贾 刚

（中技国际工程有限公司，武汉 430070）

几种外墙保温材料性能比较研究

贾 刚

（中技国际工程有限公司，武汉 430070）

简要介绍了国内外在外墙保温材料方面的研究现状。针对国内市场常见的几种外墙保温材料进行了性能试验研究，并对比分析了这几种外墙保温材料的性能差别。结合当前我国的建筑节能保温的新形势，并依据试验所得结果提出了几点关于选用外墙保温材料的建议。

建筑节能； 外墙保温材料； 性能； 建议

1 外墙保温材料国内外发展现状

目前，建筑外墙保温主要有内保温、夹心保温和外保温三种技术形式［1］。内保温，是将保温材料粘结固定在外墙的室内一侧，并在其外侧附上保护层；夹心保温，是将墙体承重和保护的中间空隙填充保温材料（炉渣、聚苯颗粒及膨胀珍珠岩等）或做成空气层；外保温，是将保温材料粘贴在外墙的室外一侧［2］。采用内保温，墙体表面受热应力容易开裂，即“热桥”问题，且保温材料占用室内面积，不利于室内装修和建筑节能改造［3，4］。夹心保温虽不占室内面积，投资少，但也存在“热桥”问题，夹层中容易形成空气对流，且存在抗震性能较差等缺点，因此少被采用［5］。采用外保温可以有效减少 “热桥”问题，防止外墙内表面潮湿、结露，能够保护内部的墙体结构，并且能增强防火功能，同时也扩大了室内面积，因而外保温适用范围广［6，7］。外墙保温技术的发展必然带来保温材料的研发，同时保温材料的发展也促进了保温技术的再次飞跃。

1.1 国外外墙保温材料发展现状

20世纪70年代，建筑外墙的保温材料多为轻质混凝土、加气混凝土等，随着节能要求的不断提高，发泡聚苯乙烯、玻璃棉、岩棉及聚氨酯等新型材料逐渐取代原有的保温材料。由于外墙外保温可以有效的减少热桥，使用方便，不占用室内空间，目前被广泛的采用［8］。外墙外保温系统最早出现在20世纪40年代的瑞典和德国，到目前为止已有60多年的历史，目前外墙外保温建筑已经成为发达国家市场占有率最高的一种建筑节能技术［9］。随着世界能源短缺，欧美发达国家对于保温材料的研究更加迫切，据报道，已经开始了超级保温材料和高性能保温材料的研究［10］。2012年，布鲁塞尔超级保温材料研讨会确定对微孔有机材料（主要针对PU和XPS），纳米孔材料（主要针对气凝胶）和真空绝热板（VIP板）3种材料进行深入的试验研究，以期望达到理想的节能保温目标。另外，研究的内容还涉及到以下几个方面：（1）超级保温材料系统的构造问题；（2）材料的耐久性能问题，如：导热系数随时间的改变、材料性能退化的问题，对空气温度和湿度的依赖性、对撞击的反应等。其中重点是超级保温材料的老化问题，如在超级保温材料中冷凝水及水珠的积累和迁移循环、冻融循环、温度梯度及其可能发生的变化，振动和动力荷载的影响，尺寸的改变等问题；（3）应用技术问题；（4）如何进一步降低造价的问题。

1.2 国内外墙保温材料发展现状

与欧美发达国家相比，我国外墙保温技术及材料的研究与应用起步较晚。10多年前，我国一些城市才用外保温方法试验性地建造了一些房屋和个别小区。当时，由于未能完全掌握技术，导致表面产生裂缝，延缓了技术扩展的脚步。在总结失败经验后，通过引进和考察国外先进的外墙外保温技术，进行自主研究开发，加上国外外墙外保温企业纷纷进军中国市场，传播他们成熟的技术，我国外墙外保温技术水平得到了迅速提高，工程质量也得到保证。技术的发展必然要求与材料质量保持一致。时至今日，我国建筑市场应用的外墙外保温材料主要为有机保温材料及少量的无机保温材料及复合保温材料，像聚苯板、胶粉聚苯颗粒、聚氨酯、挤塑聚苯板、玻化微珠保温砂浆、岩棉板及多孔陶瓷板等保温材料。

近几年来，建筑节能新形势对我国外墙保温材料提出了新要求，主要是外墙保温材料应具有更低的导热系数，以及改变依赖阻燃剂提高保温材料燃烧性能的状况。在此情况下，新型保温材料不断出现，并在工程实践中得到一定程度的推广应用。例如，掺加石墨的EPS板、改性硬泡聚氨酯PIR、多空陶瓷板等新型材料的研发及应用，必将带动我国外墙保温材料的不断提升。

