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外墙保温工程如何正确选择A级不燃保温材料

时间:10/20 10:11    来源:欧凯保温建材新闻中心
    公安部和住房和城乡建设部于2009年9月25日下发关于印发《民用建筑外保温系统及外墙装饰防火暂行规定》的通知(公通字[2009]46号)对建筑保温行业曾经引起很大反响,该通知的出台改变了外墙保温市场中有机保温材料占据绝对优势的局面。而公安部于2011年3月14日下发的《关于进一步明确民用建筑外保温材料消防监督管理有关要求的通知》(公消[2011]65号)则对建筑保温行业而言无疑像似平地一声响雷,整个行业为之震惊。其核心原因在于根据65号文的要求:“在新标准发布前,从严执行46号文第二条规定,民用建筑外保温材料采用燃烧性能为A级的材料。”这样的规定使建筑保温市场主流的做法,如膨胀聚苯板薄抹灰外墙外保温系统也不得不停止施工。
    作为行业内的企业,无论是房地产开发企业还是建筑保温工程的施工企业,一方面要表达观点,陈述看法;另一方面在新的规定出台以前还要执行政策要求,以保证企业经营正常运转,保证所建项目按期交房。在现实政策的压力下,各种A级保温材料也粉末登台,如何正确认识与选择A级保温材料,实现建筑保温防火的同时也同样要关注保温、防水、强度、吸湿率等其他重要指标。以下对常见的A级保温材料的特点作对比分析。

几种常见的A级保温材料的优缺点对比


1 建筑材料燃烧性能分级(按照GB8624-1997标准)
    A级――不燃材料,泡沫水泥、发泡玻璃、岩(矿)棉、无机保温砂浆、酚醛复合保温板(复合A级)
    B1级――难燃材料,胶粉聚苯颗粒保温浆料、酚醛板(裸板)、石墨聚苯板等。
     B2级――可燃材料,聚苯板、挤塑板、聚氨酯。
    B3级――易燃材料。不符合国标阻燃要求的挤塑板、聚氨酯等。
2 常见的A级不燃保温材料对比分析

3 对A级保温材料的试验分析
3.1 关于酚醛板分析
在所有有机保温材料中,酚醛板具有较高的阻燃性。实际测试酚醛板自身可以达到B1级的阻燃效果。为使燃烧性能达到A级,很多企业采取复合防火界面后再测试达到燃烧性为A级的效果。但也有很多地方不认可复合A级的结论。


户外粘贴1周酚醛板自身出现开裂,数周后表面出现龟裂

    对酚醛板,目前最大的问题在于表面粉化严重导致与抹面层的层间附着力随时间变化容易出现的空鼓现象。酚醛板户外短期暴晒出现的自身开裂问题也是不容忽视的。因此,对于酚醛板,复合后达到A级防火性的挑战与表面粉化、自身不稳定导致开裂的现象同样值得关注。不同企业在酚醛改性技术的成功与否直接决定酚醛板在建筑保温领域大面积推广应用的程度。
3.2 关于岩棉板分析
    在国外,岩棉板在建筑保温的应用有几十年的历史,也是A级保温材料应用最多最成熟的保温系统。在德国的规定,高度超过22米以上建筑,必须采用燃烧性能为A级的保温材料,具体做法绝大部分也是选用岩棉为保温防火材料。在国内传统的岩棉板生产多采用层铺法工艺,纤维丝之间层间结合力较低,同时,传统工艺生产的岩棉板,矿渣含量较高,酸度系数较低,吸水率较高。据统计国内岩(矿)棉的产能约200万吨,实际生产约120万吨,其中采用新型摆锤法工艺生产能用于外保温的岩棉不足10万吨,国内仅有4家企业具备这样的能力,合计能满足市场供应量不足1000万平米的外保温施工面积。目前,很多公司都在做积极扩大产能的建设,但由于建设周期较长,一般至少需要半年以上的时间,短期内能用于外保温工程的岩棉板的供应紧张局面仍得不到缓解,除非新的标准出台,保温工程有多种可选的供应充足的实施方案可以应用。


