高效建筑外墻保溫板的制備與研究

吳建兵

(天津市市政工程設計研究院，天津 300457)

0 引言

隨著經濟社會的發展，整個社會對于節能減排的要求日益強烈。在民用建筑領域，近年來民用建筑中普遍采用外墻覆蓋保溫板的辦法來實現民用建筑的室內保溫，整個社會對于外墻保溫板的需求越來越強烈。目前國內普遍使用的建筑外墻保溫板是采用純有機類保溫材料作為芯材進行填充，如膨脹聚苯乙烯板、擠塑聚苯乙烯板、聚氨酯板等。該類保溫板導熱系數低、保溫效果良好且材質輕，擁有著較廣闊的市場。但其材料為高分子材料，極易燃燒，消防隱患巨大，無法達到公安部關于建筑保溫材料A級防火要求。隨著對于高層建筑防火要求日益增加，尤其是在央視大樓火災、上海高層住宅大火等高層建筑火災發生之后，該類外墻保溫板的缺點日漸凸顯。本文旨在研究一種新型防火外墻保溫板，在保證建筑保溫效果的同時，徹底杜絕外墻保溫板的消防隱患。

1 保溫板的制備

1.1 原料

菱苦土、鹵水、高效生物發泡劑、介孔低導熱硅粉、三維編織玻纖網格。

1.2 制作方法

菱苦土為一種廉價易得的工業原料，其有效成分是活性氧化鎂(MgO)。鹵水為工業鹵片溶解得到，其中含有大量MgCl2。二者按比例混合為水泥狀材料，放置后經化學變化硬化，內部會形成大量由MgO-MgCl2-H2O組成的鎂質膠凝材料，即氯氧鎂水泥［1］。氯氧鎂水泥具有機械強度好，成本低廉，適宜工業化生產，耐火性能優異，良好的耐腐蝕性等優點［2］。

在本文中介紹的外墻保溫板以氯氧鎂水泥為基材，通過生物發泡劑發泡，制成內部結構具有面包狀蜂窩的發泡氯氧鎂水泥。在發泡的同時向基材中添加介孔低導熱硅粉來增加其保溫效果。介孔硅粉為粉狀納米材料，內部為納米級的半開放孔隙，這種結構能有效地抑制空氣分子在孔隙中的自由流動，從而限制對流傳熱來實現保溫隔熱。將上述發泡氯氧鎂水泥澆入被模具固定兩側的三維編織的玻纖網格中，在模具中進行硬化，養護12 d以上即可。

2 保溫板性能的研究

2.1 發泡劑添加量的影響

根據發泡劑添加量不同，最終得到的發泡氯氧鎂水泥內部的泡沫孔隙比例就會不同，從而直接影響材料的容重、強度和導熱系數。本文通過一系列的研究，得到最佳平衡配比。如表1所示，發泡程度越大，孔隙比例越大，有利于降低材料容重，但材料強度會隨之下降。導熱系數隨著發泡程度的增加呈現先降低后略增的現象，說明發泡少孔隙率低時，泡沫孔隙增加有利于降低導熱系數，增加保溫性能，但泡沫孔隙過于密集容易造成泡沫相連形成大孔，增加對流傳熱，導熱系數反而有所增加。綜合各方面考慮，發泡劑比例為2%～2.5%為宜。

表1 發泡程度對性能的影響

2.2 介孔硅粉對于導熱系數的影響

在按一定發泡劑發泡的前提下，對比不同添加量的介孔硅粉的保溫板以及不添加介孔硅粉的保溫板的導熱系數，其結果如圖1所示。

圖1 介孔硅粉與導熱系數的關系圖

由此可見，介孔硅粉的加入有利于降低導熱系數，增加了保溫效果。介孔硅粉的添加量越大，其導熱系數就越低。但在實際操作中，由于介孔硅粉密度極低，即使在質量添加比很小的情形下，其仍能占據較大的體積分數，體積分數過大時會對添加造成一定困難。

2.3 防火性能

將依據本方法制成的外墻保溫板進行灼燒試驗。火焰噴槍噴嘴處火焰溫度可達1 000℃以上。利用其對保溫板進行高溫灼燒5 min，保溫板不燃燒不融化不變形，說明其完全符合防火的要求。

2.4 防水性能

水以其巨大的比熱容會對保溫材料造成嚴重的不良影響。發泡氯氧鎂水泥材料本身不具有出色的防水性能，但在施工過程中可以通過在其表面覆蓋防水面層和基層來解決，在防水面層和基層上可通過涂覆防水硅烷等材料進一步增加防水性能。

3 結語

利用氯氧鎂水泥為基材，通過發泡和添加介孔硅粉的方式降低導熱系數，成功地制成了一種新型復合建筑外墻保溫板。該保溫板集高強度、低導熱系數、防火不燃、低成本等優點于一體，性價比高，滿足現階段對于外墻外保溫材料的要求，有廣闊的應用前景。

［1］C Mazuranic，H Billinski，B Matkovic.Reaction products in the system MgCl2-NaOH-H2O［J］.J Am Ceram Soc，1982(65):523.

［2］嚴育通，景 燕，馬 軍.氯氧鎂水泥的研究進展［J］.鹽湖研究，2008，1(16):60-66.