2 几种外墙保温材料性能试验

2.1 试样制备

1）玻化微珠保温砂浆的试样按照JGJ 253—2011《无机轻集料砂浆保温系统技术规程》行业标准中B.4—无机轻集料保温砂浆性能指标试验方法的具体要求进行制备。

2）聚苯板试样按照GB／T 10801.1—2002《绝热用模塑聚苯乙烯泡沫塑料》国家标准中5.4～5.6部分的测试要求进行制备。

3）岩棉板试样按照GB／T 25975—2010《建筑外墙保温用岩棉制品》国家标准中具体检测项目的要求进行制备。

2.2 试验方法及设备

2.2.1 试验方法

1）玻化微珠保温砂浆的试验方法：干密度按现行国家标准《无机硬质绝热制品试验方法 密度、含水率及吸水率》GB／T 5486—2008的规定进行试验；抗压强度按现行国家标准《无机硬质绝热制品试验方法力学性能》GB／T 5486—2008的规定进行试验，取试样检测值的4个中间值计算算术平均值，作为抗压强度值；导热系数宜按现行国家标准《绝热材料稳态热阻及有关特性的测定 防护热板法》GB／T 10294—2008的规定进行试验。

2）聚苯板的试验方法：表观密度按GB／T 6343—2009规定进行测试，试样数量为3个；压缩强度按GB／T 8813—2008规定进行，相对变形为10%时的压缩应力，试验速度为5mm／min，试样数量为5个；导热系数按GB／T 10294—2008或GB／T 10295—2008规定进行，温差（15～20）℃，平均温度为（25±2）℃，仲裁时执行GB／T 10294－2008。

3）岩棉的试验方法：密度按一般的方法进行；导热系数按GB／T 10295—2008进行，仲裁试验按GB／T 10294—2008进行；燃烧性能按GB 8624—2012规定的方法进行。

2.2.2 试验设备

该试验所涉及的试验设备如表1所示。

表1 试验设备清单

2.3 试验结果与分析

根据2.2.1中的试验方法进行测试，3种外墙保温材料所测的各项性能指标分别如表2～表4所示。

玻化微珠保温砂浆是以玻化微珠为轻质骨料，与玻化微珠保温胶粉料按照一定的比例搅拌均匀混合而成的用于外墙内外保温的一种新型无机保温砂浆材料。玻化微珠保温砂浆具有优异的保温隔热性能和防火耐老化性能，不空鼓开裂、强度高，现场施工加水搅拌即可使用。从表2中的数据可知，玻化微珠保温砂浆的干密度、抗压强度及导热系数3项指标均为合格。就单项数据来看，按干密度和抗压强度来划分，该产品为Ⅱ型；按导热系数高低来划分，则属于Ⅰ型产品。

表2 玻化微珠保温砂浆各项性能指标

表3 聚苯板各项性能指标

聚苯板，全称聚苯乙烯泡沫板，又名泡沫板或EPS板。是由含有挥发性液体发泡剂的可发性聚苯乙烯珠粒，经加热预发后在模具中加热成型的具有微细闭孔结构的白色固体，形如家具里面的防震泡沫。从表3中的数据可看出，该型号的聚苯板的各项性能指标均为合格。其中，压缩强度指标较好，导热系数相比于玻化微珠保温砂浆较低，保温性能好。

表4 岩棉板各项性能指标

岩棉板是以玄武岩为主要原材料，经高温熔融加工而成的无机纤维板。产品因具有良好的防火、保温、吸音降噪、绿色环保等特点，被广泛应用于石油化工、纺织冶金、电力交通、建筑农业等领域。岩棉属于无机保温材料，导热系数小于0.040W／（m·K），具有质轻、耐久、不燃、不腐、不受虫蛀等特点。岩棉为不燃材料，在生产过程中会添加部分有机粘结剂，虽然略微影响其燃烧性能，但一般认为燃烧性能为A级。从表4中的数据来看，各项性能检测指标皆在国家标准中硬性指标的范围内，并且有些指标远远小于标准指标，这说明其节能保温性能非常优异。

综合上述试验结果，市场上较常见的外墙保温材料中玻化微珠保温砂浆、聚苯板及岩棉板，它们各自具有独特的优点，但也存在不足。下面就作简要分析：

1）吸水率和收缩值。玻化微珠保温砂浆与保温岩棉板、聚苯板相比，吸收率较低。不仅如此，它还克服岩棉板的高吸水率，易受缩、开裂、脱落的缺点，为建筑物墙面质量提供了保障。

2）对环境污染程度。由于玻化微珠相变蓄热保温砂浆产生的建筑垃圾是固体且密度较大，因此现场比较容易收集清理，比聚苯板在施工过程中产生的颗粒（白色垃圾）容易收集，对环境污染程度较小。而岩棉板容易产生粉尘和细小纤维，既污染空气又易滋生细菌。

