高層民用建筑外墻保溫材料的種類與特點(diǎn)

郭翰卿

（莊浪縣建筑材料試驗室，甘肅 莊浪 744600）

0 引言

保溫材料是高層民用建筑落實節(jié)能環(huán)保的重要建筑材料，所以國內(nèi)外的建筑行業(yè)對其進(jìn)行了深入探究，旨在通過保溫材料的應(yīng)用減少建筑能源消耗，進(jìn)而減少對環(huán)境造成的污染。而墻體保溫分為內(nèi)墻體保溫與外墻體保溫兩種，但若是采用內(nèi)墻體保溫的話，室內(nèi)面積就會減少，而且外觀也會受到影響。所以，外墻體保溫材料的應(yīng)用成為了國內(nèi)外建筑行業(yè)研究和應(yīng)用的重點(diǎn)。

1 高層民用建筑外墻保溫的優(yōu)點(diǎn)

相較而言，外墻保溫的優(yōu)勢在于：（1）可以廣泛應(yīng)用，不僅可以運(yùn)用于新建筑建設(shè)中，還可以運(yùn)用于舊房改造；（2）可使主體結(jié)構(gòu)不易受到各種因素的影響而遭到破壞，使建筑物的使用年限得以增加；（3）可將“熱橋”影響基本消除；（4）可將墻體保溫性能提高；（5）可為室內(nèi)溫度保持穩(wěn)定提供保障；（6）可使墻體氣密性、防水性得到提高；（7）可改善民用建筑物室內(nèi)環(huán)境；（8）可減少保溫材料的用量，增加房間內(nèi)部的空間。因此，建筑行業(yè)需將外墻保溫材料的應(yīng)用重視起來。

2 保溫層材料的特點(diǎn)

2.1 收集多余的熱量

保溫層材料最大的特點(diǎn)就是可以收集多余的熱量，及時釋放熱量，所以選擇好的保溫層材料可有效平衡室內(nèi)溫度。

2.2 克服墻面先天性缺點(diǎn)

墻面是有先天性缺陷的，比如∶墻面裂縫、凝結(jié)、發(fā)霉等。而將保溫層材料利用起來，不管是進(jìn)行新建筑的建設(shè)還是進(jìn)行舊建筑的翻新，皆可克服其先天性缺點(diǎn)。此外，基板整體是安全可靠的，可有效避免負(fù)風(fēng)壓撕裂和脫落。

2.3 保證長期適用性

倘若保溫層材料的原料為浮珠、水鎂石纖維等，其結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，進(jìn)而形成封閉的疏水微孔腔結(jié)構(gòu)，而這正是相變材料的載體之一，所以可以為相變材料的長期實用性提供保障。

3 高層民用建筑外墻有機(jī)保溫材料的種類與特點(diǎn)

3.1 PU

PU是由多異氰酸酯和多元醇反應(yīng)制成的聚氨基甲酸酯。聚氨基甲酸酯泡沫最早出現(xiàn)于20世紀(jì)中葉，由德國建筑行業(yè)研究人員研發(fā)而成，最開始的聚氨基甲酸酯泡沫的原料為∶多元醇和二異氰酸酯。隨著時代的發(fā)展，聚氨基甲酸酯泡沫的原料變?yōu)榱水惽杷狨?、聚酯多元醇、聚醚多元醇、穩(wěn)定劑、催化劑、發(fā)泡劑等。在長時間的應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)，聚氨基甲酸酯泡沫的優(yōu)點(diǎn)在于∶隔音效果好、隔熱性強(qiáng)、防水性能較高、耐油性強(qiáng)、耐磨性強(qiáng)。與其他高層民用建筑外墻有機(jī)保溫材料相比，聚氨基甲酸酯泡沫是最好的合成材料。在高層民用建筑中，常用的聚氨基甲酸酯包括澆筑聚氨酯、噴涂聚氨酯、聚氨酯泡沫板等。

