(fā)展前景的思考.建筑節(jié)能，2009，221（37）:47～49

8 俞桂良.盧大偉.建筑節(jié)能中無(wú)機(jī)保溫材料的應(yīng)用.建筑技術(shù)，2010，（06）:179