外墻保溫板的組成材料及研究

周思禹 劉思佳 董燕雯 尤志國*

(河北聯(lián)合大學建筑工程學院，河北唐山 063009)

目前，我國社會總能耗中建筑能耗約占28%，而且隨著國民經(jīng)濟的發(fā)展，這個比例還有繼續(xù)增加的趨勢。建筑能耗中有30%～50%是通過圍護結構損失的，加強圍護結構的保溫隔熱性能是實現(xiàn)建筑節(jié)能的有效措施［1］。保溫板的類型多種多樣，組成材料廣泛并決定了保溫板的性能，包括保溫隔熱性能、力學性能等。自20世紀70年代以來，國內對保溫板的研究就十分活躍，近年來更是十分重視對它的深入開發(fā)和應用。通過對新型材料的研究和應用，保溫板研究已經(jīng)成為外墻保溫技術體系發(fā)展的一個重要方面。

1 傳統(tǒng)保溫板的主要組成材料

1.1 芯材

芯材主要決定了保溫板的保溫隔熱性能，目前常用的材料主要包括以下幾種:1)擠塑式聚苯乙烯泡沫板(XPS板)。XPS板是以聚苯乙烯樹脂為原料加上其他的原輔料與聚合物，通過加熱混合同時注入催化劑，然后擠塑壓出成型而制造的硬質泡沫塑料板。該類芯板應用廣泛，性能優(yōu)異。2)膨脹聚苯板(EPS板)。EPS板，全稱聚苯乙烯泡沫板，是由含有揮發(fā)性液體發(fā)泡劑的可發(fā)性聚苯乙烯珠粒，經(jīng)加熱預發(fā)后在模具中加熱成型的具有微細閉孔結構的白色固體。3)酚醛保溫板。酚醛保溫板是由酚醛泡沫制成，酚醛泡沫是一種新型不燃、防火低煙保溫材料，其由酚醛樹脂加入發(fā)泡劑、固化劑及其他助劑制成的閉孔硬質泡沫塑料。4)巖棉板。巖棉板［2］是以玄武巖及其他天然礦石等為主要原料，經(jīng)高溫熔融成纖，加入適量粘結劑，固化加工而制成的。5)水泥基聚苯顆粒復合保溫板。水泥基聚苯顆粒［3］復合保溫板由膠凝材料、骨料并添加外加劑通過高分子聚合物改性做成。其中膠凝材料包括水泥、灰鈣、粘合劑等，骨料為聚苯顆粒。

1.2 面板或背板

面板和背板主要決定了保溫板的力學性能、耐久性能等，起到保護芯材的作用，目前常用的材料主要包括以下幾種。

1.2.1 木纖維板

木纖維板包括木絲水泥板，刨花水泥板等木制纖維板。在制造木纖維水泥板時，預先將木纖維進行處理。選取含有硫酸根的鹽類中的一種或兩種以上，如硫酸鎂、硫酸鈣、硫酸鋁和硫酸鋅等，并選取竣酸類中的一種或兩種以上，如乙酸、草酸等，對木纖維處理后，再與水泥混拌制成木纖維水泥板。

1.2.2 金屬纖維板

金屬纖維中最常用的是鋼纖維。將低碳冷拔鍍鋅鋼絲焊成三維網(wǎng)架，中間填充自熄型聚苯乙烯泡沫作為保溫芯材，外噴表面處理劑，既增加了聚苯板的表面強度，便于與水泥砂漿結合，又能提高聚苯板的耐火極限并防止鋼絲網(wǎng)架的銹蝕，其彈性模量高，能大幅度提高砂漿的抗拉性和延展性。

1.2.3 竹漿纖維水泥板［4］

濕法纖維水泥板，先將適量的水與纖維攪拌均勻后，再與水泥(或水泥+石英砂)料混合，并攪拌至無結塊。將混合漿料倒入成型框中鋪平，初步成型后，放入壓機中壓至預定密度。卸壓后將板坯放入夾緊框中夾緊，用塑料膜密封，在80 e干燥箱中放置8 h，拆除夾緊框后再置于蒸養(yǎng)釜內，在160 e條件下蒸養(yǎng)8 h，經(jīng)一周自然干燥后測定其物理力學性能。

半干法纖維水泥板，纖維含水率約250%，與水泥混合后，再加入少量的水攪拌均勻，將漿料鋪在成型框內。置于壓機中壓至預定密度，卸壓后放入夾緊框中夾緊，用塑料膜密封，并在塑料膜內加入一定量的水，形成高濕環(huán)境。在80 e下養(yǎng)護8 h拆去夾緊框，再經(jīng)約一周自然養(yǎng)護后測定板材性能。

1.2.4 復合纖維板［5］

復合纖維是將幾種不同種類的纖維(合成纖維、金屬纖維)，或者不同尺寸的同類纖維按一定比例混合加入混凝土中，從而制備成復合纖維板。各種纖維共同發(fā)揮各自的優(yōu)勢，以提高混凝土的各項性能指標。

