陈伟达

摘要：自20世纪90年代始，国家对于建筑工程质量的要求越来越高，而节能保温对于建筑物整体的能效功能发挥着举足轻重的作用。传统保温材料已无法满足当前的防火性能要求，迫切需要解决节能保温系统在整体建筑物中保证其安全稳定性。区别于传统的有机保温方案，创新地提出了无机膏料保温系统外墙内保温的新型建材节能性能特点和优势特征，并详细进行了保温系统材料的选材和性能对比。通过对比，分析了保温各类系统的优劣后，从而得到了使用无机膏料保温系统对于建筑物进行的外墙内保温系统的节能稳定性及可靠性。对于该保温系统的实际检测数据在日后其他建筑工程中的实际运用也能起到了很好的参考价值。

關键词：保温系统;性能对比;数据分析

中图分类号：TH145 文献标识码：B

文章编号：1001-9138-（2019）04-0068-73 收稿日期：2019-03-10

无机膏料保温系统，是一种为了适合冬冷夏热地区气候特点而研究开发的新型外墙保温系统。它在外墙内侧设置无机膏料保温系统为保温层，外墙外侧设置反射隔热涂料或者面砖等饰面的整体化外墙。无机膏料主要由玻化微珠、硅、铝、镁等无机化合物、水及其他添加的复合胶凝材料组合而成。其中轻集料为玻化微珠，而玻化微珠内有空气，可起到封闭绝热作用，胶凝材料对玻化微珠进行包裹后，可以增强其施工的合理稠度，也可以增强其拉伸强度和抗压强度。在工厂按比例配置而成的膏状保温材料。该节能保温系统能够改善建筑物保温隔热性能，提高室内舒适程度，并能满足建筑保温节能工程的防火性能和耐久性要求。该节能系统内所组成的主要材料种类有：界面砂浆，抗裂砂浆，耐碱玻璃纤维网格布，锚栓，柔性耐水腻子。同时外墙辅助的材料可以有：无机保温砂浆，外墙腻子，反射隔热涂料或面砖。由于无机膏料保温的原材料种类丰富，成品近乎稳定耐用，副作用小。近几年来，随着膏料保温的研究发展，导热系数越来越小，而其强度及抹面层的复合增强却愈来愈大。有些厂家进一步提升了产品质量，从而新编了无机膏料外墙保温系统的应用技术规程，这对建筑节能来说，无疑是一个好消息。

1保温系统研究发展状况

1.1保温系统的发展

在1996年至2010年间，我国引进了可发性聚苯乙烯EPS（Expandable Polystyrene），由于它具备了保温隔热性、尺寸稳定性、抗老化性能等特点，受到了国内各大厂家的追捧。仅从1996年到2003年，EPS的年生产量已从192千吨提高到了840千吨。由于EPS聚苯板保温材料是由完全封闭的多面体形蜂窝构成，内部的组成成分为98%的空气与2%的聚苯乙烯，使得蜂窝内的空气形成了一种热的不良导体，从而对于EPS板材的绝热性能起到了决定性作用并且可以长期稳定保持保温效果。在此之后，具有更加完美蜂窝闭孔结构的XPS挤塑保温板被研发出来，它是以聚苯乙烯树脂为原料，加上其他的原辅料及聚合物、催化剂等混合加热然后挤压成型的一种高密度保温板材。相对于EPS板材，它具有低吸水性，低导热系数，高抗压性，抗水汽渗透，几乎无老化分解等优势条件，使得自2003年后至2010年强势发展了起来，并且不断扩大市场使用率和使用范围。与此同时被大量使用的还有一种胶粉聚苯颗粒保温材料，这种材料是由胶粉料和聚苯颗粒所组成的，它的聚苯颗粒体积比不小于80%。由于这种材料的胶粉料使用了大量的粉煤灰代替传统的水泥材料，所以既合理使用了废料也减少了对环境的破坏。而其80%的体积比也克服了珍珠岩保温浆料中经常出现的搅拌破裂、破坏保温性能的缺陷，使得其施工性能极其优秀。施工人员可以直接加水配置完成，粘结力强，落灰较少。在使用过程中，也能够耐久、抗裂、减少维修，得到了许多工程项目的青睐。可惜的是，这些材料，都只是有机保温材料。而有机材料，虽然在制造或复合过程完成后都可以具有一定的自熄功能。但超过限定的温度后，都是易燃的材料。在上海2010年11月15日14时，静安区的余姚路胶州路一栋高层公寓起火，导致58人遇难，70余人受伤，它使用了更为易燃和燃烧后具有毒性的聚氨酯泡沫保温材料。哈尔滨双子星大厦大火，济南奥体中心体育馆大火，都与有机保温材料脱不了关系。而最为著名的2008年央视大火，使用的外墙保温材料正是XPS保温板材。所以，有机材料的节能性与防火安全性是相对矛盾的。之后，我国节能保温行业内的专家学者展开了一系列针对有机保温材料的讨论和研究：防火性能好的材料，保温性能就不好。而保温性能好的材料，由于其软，松的特性，防火又无法达标。在进入了21世纪后，美、英、德、韩、澳等国家也先后发现有机材料保温系统具有严重的防火隐患问题。于是，各国都已经对有机保温材料进行了一系列的限定使用甚至禁止使用。自此，有机保温材料的使用受到了致命的打击。而随着住建部与公安部同时发布的公消[2011]65号文件，规定了民用建筑外墙保温材料采用燃烧性能为A级的材料之后，等同于关闭了纯有机保温材料使用的通道，但却是开启了之后的无机保温材料系统的大门。

