浅谈建筑外墙节能保温材料及其检测技术

        1973年全球性能源危机的发生,引发了各国政府的高度重视,国外把节能称为第五常规能源,等同石油、煤、天然气和电力并列为五大常规能源。在我国能源消耗中,建筑能耗约占全国能源消耗总量的30%左右,建筑能耗是以使用过程的能耗,特别是其中的采暖和空调能耗为主,因此建筑节能的重点应放在采暖和降温的能耗上。最有效、最经济的节能措施之一,就是加强建筑保温隔热。由于外墙墙体面积约占总建筑面积的45%,因此外墙保温材料的选用对节能降耗起着极为重要的作用。作者通过近年来所接触的外墙节能保温材料以及检测测工作中遇到的实际问题与大家共同探讨。（参考《www.jianzhu518.com》）

        1 国内外节能保温材料的发展

        国外保温材料工业已经有很长的历史,建筑节能通过保温材料来实现的占绝大多数,如美国从1987年以来建筑保温材料占所有保温材料的81％左右,瑞典及芬兰等西欧国家80％以上的岩棉制品用于建筑节能。我国的建筑保温材料工业发展相对较晚,但自20世纪70年代后期的迅猛发展以来,建筑保温材料产品品种己达30类,几千个规格尺寸,适用温度范围在-180℃～1350℃。己基本形成符合我国国情的保温材料行业和保温材料技术体系,成为国民经济、国防建设和人民生活服务的重要行业。

        21世纪,能源短缺仍然制约着社会的可持续发展,为完成“十一五”规划和2015年远景规划,在建筑上采用保温材料进行保温,是最有效的节能,其效果也是最为显著的。目前国外保温材料发展的趋势是提高现有保温材料产品性能、改进生产技术和降低生产成本,如聚氩酯泡沫塑料向无氟里昂发光及提高阻燃性方向发展;硅酸钙保温材料向超轻质全憎水方向发展;纤维素绝热制品向解决阻燃剂硼酸盐的渗透问题强度方向发展,以及提高各种保温材料使用寿命,从而节约原材料及生产的能源。

        保温材料生产是需要大力发展的一门新兴的综合利用的节能材料工业,国家在政策和税收上应给予支持。国家应对节能产品进行阶段性的减免税收,以利行业的发展和进步,国家科技部应拨专项资金进行节能产品的基础科学研究。

        2 外墙节能保温材料

        2.1 保温隔热材料

        保温隔热材料必须具有大的热阻和小的导热系数。另外,保温绝热材料还必须有一定的力学性能,能抵抗定的冲击荷载,具有与使用环境相一致的机械强度。其粘结性能要好,还得有小的收缩率及与环境相适应的耐久性。常用的外墙保温隔热材料有以下材料。

        (1)模塑聚苯乙烯泡沫板:聚苯乙烯泡沫塑料是由可发性聚乙烯珠粒径加热预发泡后在模具中加热成型而制成的内部具有无数封闭微孔的材料,英文缩写EPS。其表观密度小,导热系数小,吸水率低,隔音性能好、机械强度高,而且尺寸精度高,结构均匀。因此在外墙保温中其占有率很高。

        (2)挤塑聚苯乙烯泡沫板:以聚苯乙烯树脂或其共聚物为主要成分,添加少量添加剂,通过加热挤塑成型而制的德具有闭孔结构的硬质泡沫塑料,英文缩写XPS。此种材料有良好的抗湿,防潮性能和高抗压、抗冲击能力,并具有吸水率和导热系数都很低的优点。因此近一段时期有应用量加大的趋势。

        (3)硬质聚氨酯防水保温材料:硬质聚氨酯泡 沫 塑 料 是 以 异 氰 酸 酯 (MDI)和 多 元 醇(polyo1)两组份液体为主要原料,在发泡剂、催化剂、改性剂、抗老化剂等多种助剂的作用下,按照特定比例均匀混合、高压喷涂、现场无氟发泡形成的高分子聚物新型防水保温材料。拥有连续致密的表层及闭孔率高达95％以上的互联壁高强度蜂窝结构。是一种集防水,保温隔热于一体的新型材料。作屋面防水保温效果良好。该产品性能优良、工艺成熟,综合性价比方面比传统的保温材料具有优势,达到了良好的防水保温效果。

        (4)胶粉聚苯颗粒保温砂浆:胶粉聚苯颗粒保温砂浆由胶粉聚苯颗粒轻骨料+聚合物胶粉组成,是复合聚苯颗粒外墙保温系统中的主要保温材料。复合聚苯颗粒外墙外保温系统是一种在现场成型的保温系统。该系统由界面层+胶粉聚苯颗粒保温层+招面砂浆复合玻纤网格布+外饰面层构成,集墙体保温、装饰功能于一体,且适用范围广、材料配套齐全,工艺简便、合理,能满足我国大部分地区不同气候条件下的建筑节能要求。