2 新型保溫板的研究

近年來，隨著對保溫板的深入研究，研究人員利用各種技術研制出了多種新型保溫板，充分響應了和諧社會節(jié)約能源的號召，下面進行簡述:李應權［6］把膠凝材料干粉料和水攪拌得到凈漿，再把凈漿與液料(化學發(fā)泡劑、外加劑)攪拌并添加多功能助劑得到泡沫料漿，靜停、化學發(fā)泡形成泡沫材料胚體，養(yǎng)護切割得到泡沫混凝土保溫板。此保溫板的優(yōu)點在于A級防火、高耐久、早強、高強、粘結力強、施工方便、綠色環(huán)保、無毒、無污染。但由于泡沫混凝土保溫板生產工藝流程復雜，實際操作中較難大批生產，關鍵技術有待進一步研究。宋曉睿，楊輝［7］以HGM(一種由特殊工藝制成的微米級閉孔球形顆粒)為原料，硝酸鋁為粘合劑，在520℃進行熱處理，制備出剛性HGM保溫板，并測試了其燃燒性能和抗壓強度等。研究表明此類保溫板抗壓強度最低為2.2 MPa，高于目前常用的有機及無機保溫材料。此保溫板有很好的難燃、阻燃特性，防火等級高。但是該保溫板要想更好發(fā)揮特性需要完全由無機材料制備，條件苛刻且制備工藝復雜。邱軍付，羅淑湘等［8］將除發(fā)泡劑以外的其他材料如水泥、粉煤灰、減水劑、穩(wěn)泡劑、粉煤灰活劑等加水攪拌均勻，控制料漿溫度低于45℃持續(xù)10 min左右，然后在高速攪拌的同時迅速加入發(fā)泡劑持續(xù)攪拌約30 s，最后把攪拌均勻的料漿傾倒入模具內靜停發(fā)泡，2 h后拆模在空氣中自然養(yǎng)護。該保溫板性能基本滿足外墻外保溫制品的要求，有效解決制品早期強度偏低現(xiàn)象。真空隔熱保溫板［9］采用鋁板、涂有保護層的低碳鋼板、鋁塑板等具有防止氣體滲漏的板材作為外殼資料。其在建筑保溫上的應用還在起步階段，國內研發(fā)真空絕熱板的企業(yè)屈指可數(shù)，目前真空隔熱保溫板的價格要比一般的保溫材料貴很多。但其有著優(yōu)異的性能:降低建筑墻體的厚度節(jié)省空間，提高房屋容積率，進而提高房地產利潤和居住舒適度。

水泥基復合材料保溫板［10］是以水泥、超輕骨料、混合材、纖維和玻璃纖維網(wǎng)格布、添加劑、水為主要原料，通過制漿、攪拌、布網(wǎng)、掛漿、養(yǎng)護、切割等工藝制成。它有著防火和保溫隔熱性能好、強度高、收縮率低、不易碎裂、無毒無害、耐久等特點。該保溫板加工方便，可作為外墻外保溫系統(tǒng)的保溫隔熱材料或隔離帶使用，是一種具有良好應用前景的環(huán)保型保溫材料，應大力開發(fā)和推廣。

3 展望

隨著建筑節(jié)能和墻體材料研究的不斷深入，大批性能優(yōu)越的新型材料將得到推廣和應用。新型材料具有節(jié)能降耗、保護環(huán)境、實現(xiàn)資源循環(huán)利用的綜合優(yōu)勢效益，有利于實現(xiàn)建筑低能耗、高品質、低成本、高效益，走住宅產業(yè)化和可持續(xù)發(fā)展之路。因此，應大力發(fā)展保溫板的研發(fā)技術，以適應當今節(jié)約型社會的要求，并指出該技術具有廣闊的應用前景。

［1］Gyoung-Seok Choi，Jae-Sik Kanga，Young-Sun Jeong，et al.An experimental study on thermal properties of composition insulation［J］.Ther-mochimiea Acta，2007(455):75-79.

［2］章書建.巖棉板薄抹灰外墻外保溫系統(tǒng)應用及案例分析［J］.建筑節(jié)能，2012(2):45-47.

［3］薛亮亮.水泥基聚苯顆粒復合保溫板研究［J］.建筑節(jié)能，2012(6):38-40.

［4］龍 玲.竹漿纖維水泥板的制備及板材性能分析［J］.木材工業(yè)，2010，24(5):39-41.

［5］孫 奇.用纖維混凝土墻體板材性能的分析及比較［J］.山西建筑，2010，36(9):167-168.

［6］李應權.A級防火泡沫混凝土保溫板［J］.新型建筑材料，2012(2):69-88.

［7］宋曉睿，楊 輝.空心玻璃微球隔熱保溫板的制備及其理化特性［J］.硅酸鹽學報，2012，40(4):571-576.

［8］邱軍付，羅淑湘.摻量粉煤灰泡沫混凝土保溫板的試驗研究［J］.硅酸鹽通報，2013，32(2):363-367.

［9］章書建.真空隔熱保溫板的研究現(xiàn)狀與發(fā)展方向［J］.建筑節(jié)能，2012(4):46-47.

［10］王武祥.水泥基復合材料保溫板的生產與應用［J］.建筑節(jié)能，2013(2):43-47.