1.2墙体保温的适用性选材

根据墙体保温材料的研究，我国目前的墙体保温材料按照其性质大类可以分为三种：有机墙体保温材料、无机墙体保温材料和复合型墙体保温材料。而根据使用状况来区分，可以分为外墙外保温及外墙内保温两种。绝大多数的有机墙体保温材料为易燃材料，容易燃烧，尤其燃烧之后会产生有毒有害气体。在大面积燃烧时，产生的毒气较大，比如EPS板，XPS板都属于这种有机材料，使用时配合粘结砂浆铺贴，并使用抹面砂浆找平面层和嵌入网格布防止开裂。近几年，由于我国住建部及公安部发文明令禁止使用A级防火以下的保温材料，使得有机保温材料渐渐离开人们的视线。替代而来的为外墙无机保温材料，该种材料大多则属于A级防火材料，它是一种新型的墙体保温材料。其保温效果不弱于有机保温材料，而且施工相对比较简单，仅需要在现场加水搅拌均匀，在使用了界面砂浆进行找平处理后的墙体上直接批抹上墙，之后用两层抗裂砂浆覆盖，中间嵌入网格布即可：使得保温层与墙体保持一致，理论上可以达到与建筑物同寿命。由于该种材料的施工效率较高，能够缩短工期，而抗裂砂浆又可以使得保温面层抗空鼓、抗开裂，所以综合性价比较高。无机保温材料可以使用于外墙及内墙，使用范围还是比较广泛。复合型墙体保温材料为有机保温材料与无机保温材料结合而成，其防火等级可以达到A级，同时兼顾有机材料和无机材料的双重有异性，在刚推出市场时，得到过一定时间的追捧。可复合型保温材料的加工工艺比较复杂，而且对原材料的有异性也特别讲究。比如改性聚苯板、石墨聚苯板都属于复合型保温材料，该种材料的基础材料均为EPS板材，只是在加工时在其中加入了阻燃剂或者石墨成分，用以使复合板在具有保温效能的同时兼具A级防火指标。但在实际生产过程中，EPS成分过多，则导热系数可以达到，而防火等级无法达到;阻燃成分过多，防火等级可以达到，但导热系数不合格。不仅如此，板材自重过重，加重墙体铺贴悬挂的负荷能力，影响外墙的装饰安全性。由此可见，有机墙体保温材料及复合型墙体保温材料都不是目前较为可靠的产品。无机墙体保温材料便突显出来，其材料的本身上，还是较为安全可靠的。

2无机膏料保温系统

2.1无机膏料保温对建筑体节能的研究

无机膏料保温不仅可以使用于外墙内保温系统，还可以使用于外墙内外组合保温系统对外墙进行节能保温。使用内外组合保温的时候，明确外墙外部应采用无机保温砂浆配合使用。之所以外墙外侧不能使用无机膏料保温，是因为保温膏料为非水硬性材料。内外墙组合使用的无机膏料保温的组合系统，节能效果更好，并且由于外墙外侧虽然使用无机保温砂浆，且厚度不需太厚，使得自重减轻，同时基层墙体的外侧进行水泥砂浆或界面剂找平后，对防止外墙渗水而提供了良好的支持。外墙保温层较薄的同时，设置了网格布与抗裂砂浆后，并在超过60米高度时加设锚栓，可有效防止保温层的脱层、起壳，减少两层开裂。这是确保工程质量在构造上的重要方面。而外墙内侧的无机膏料保温系统，考虑到减少占用室内面积，可以不要求做水泥砂浆找平层。如果外墙内侧用于非潮湿环境并且为涂料饰面时，保温层内侧可以不做抗裂砂浆抹面层，而直接在保温层内侧批刮柔性耐水腻子，并内置一层普通型的耐碱型网格布。这是由于无机膏料具有良好的抗裂性，但为了确保其一定的抗冲击性，所以仍然在腻子层中设置增强网格布;如果外墙内侧为潮湿环境的涂料饰面或需要铺贴瓷砖的墙面，应采用抗裂砂浆抹面层，同时也内置网格布。这样一来，可以有效改善保温层的防水性能，并提高粘贴瓷砖墙面的整体性。使用无机膏料保温系统的建筑物，在进行涂料饰面时，离地高度2.4米之内，抗冲击强度可以达到10J级，其余部位可以达到3J级。由于在60米以上高度时加设锚栓，可以保持保温与基层墙体的整体一致性。在外墙外侧使用反射隔热涂料进行配套构造的话，可以使建筑物具有较好的隔热保温功能，并可减弱太阳光直射引起对墙体结构产生温度应力的影响，避免墙体温度应力的集聚产生裂缝。同时，上海地区空气湿度为80%左右，这使材料的导热系数会增加，再加上现场施工因素也会增加一些导热系数。无机膏料保温的导热修正系数为1.15，水泥基无机保温砂浆的导热修正系数为1.25。两者组合使用后，可以使得建筑物节能效率明显提高。