摆锤法岩棉生产的岩棉板

    岩棉外墙保温在国内应用不同于传统的聚苯板薄抹灰保温系统那样成熟,岩棉板的薄弱缓解在于内聚强度较聚苯板低很多,按照中等强度规定10kpa的拉拔强度,也仅相当于聚苯板拉拔强度的十分之一。无论在构造设计上还是在施工节点的处理都有与聚苯板薄抹灰系统有明显区别,不能简单的按照聚苯板薄抹灰工艺套用。需要综合采用多种安全措施弥补岩棉板自身的不足。比如要增加粘结面积、增加买固件的数量、采用双层增强网结构、增加对岩棉板的界面处理等多种安全性措施。另外,《建筑外墙外保温用岩棉制品》GB/T25975-2010不久将要实施,对规范岩棉板保温也将起到积极作用。
    因此,选用岩棉板保温系统,需要充分估计项目工期和投资预算。同时选择优秀的具备技术实力的系统供应商也是非常关键的考虑因素。对于岩棉板保温系统由于自身内聚强度低和较高的透气性特征,保温工程饰面层采用瓷砖显然是不合适的。
3.3 关于发泡水泥和泡沫玻璃的应用分析
    发泡水泥和泡沫玻璃属于无机发泡保温材料,具有优异防火性、耐久性、良好的界面粘结性,理论上可与建筑物同寿命。发泡水泥生产工艺简单,一般作坊式生产较多,在46号文出台以前保温工程应用较少。泡沫玻璃在工业领域保温隔热工程中应用较多,建筑领域应用较少。发泡水泥的导热系数通过发泡倍率的调整可以做到0.045-0.08w/m.k不等,但考虑应保温应用时的强度要求,一般容重在200-270kg/m3比较合适,相应的导热系数在0.06-0.07w/m.k之间。抗拉强度在0.1MPa以上。


发泡水泥粘贴后抹涂聚合物砂浆复合耐碱网布不到1年出现板缝开裂

    泡沫玻璃是经过高温烧结发泡成型的材料,具有较高的闭孔率,极低的吸水性。相对泡沫水泥容重可以更轻、导热系数相对较低,强度稍高。在容重150-180kg/ m3之间时,导热系数可以控制在0.062w/m.k以内。
    以上两种材料的具有突出的防火性,同时又具有无机材料脆性的特征,加上导热系数偏高,膨胀变形应力主要集中于板缝处,容易出现因应力集中出现的板缝开裂现象。因此,发泡水泥和泡沫玻璃不适合采用薄抹灰工艺在北方地区大面积应用。经过试验验证,可以应用于聚苯板薄抹灰工艺的防火隔离带材料。
    3.4 无机保温砂浆的应用分析
    无机保温浆料在建筑保温工程的应用历史较长,最早开展的建筑节能执行30%的设计标准时,曾大量应用于内保温工程。后来随着建筑节能设计标准提高加上无机保温浆料的吸水率高,保温效果不容易控制等缺陷而逐步下降。无机保温砂浆中目前表现较好的是以膨胀玻化微珠为主要保温骨料混合水泥、可再分散粉、抗裂纤维等材料形成的玻化微珠保温浆料。较以往以开孔为主的珍珠岩保温骨料,膨胀玻化微珠具有较高闭孔率、吸水率、导热系数有所降低。玻化微珠保温砂浆的导热系数可以控制在0.07w/m.k以内,但与有机高效的保温材料相比,还有较大差距。
    因此,以膨胀玻化微珠为代表的无机保温砂浆系统在北方地区实现节能65%的设计要求,其厚度会超过100mm,这显然是不适合在北方地区大面积应用的。根据夏热冬冷地区和炎热地区的节能设计要求,在南方地区应用比较适合。一般30-50mm即可满足现行阶段A级防火与保温的双重要求。但对无机保温砂浆的吸水率的控制也非常必要。不做憎水处理的无机保温砂浆后期容易出现因反复干湿交替导致的干缩裂缝。吸水率高在冬季低温季节也容易出现冻融的破坏,使保温工程出现空鼓、开裂、渗水等工程弊病。
    3.5 对无机相变保温材料的应用分析
    无机相变材料在建筑外墙保温工程中的应用一直存在争议。以无机材料为主要载体添加一定比例的相变材料形成的无机相变保温材料,通过现场抹涂施工,最后一道抹涂时压入耐碱网布。提供相变保温材料的企业一般介绍40-50mm即可实现建筑节能65%设计要求,这一点是值得怀疑的。根据相变机理,当超过一定温度时,固体相向液相转变,材料吸热;当温度降低到一定温度时材料由液相向固体相转变开始放热,通过吸热和放热维持一定空间的温度保持相对稳定。根据这一原理,相变材料在日本最早应用于温室大棚中。相变材料的相变温度一般选择15℃以上。白天吸收太阳热,晚上释放热量,延长大棚内适合蔬菜生长的温度段。
    有专门研究相变材料的专家表示,国内把相变材料应用于室外做保温是与相变机理不适合的。在北方地区冬季室外平均气温一般低于5℃甚至0℃。相变材料已经不再发生很少发生相变。即便是相变放热也只能向大气中释放,对室内温度的提升没有作用。按照传统的热工测试方法,相变材料的导热系数在0.10w/m.k左右,比无机保温砂浆的导热系数还要高。
    因此,相变保温材料目前在应用上存有较多争议,缺少相应的国家标准和设计依据。作为A级保温防火材料的应用需要谨慎对待。
    综上所述,A级保温材料虽然较多,但各有利弊。综合分析可以看出,目前阶段,作为建设和设计单位执行公安部65号文的要求,A级防火外保温工程可选的材料并不多。北方地区采用岩棉保温系统,南方夏热冬冷地区和炎热地区采用无机保温砂浆系统是综合性比较相对合适的方案。