聚氨基甲酸酯泡沫最大的特點(diǎn)就是熱導(dǎo)率低。聚氨基甲酸酯泡沫在高層民用建筑中廣泛應(yīng)用之前，研發(fā)人員進(jìn)行了實踐、探究，發(fā)現(xiàn)在沒有進(jìn)行阻燃處理的情況下，硬質(zhì)聚氨基甲酸酯泡沫氧指數(shù)不足1/5，倘若遇到了火災(zāi)還會釋放一氧化碳等毒性較大的氣體。為解決這一問題，相關(guān)工作人員對其進(jìn)行了深入研究，發(fā)現(xiàn)制作聚氨基甲酸酯泡沫塑料時加入2∶1的膨脹阻燃劑可將硬質(zhì)泡沫阻燃性提高；制作聚氨基甲酸酯泡沫塑料時加入磷酸三苯酯及氫氧化鋁，并按照1∶5的比例進(jìn)行添加，可使硬質(zhì)泡沫塑料氧氣數(shù)值最大化；倘若把蒙脫土進(jìn)行化學(xué)改性，可將聚氨基甲酸酯泡沫塑料的抗燃燒性能提高。

3.2 PF

PF簡單來說就是泡沫類塑料，組成部分包括表面活性劑、固化劑、不燃填料、酚醛樹脂等。相較于聚氨基甲酸酯，泡沫類塑料的優(yōu)勢在于∶氧指數(shù)較高，耐火性較強(qiáng)。在實踐中發(fā)現(xiàn)，高層民用建筑外墻保溫材料中如果應(yīng)用了酚醛樹脂，那么其就可以在高溫下長期運(yùn)行，且其可承受瞬間溫度為300℃。

酸醛樹脂泡沫由分子結(jié)構(gòu)構(gòu)成，且有較多粉狀物，所以其特點(diǎn)為：粉化度較高、脆性較大。為了解決這些特點(diǎn)給高層民用建筑帶來的不良影響，相關(guān)工作人員對其進(jìn)行深入探究，并總結(jié)出了幾種增強(qiáng)酸醛樹脂泡沫材料韌性的途徑：（1）在酸醛樹脂泡沫材料中添加增韌劑。（2）把苯酚合成樹脂換成改性苯酚。（3）利用化學(xué)反應(yīng)增加酸醛樹脂泡沫材料的韌性。通過長時間的實踐發(fā)現(xiàn)，將苯酚合成樹脂換成改性苯酚的增韌效果是最好的。此外，相關(guān)學(xué)者、專家還通過研究發(fā)現(xiàn)，將聚氨酯預(yù)聚體應(yīng)用于酸醛樹脂泡沫中可將其熱性增強(qiáng)，且酚醛樹脂泡沫中的聚氨酯預(yù)聚體的含量為9%時，其物理性能可以最大限度發(fā)揮出來。具體而言，聚氨酯聚體在酸醛樹脂泡沫中會產(chǎn)生的反應(yīng)有擴(kuò)鏈、交聯(lián)反應(yīng)，一種是多羥基化合物和異氰酸酯基團(tuán)產(chǎn)生的反應(yīng)，一種是羥甲基和異氰酸酯基團(tuán)產(chǎn)生的反應(yīng)。而這兩種反應(yīng)都可直接對酸醛樹脂泡沫材料中的分子結(jié)構(gòu)造成影響，使其韌性得到有效提高。

3.3 EPS

EPS通俗來講就是模塑聚苯乙烯泡沫，其基本原料為聚苯乙烯顆粒，將其預(yù)發(fā)泡加熱之后倒入相關(guān)模具中，進(jìn)而制作出泡沫塑料板。一般情況下，模塑聚苯乙烯泡沫分為兩種，一是阻燃型，二是普通型。

其最大的特點(diǎn)就是性價比高、容易進(jìn)行加工、吸水性較弱、導(dǎo)熱性小、密度小等，但其對溫度有著較高要求，即∶不能高于75℃。也就是說，模塑聚苯乙烯泡沫在遇到火的時候容易燃燒起來，且氧氣指數(shù)較低。為解決這一問題，相關(guān)學(xué)者、專家進(jìn)行了深入研究，研究出了多種阻燃方法。比如∶黏土阻燃、本體阻燃、鹵系阻燃、無機(jī)阻燃、膨脹阻燃、磷系阻燃等。本體阻燃簡單來說就是把一些化學(xué)元素添加到聚苯乙烯分子鏈上，進(jìn)而達(dá)到阻燃這一目的。而鹵系阻燃雖然有較高的阻燃效率，但是燃燒過程中會出現(xiàn)很多煙霧、有毒氣體。隨著時代的發(fā)展，全球變暖給人類可持續(xù)發(fā)展帶來阻礙，人們逐漸意識到了保護(hù)環(huán)境的重要性，且國家推出了相應(yīng)的環(huán)保措施、政策，所以鹵系阻燃被明令禁止了。無機(jī)阻燃及膨脹阻燃是當(dāng)前在模塑聚苯乙烯泡沫中應(yīng)用較為廣泛的阻燃方式。因為三聚氰胺、聚磷酸銨、季茂四醇這些物質(zhì)可以在面臨高溫的時候形成保護(hù)屏障，且其可將可燃?xì)怏w、可燃煙霧的排放量降到最低。此外，如果把氧化鎂和氫氧化鋁與無機(jī)阻燃改性劑結(jié)合在一起進(jìn)行使用，可達(dá)到更好的阻燃效果。