无机膏料外墙内保温系统具有热传阻低、不燃防火性、防水、保温绝热、节能环保、吸音降噪、抗开裂脱落、附着力强、抗冲击、耐老化、稳定性好、性价比高等优越技术指标，适用于新建、扩建及改建建筑墙体保温工程建筑外墙内侧及内隔墙两侧，形成的保温绝热系统的效果更为卓越，显著提高建筑的保温绝热性能，符合A级防火的环保性要求，改善室内环境温度，降低制冷、采暖所使用的能耗，达到与建筑的同寿命，又可满足各类建筑物外墙立面设计的外观华丽大方的装饰效果，是目前的新型保温系统，对推行节约能源、促进社会经济可持续性发展起到了一定的意义。

2.2无机膏料外墙内保温系统与现市场保温系统的综合对比

其优劣性对比，如表1所示。

3保温系统检测数据分析

無机膏料保温是整个保温系统的重点，它是决定于整个保温系统能否达到节能要求的关键性材料。其中干密度影响到膏料本身的自重，而导热系数决定了保温的效果。而在保证节能效果的同时，也不能破坏其本应拥有的强度来降低其安全性能，如表2所示。

其中，抗压强度按公式1计算，如表3所示。

这里，以抗压强度为例进行实测说明。使用电子拉力机对无机膏料保温及其他保温系统的抗压强度进行检测，制作了两个长宽各100mm的样品（样品a和样品b），其数据分别如图1、图2所示。

从图1和图2中可以看出，使用无机膏料保温的抗压强度可以达到0.30MPa以上，完全满足使用要求。

现使用HFM436型导热系数测试仪进行测试，首先将试块均加工为300×300（mm）正方形，厚度为30mm，并将全部试块进行了同条件试件预处理，其中，一组为研究样品（使用无机膏料保温的样品），一组为对比样品（未使用无机膏料保温的样品）。检测软件使用QLab专用软件。如图3所示。

研究样品数据：

图3中，T UPPER为热面温度（试件放置在设备中，上表面为加热，下表面为冷却），T LOWER为冷面温度，MEAN T为平均温度，DELTA T为温差，Q UPPER为热板热流，Q LOWER为冷板热流，Sample K为导热系数平均值。初始曲线部分为开始加热后的导热变化、温差变化、平均温度变化，稳定下来后以直线图计算最终导热系数。最终导热系数K=0.0510 m2·K。

对比样品数据：

图4中，T UPPER为热面温度（试件放置在设备中，上表面为加热，下表面为冷却），T LOWER为冷面温度，MEAN T为平均温度，DELTA T为温差，Q UPPER为热板热流，Q LOWER为冷板热流，Sample K为导热系数平均值。初始曲线部分为开始加热后的导热变化、温差变化、平均温度变化，稳定下来后以直线图计算最终导热系数。最终导热系数K=0.0762 m2·K。

从图3与图4的对比可以看出，使用无机膏料保温的样品，其导热系数明显小于未使用的样品，与实际使用效果相吻合。实际使用中，使用的无机膏料保温确实能起到很好的隔热保温效果，最终达到节能的目的。

4结论

利用标准中的参数要求，并根据实际的保温系统内材料的检测数据对产品性能进行对比分析，验证了无机膏料保温系统对建筑物的节能合理性，同时对于该保温系统的实际检测数据在日后的建筑工程中实际运用也起到了很好的参考价值。主要结论如下：

（1）相比较于外墙外保温系统的墙体节能保温系统，无机膏料外墙内保温系统的指标要求和实际检测参数均符合节能设计要求。并且性能均衡，虽然没有过于突出的性能指标，但整体上并不弱于各类外墙外保温节能系统。

（2）虽然无机膏料的外墙内保温系统没有内外墙组合保温系统的节能效果好，但组合保温的外墙使用的材料是无机保温砂浆，从安全性上，内保温系统更为安全可靠。

（3）虽然无机膏料保温系统进一步提升了安全性和可靠性，但仅满足于可以达到保温系统的节能要求。如需要进一步提升节能建筑的节能效率，建议在外窗产品使用中空Low-E玻璃并镀膜，屋面使用保温板材。同时，为了保证外墙增加隔热功能，再使用反射隔热涂料，这样一来，建筑物整体的节能效率可以提高并且适用性上更为合理。