A级保温材料市场应用前景及可行性分析


据了解,目前墙体保温市场上,防火性能达到b1级的企业寥寥无几,达到a级的企业更是屈指可数,且多为日本三菱、德国阿鲁克邦、德国可耐福等国外巨鳄,其价格令多数开发企业望而却步。例如,德国阿鲁克邦的a2级铝板售价500元/平方米,比国内同类企业b级铝板价格高出5~10倍。  而国内企业所研发的a2级铝板虽然售价为200元/平方米,但相对b级产品价格也高出3~5倍。而且这些创新产品需经国家多个检测部门多项审核、查新,其时间成本亦使开发企业无奈弃之。而增加防火隔离带的硬性规定,也增加了新的成本,每增加一层防火隔离带,将多花费几十至几百元不等。  对此,业内有关专家指出,我国的外墙外保温企业应大力加强防火基础研究,加快墙体保温行业技术创新,尽早研发出防火级别更高,且能够形成产业化规模,价格易于市场接受,既节约资源,又可重复利用的低碳类新产品、新技术,以应对行业洗牌。  应用a级保温材料的可行性分析  目前,国内市场上确实存在燃烧性能达到a级的保温材料,如:岩棉、酚醛树酯等,但这些材料由于技术水平、生产条件等所制约,目前尚不适用于外墙外保温体系,其具体情况如下:  1)岩棉板  岩棉板是目前最可能既满足防火要求,又满足节能要求的保温材料,在德国乃至欧洲有少量特殊要求的工程中被采用。但目前我国应用岩棉于外墙保温系统存在着诸多问题(1)量产化:岩棉是矿物棉的一种,本身资源有限,根据专委会统计2010年,我国岩棉及其制品产量为86万吨,其中用于建筑领域的岩棉数量不足10万吨,整体竣工面积不足30万平米,并且岩棉生产线投产周期长,一般国内一个岩棉厂从建厂到运行需要两年左右的时间,因此,岩棉外保温使用量远远无法满足目前我国建筑节能的要求。(2)性价比:每立方米岩棉板造价远高于市场同类保温建材,考虑到我国建筑节能改造对保温材料的巨大用量,因此,岩棉的价位同样不利于市场大面积推广使用。(3)对人体危害:虽然岩棉的防火性能可达a级,但因其对人体危害严重,存在着致癌问题,部分发达国家对岩棉的使用进行了严格限制,长期吸入岩棉尘可导致支气管内膜炎和肺气肿,接触性皮炎等症状。从产业人员健康方面考虑,应严格限制使用。(4)耗能巨大:岩棉生产需对原材料进行重熔、纤维化,这一过程会产生大量的废水、废气,并消耗大量能源,属高能耗、高污染产业,同我国节能减排的整体发展态势不符。(5)国产岩棉技术缺陷:国产“岩棉板”的性能较国外产品有很大差距,主要表现在抗拉强度及吸水率方面,而这两项指标正是限制岩制板应用于外墙外保温系统很关键的指标。影响这两项指标的原因在于纤维质量、粘结剂的含量与防水助剂,也和生产设备及工艺条件相关。由于岩棉的憎水性,其应用于外墙保温中极易形成空腔,粉化,从而达不到应有的保温效果,因此,即使岩棉在国外有成功的经验,但限于国内岩棉板的质量,目前仍然无法广泛应用于外墙外保温体系中。  2)酚醛树酯板  与国外产品相比,受生产技术的制约,国产的酚醋树酯板表面强度非常低,不利于保证其粘结的可靠性。而且酚醛板又比较脆、易粉化等。不利于外保温体系的抗裂性。高层若采用锚栓,将会破坏酚醛泡沫板的整体性,目前未找到较好的解决方法。更为重要的是国内酚醛保温板配套施工技术尚不成熟,且没有足够的工程案例证明其安全可靠性。  也许还有别的防火保温材料,但我们在对其应用于外墙外保温体系时,应注意外墙外保温体系之所以称“体系”,是因为外墙外保温既要达到建筑节能要求,又必须考虑保温体系材料的匹配性,其粘结的牢固性、防护面层的抗裂性、保温体系的耐久性等。从以上各材料的性能对比性可以看出,有的材料不能用于外保温体系,有的受生产技术水平的影响还不适合用于外保温体系,而这些问题同样不是短时间内可以解决的。换句话说,虽然目前国内存在燃烧性能达到a级防火要求的材料,但其仍不能广泛用于外墙外保温体系。
( 新闻来源-欧凯保温建材新闻中心 )
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