3）防火性能。玻化微珠保温砂浆和岩棉板的防火性能比聚苯板强，主要是这两者皆为无机保温材料。而聚苯板具有易燃、防火性能差、高温下产生有害气体且易老化等缺点。

4）保温性能。相比于聚苯板及岩棉板，玻化微珠保温砂浆的保温性能较差，而前两者的保温性能在同一水平上。

5）原料成本。玻化微珠保温砂浆的市场平均价为1 000元／m3，A级防火保温聚苯板类的市场平均价为1 600元／m3，而岩棉板类的市场平均价大约在1 900元／m3。通过比较可知，玻化微珠保温砂浆的投资成本更低。

3 建筑市场外墙保温材料的应用建议

随着新形势的发展，我国对民用建筑的保温提出了更高的要求，在此政策导向之下，外墙保温材料的品种和性能必定会大幅度的增加，要在品种纷繁复杂的保温材料市场中寻找适合外墙保温结构的材料，需要遵循以下几点原则：

1）保温材料其导热系数应尽可能的低。保温层的平均传热系数一定要满足设计的要求，同条件保温层厚度的情况下，导热系数小的保温材料，它的保温性能更好，能够更好的达到墙体节能的效果。

2）保温材料其成分无论是有机还是无机都要具有良好的化学稳定性。特别是外墙外保温受环境影响大，保温材料的化学稳定性越好，其与周围环境中的物质发生化学反应的可能性就越小，对保温性能的影响就越小。

3）保温材料应具有一定的机械强度。作为外墙的保温材料要承受一定的（风、雪及灰尘等）荷载，还要承受设备压力及外力撞击，所以要求保温材料具有一定的强度，以抵抗外力从而保护墙体结构不受损坏。

4）保温材料其吸水率不宜过大。保温材料的吸水率如果过大，在使用中，外界的水必然很容易地进入到保温材料的内部，而水的导热系数很大，保温材料吸水后它的导热系数也会相应增大。而且保温材料中的含水率如果增大，则会导致保温材料的结构遭到破坏，从而降低保温材料的使用寿命。因此在选用保温材料时其材料的吸水率尽量的小。

5）保温材料在使用过程中不应有太大的变形，从而保证保温材料在使用过程中不易损坏，同时保温材料的选取要达到设计的保温效果和使用寿命。

6）保温材料要具有一定等级的防火性能，在保障施工方便的基础上，应适当降低成本。

7）创建科学的新型保温材料研发、应用体系及规范相应的标准是新型外墙保温材料行业健康发展的基础。

［1］M J dela Torre LóPez.P E Sebastián.A Study of the Wall Material in the Alhambra（Granada，Spain）［J］.Cement and Concrete Research，1996（26）：825－827.

［2］宋德萱.节能建筑设计与技术［M］.同济大学出版社，2003.

［3］胡小媛，许 琳.我国建筑绝热材料的应用现状及其前景［J］.保温材料与节能技术，2002（6）：2－4.

［4］赵济生，王昌明，生志勇，等.夏热冬冷地区外墙内保温技术的应用［J］.施工技术，2009，38（5）：49－50.

［5］中国建筑标准设计研究院.外墙内保温建筑构造［M］.北京：中国建筑标准设计研究院，2003.

［6］马保国.外墙外保温技术［M］.化学工业出版社，2008.

［7］刘玉波.外墙外保温相对于外墙内保温的优势探讨［J］.墙材革新与建筑节能，2003（5）：37－39.

［8］Lin Haiyan，Qu Nan.Residential Bulding Eenergy Consumption and Building Envelop［A］.China Hangzhou（International）Optimum Human Settlements﹠ Environmentseminar［C］.2003：90－92.

［9］崔启峰.高层节能住宅外墙外保温施工浅谈［J］.节能，2001（6）：86－87.

［10］李晓明.外墙保温材料的发展趋势［J］.建筑节能，2013（7）：45－47.

Comparative Study on the Performance of Several Kinds of External Wall Thermal in Sulation Material

JIA Gang
（CNTIC International，Wuhan 430070，China）

This paper briefly introduced the current research status of exterior wall thermal insulation material at home and abroad.Some properties test researches were carried out on several common exterior wall thermal insulation material for the domestic market，and their difference on properties were analyzed.Combined with the current new situation of building energy－saving insulation in our country and the test results，we put forward several suggestions on selection for exterior wall thermal insulation material.

building energy conservation； exterior wall thermal insulation material； performance；advice

10.3963／j.issn.1674－6066.2014.02.009

2014－02－01.

贾 刚（1958－），工程师.E－mail：jiagang1958＠126.com