4 高層民用建筑外墻無機(jī)保溫材料的種類與特點(diǎn)

4.1 泡沫玻璃

泡沫玻璃是常見的建筑外墻無機(jī)保溫材料，其是一種多孔玻璃材料，但因其成本較高，所以常被應(yīng)用于工業(yè)保溫隔熱工程中。具體而言，工作人員在制作泡沫玻璃的時候會用到非金屬礦、廢玻璃、粉煤灰等原料，并在這些原料中加入一些改性劑、穩(wěn)泡劑、助溶劑等，然后通過粉碎、混合制作成配合料。之后，工作人員會將混合料放入模具中進(jìn)行加熱。最后，可形成一種內(nèi)部具有較為均勻的氣泡的多孔玻璃材料。泡沫玻璃最早出現(xiàn)于20世紀(jì)40年代的法國，主要原料為玻璃，發(fā)泡劑為碳酸鈣，一開始制作泡沫玻璃時，相關(guān)工作人員使用了耐火模具進(jìn)行加熱發(fā)泡，最終制作出了輕石狀材料。泡沫玻璃的特點(diǎn)在于生產(chǎn)成本較高，所以常被應(yīng)用于工業(yè)保溫隔熱工程中，很少被應(yīng)用于高層民用建筑外墻建設(shè)中。所以，降低其成本、提高其成品率成為了相關(guān)學(xué)者、專家需要解決的問題，如此，才可使泡沫玻璃被廣泛應(yīng)用于高層民用建筑外墻中，才可將其效用最大限度地發(fā)揮出來。

4.2 巖棉

巖棉性能不錯，而且價格低廉，所以其最早應(yīng)用于高層民用建筑外墻保溫中。在制作巖棉時，工作人員需將輝綠巖、玄武巖當(dāng)做主要原料，然后再在里面加入一些輔助料，混合之后將其放在沖天爐或者池窯中，用極大壓力進(jìn)行強(qiáng)吹。之后，工作人員需采用相應(yīng)手段使其瞬間冷卻，形成纖維狀態(tài)。就市面上的巖棉種類而言，常見的有三種：三維法巖棉板、擺錘法巖棉板、沉降法巖棉板。巖棉屬于纖維保溫材料，所以對熔體配方酸度系數(shù)有著較高要求。此外，其特點(diǎn)為吸水性較強(qiáng)。但吸水過多會使其具有較強(qiáng)的導(dǎo)熱系數(shù)，所以相關(guān)工作人員需采用一些措施降低巖棉吸水性。

5 高層民用建筑外墻保溫材料的選購方法

5.1 基于環(huán)境溫度進(jìn)行外墻保溫材料的選購

我國的地域較廣，所以每個地方的氣候、溫度、環(huán)境是不同的，所以在選擇外墻保溫材料的時候需要考慮到當(dāng)?shù)氐臍夂颉囟?。比如，北方地區(qū)到了冬天的時候，氣候會變得干燥、寒冷，所以在選擇外墻保溫材料的時候應(yīng)當(dāng)選擇保溫性能較高的。這樣，才能改善居住者的室內(nèi)環(huán)境，才能給居住者帶來舒適感。一般情況下，北方地區(qū)可以選擇模塑聚苯乙烯泡沫。又如，南方地區(qū)的溫差不是太大，人們對住所的保溫需求并不是很高，在選擇保溫材料的時候可以選保溫性較差一點(diǎn)的。

5.2 基于導(dǎo)熱系數(shù)進(jìn)行外墻保溫材料的選購

導(dǎo)熱系數(shù)可對高層民用建筑外墻施工及室內(nèi)空間造成一定的影響，所以在選購保溫材料時，應(yīng)選擇導(dǎo)熱系數(shù)最小的保溫材料。這樣，可以為施工提供方便，有效降低空間占用比例。