        2.2 胶粘剂及抹面胶浆

        胶粘剂是外墙保温系统的核心材料之一,起着连接墙面和保温层的作用,其性能的好坏直接关系到整个外墙保温系统的耐水、抗裂、耐候、耐久性。产品形式有两种:一种是在工厂生产的液状胶粘剂,在施工现场按使用说明加入一定比例的水泥或由厂商提供的干粉料,搅拌均匀即可使用。另一种是在工厂里预混合好的干粉状胶粘剂,在施工现场只需要按使用说明加入一定比例的拌合用水,搅拌均匀即可使用。

        聚合物抹面胶浆,由水泥基或其他无机胶接材料、高分子聚合物和填料以及其他外加剂等配制而成,用作外保温系统的粘结剂和抹面砂浆。常用的有界面剂和抗裂砂浆等。

        2.3 增强网

        铺设在抹面胶浆内,增强抹面层的抗裂和抗冲击性能。饰面层做涂料时,采用耐碱玻璃纤维网格布;饰面层粘贴饰面砖时,采用镀锌电焊网。

        3 节能保温检测技术

        近年来,我国建筑节能工作发展迅速,为了使保温节能建筑达到节能的要求,国家和各地方政府相继出台了多种标准和规范,建筑节能检测也逐渐为人们所重视,并成为建筑工程验收所不可缺少的依据。尤其是2007年10月1日实施的《建筑节能工程施工质量验收规范》GB50411-2007,对建筑外墙节能保温材料进场检测工作有指导性的意义。

        3.1 GB50411-2007 标准中墙体保温材料的检测项目

        (1)保温材料的导热系数、密度、抗压强度或压缩强度。

        (2)粘结材料的粘结强度。

        (3)增强网的力学性能、抗腐蚀性能。

        3.2 保温材料检测中的问题

        (1)从国家标准到地方标,其检测参数和判定指标不尽相同,在实际操作中难于把握。比如聚苯乙烯泡沫塑料的检测项目,在地方性标准《居住建筑节能施工质量验收规程》DBJ01-97-2005,复检项目有5项,即表观密度、导热系数、尺寸稳定性、抗拉强度、压缩强度,但根据标准不同,检测项目会出现缺项。产品标准《绝热用模塑聚苯乙烯塑料)GB／T10801.1—2002中,聚苯乙烯泡沫塑料物理性能检测就缺少抗拉强度这一指标,在《膨胀聚苯板薄抹灰外墙外保温系统》JG149-2003标准中给出了判定标准及检测方法,考虑到聚苯乙烯泡沫塑料抗拉应变涉及整个保温系统的结构使用和安全功能,抗拉强度对于聚苯乙烯泡沫塑料来说,也是非常重要的一项指标。所以在判定时只能将《绝热用模塑聚苯乙烯塑料》GB／T10801．1—2002与结合起来判定,才能满足检测项目数量(只限于II类板)。

        (2)国家、地方、行业节能标准的检测方法多种多样,检测方法的选择不容易确定。比如增强网中耐碱网格布的耐碱断裂强力检测,在《增强用玻璃纤维网格布 第二部分:聚合物基外墙外保温用玻璃纤维网布》(JC561.2-2006)、《胶粉聚苯颗粒外墙外保温系统》(JG158-2004)、《膨胀聚苯板薄抹灰外墙外保温系统》(JG149-2003)、《耐碱玻璃纤维网格布》(JC/T841-1999)、《外墙外保温工程技术规程》(JGJ144-2004)等标准中都阐述了其检测方法,但是,各种检测方法在试件的制备过程、试验周期等有所不同,如果在选择检测方法时,不明确产品标准的要求、外墙外保温系统类型,很容易选产生混乱,选错检测标准。

        (3)节能保温的检测设备并不完善。例如进行导热系数试验时,大部分检测室采用的是基于稳态法的平板导热系数测定仪测定,平板导热仪应配备应施加恒定压紧力的装置,以改善试件与板的热接触或在板问保持一个准确的间距。测定绝热材料时,施加的压力一般不大于2.5kPa。但实际情况是,目前多数仪器均不配备可显示恒定压紧力的装置,试验者无从判断夹紧力大小。夹紧力不同,则导致试件尤其是可压缩试件测定状态的厚度不同,给试验结果带来误差。

        (4)墙体节能保温材料试验报告形式无固定格式,导致检测公司出具的试验报告各种各样,信息不够全面,规范性较差。常规检测项目如水泥、砂石、钢筋等在《建设工程检测试验管理规程》DB11/T386-2006中规定了试验报告的模式,在使用工程管理软件出具试验报告时,模式固定,便于管理。而在节能保温检测项目中,从GB50411-2007国家标准到DBJ01-97-2005北 京 市 地 方 标 准 以 及 JG149-2003、JG158-2004行业标准都没有给出标准模式,工程管理软件只给出了通用材料检测报告,其信息及格式不能满足使用的要求,从而导致了多种多样的试验报告的模式的出现。