5.3 基于穩(wěn)定性進(jìn)行外墻保溫材料的選購

化學(xué)穩(wěn)定性高的保溫材料能確保外墻保溫材料的功能、效用最大限度地發(fā)揮出來，所以在選購保溫材料時，需要盡可能選擇化學(xué)穩(wěn)定性高的材料。此外，還需要考慮到單位熱阻價格，即∶要盡可能選擇單位熱阻價格較低的材料。

5.4 基于機(jī)械強(qiáng)度進(jìn)行外墻保溫材料的選購

外墻保溫材料較為特殊，不僅需要具有美觀、保溫等特征，還需要具有一定的承受能力。這樣，才能在惡劣天氣下保證墻體不受到損壞。所以在進(jìn)行外墻保溫材料的選購時，需要將機(jī)械強(qiáng)度重視起來。

5.5 確保產(chǎn)品是正品

在選購?fù)鈮Ρ夭牧蠒r，需要對產(chǎn)品包裝上的相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行觀察，如∶生產(chǎn)產(chǎn)品的商家名稱、出廠日期、品牌LOGO、使用說明等。這樣，才能確保買到的產(chǎn)品是正品。

5.6 基于重量進(jìn)行外墻保溫材料的選購

在進(jìn)行高層民用建筑外墻建設(shè)時，需要用到大量的保溫材料，所以在進(jìn)行材料選購的時候，需要將重量當(dāng)做選品的標(biāo)準(zhǔn)。具體而言，若外墻材料的重量較重，很有可能會對建筑的安全性造成影響，進(jìn)而引發(fā)安全事故。所以，在進(jìn)行高層民用建筑外墻保溫材料選擇的時候，需要盡可能選擇重量較輕的。

5.7 基于防火防水性能進(jìn)行外墻保溫材料的選購

在進(jìn)行外墻保溫材料選購的時候，需要重視產(chǎn)品的防水、防火性能。因為外墻是直接面對惡劣天氣的，如果防水、防火性能不好，很有可能會出現(xiàn)空鼓、開裂等現(xiàn)象。

5.8 基于施工工藝進(jìn)行外墻保溫材料的選購

外墻保溫材料施工是很重要的，若選對了施工工藝，那么工作人員就可以將施工工期縮短，如果選錯了施工工藝，就需要花費(fèi)大量的時間進(jìn)行施工。所以，在進(jìn)行外墻保溫材料產(chǎn)品選購的時候，需要盡可能考慮到施工工藝。

6 外墻保溫施工步驟

6.1 基層處理

在進(jìn)行高層民用建筑外墻施工前，工作人員需要對墻體進(jìn)行徹底檢查。即∶用2m靠尺測量，確保偏差在4mm內(nèi)。如果超出的話，需要用工具鏟平；如果遇到了凹槽處，需用水泥砂漿修補(bǔ)。

6.2 彈線、掛線

彈線是一種裝飾構(gòu)件，可替代水泥，根據(jù)建筑和外墻保溫規(guī)范，在立面上彈下垂直的控制線。此外陰陽角處也要打上垂直線。

6.3 配制專用粘結(jié)劑

想要保溫層更好，在配制時，要加水?dāng)嚢瑁ㄗh用電動攪拌機(jī)攪拌至稠度合適、均勻為止。

6.4 粘貼翻包網(wǎng)格布

保溫材料外露的地方，如門窗洞口等地方，需要用網(wǎng)格布覆蓋好，為安裝保溫層打下好的基礎(chǔ)。

7 結(jié)束語

綜上所述，建筑外墻保溫材料隨著時代的發(fā)展而變化，節(jié)能環(huán)保是當(dāng)前社會的主旋律，所以建筑行業(yè)響應(yīng)號召研發(fā)出了具有環(huán)保性能的外墻保溫材料。但在選購這些材料的時候，需要考慮到多方面的因素，比如∶溫度環(huán)境、導(dǎo)熱系數(shù)、穩(wěn)定性、機(jī)械強(qiáng)度、產(chǎn)品品牌、重量、防火防水性能等。只有這樣，才可以使外墻保溫材料發(fā)揮出效用，才可為高層民用建筑具有較高質(zhì)量、較強(qiáng)保溫性能，為建筑行業(yè)的發(fā)展奠定良好的基礎(chǔ)。但就目前的保溫材料而言，還存在一些問題，所以相關(guān)工作人員仍需基于當(dāng)前保溫材料中的問題進(jìn)行探究、實踐，直至研發(fā)出更佳的外墻保溫材料。此外，相關(guān)工作人員還需樹立起創(chuàng)新意識，為中國夢的實現(xiàn)而努力工作。