夾芯復(fù)合墻體保溫材料的研究現(xiàn)狀

穆佳

(同濟(jì)大學(xué)土木工程學(xué)院，上海 200092)

夾芯復(fù)合墻體保溫材料的研究現(xiàn)狀

穆佳

(同濟(jì)大學(xué)土木工程學(xué)院，上海 200092)

通過(guò)總結(jié)國(guó)內(nèi)目前夾芯復(fù)合墻體保溫材料的研究現(xiàn)狀，分析了夾芯保溫復(fù)合墻體中有機(jī)合成保溫材料與傳統(tǒng)無(wú)機(jī)保溫材料的發(fā)展歷程，指出了各種材料的優(yōu)點(diǎn)和不足，為其今后的發(fā)展提供一些參考和借鑒。

夾心墻，復(fù)合墻，保溫材料，研究現(xiàn)狀

0 引言

隨著現(xiàn)代化進(jìn)程的迅猛發(fā)展，世界各國(guó)越來(lái)越多地受到資源危機(jī)的困擾。對(duì)于資源相對(duì)匱乏的中國(guó)來(lái)說(shuō)，節(jié)能更是一項(xiàng)基本國(guó)策。

建筑節(jié)能是近年來(lái)世界建筑發(fā)展的基本趨勢(shì)，也是當(dāng)代建筑科學(xué)的一個(gè)新的增長(zhǎng)點(diǎn)。如何能使建筑能源的浪費(fèi)現(xiàn)象得到緩解，已經(jīng)被越來(lái)越多的人重視起來(lái)。建筑節(jié)能刻不容緩。

近年來(lái)，隨著《國(guó)務(wù)院辦公廳關(guān)于進(jìn)一步推進(jìn)墻體材料革新和推廣節(jié)能建筑的通知》(［2005］33號(hào))、建設(shè)部《民用建筑節(jié)能管理規(guī)定》等一系列文件的頒布，把我國(guó)墻材革新和建筑節(jié)能工作推向了一個(gè)嶄新的階段。

本文主要介紹我國(guó)夾芯保溫復(fù)合墻體中保溫材料的研究現(xiàn)狀。

1 夾芯保溫復(fù)合墻體的特點(diǎn)

復(fù)合保溫墻體是新型墻體材料節(jié)能建筑的發(fā)展方向之一，而夾芯保溫墻體就是復(fù)合保溫墻體中的一種主要形式。這種墻體一般由內(nèi)、外葉墻體以及其中的夾芯層構(gòu)成，將保溫絕熱材料(如聚苯乙烯泡沫塑料板、發(fā)泡聚氨酯、巖棉、膨脹珍珠巖等)設(shè)在內(nèi)、外葉墻體的中間，形成保溫層。

夾芯保溫復(fù)合墻體作為一種新型墻板結(jié)構(gòu)，其主要特點(diǎn)總結(jié)如下:

1)降低工程成本。夾芯保溫復(fù)合墻板體系在極大程度上發(fā)揮每種材料的優(yōu)勢(shì)及作用，節(jié)省材料，墻體一般由內(nèi)葉墻、保溫層、外葉墻構(gòu)成，內(nèi)外葉墻體承重，保溫絕熱材料設(shè)在外墻墻體的中間，有利于發(fā)揮墻體材料本身的保護(hù)作用，從而免去保溫層、材料層的增強(qiáng)面層，造價(jià)相對(duì)降低。

2)保溫隔熱隔聲。夾芯復(fù)合墻板體系保溫材料采用容重低、導(dǎo)熱率低材料，同時(shí)連續(xù)貫通的保溫層構(gòu)造使墻板具有更好的熱工性能。另外，夾芯層的厚度還可根據(jù)保溫隔熱隔聲的實(shí)際需要改變，使其達(dá)到墻體節(jié)能的各項(xiàng)要求。

3)延長(zhǎng)結(jié)構(gòu)的使用壽命。夾芯保溫墻體通過(guò)將保溫層設(shè)在內(nèi)外葉墻體中間，有效地保護(hù)了保溫材料，使其不受外界環(huán)境的影響，延長(zhǎng)了保溫材料使用壽命。

4)適用范圍廣。夾芯外保溫復(fù)合墻體的材料不受限制，施工簡(jiǎn)單，熱工性能好而且造價(jià)不高，適于全國(guó)不同的地區(qū)。

2 夾芯保溫復(fù)合墻體中保溫材料的發(fā)展歷程

目前，國(guó)內(nèi)外研發(fā)和使用的墻體節(jié)能保溫材料主要分為有機(jī)合成保溫材料(聚苯乙烯泡沫板、聚氨酯等)和傳統(tǒng)的無(wú)機(jī)保溫材料(如巖棉、膨脹珍珠巖等)兩大類。

2.1 有機(jī)合成保溫材料

模塑聚苯乙烯板(EPS)，又稱聚苯乙烯泡沫塑料板，其導(dǎo)熱系數(shù)較低，由其組成的外墻保溫系統(tǒng)，保溫隔熱性能優(yōu)異，并且在防水、抗風(fēng)壓、抗沖擊方面也表現(xiàn)出很好性能的保溫材料，因此，EPS聚苯板在國(guó)內(nèi)外都有著廣泛的應(yīng)用［1］。擠塑聚苯乙烯泡沫板(XPS)，簡(jiǎn)稱擠塑板，其具有導(dǎo)熱系數(shù)更低，防水、抗壓、抗沖擊性能更好的優(yōu)點(diǎn)［2］。

白云龍等［3］對(duì)以孔內(nèi)插聚苯板(EPS板)的混凝土空心砌塊砌筑的新型夾芯復(fù)合墻體的隔熱性能進(jìn)行了試驗(yàn)和數(shù)值模擬對(duì)比分析，發(fā)現(xiàn)孔內(nèi)插聚苯板的混凝土空心砌塊墻體在熱工性能指標(biāo)方面，完全可以滿足南方地區(qū)公共建筑和居住建筑的節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)要求，并且在力學(xué)性能和經(jīng)濟(jì)性方面，與加氣混凝土砌塊墻體相比，都有著明顯的優(yōu)勢(shì)。

發(fā)泡聚氨酯(PUF)，聚氨酯泡沫一般分為硬泡、軟泡和半硬泡，建筑保溫絕熱主要使用的是聚氨酯硬泡［2］。該材料同樣具有較低的導(dǎo)熱系數(shù)，同時(shí)其防水防潮、抗壓、耐腐蝕等特點(diǎn)，決定著它也是一種會(huì)被廣泛研究和應(yīng)用的保溫材料。

赫海靈等［4］針對(duì)墻體節(jié)能30%和50%的兩種節(jié)能方案，分別對(duì)以聚苯乙烯泡沫和聚氨酯泡沫作為保溫材料的兩種夾芯復(fù)合墻體進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，發(fā)現(xiàn)從經(jīng)濟(jì)性和節(jié)能效果綜合考慮，節(jié)能50%比節(jié)能30%更加經(jīng)濟(jì)合理;同時(shí)認(rèn)為:雖然從保溫效果來(lái)看，聚氨酯泡沫板保溫效果較好，但造價(jià)較高，在設(shè)計(jì)中需要綜合考慮成本回收期等因素進(jìn)行選擇。

盡管以上介紹的三種保溫材料都有著明顯的優(yōu)勢(shì)，但是有機(jī)材料較差的耐火性成為它們致命的缺點(diǎn)。中央電視臺(tái)總部大樓于2009年發(fā)生的特大火災(zāi)事故，就是由于采用了XPS板作為其外墻外保溫材料，而在大火中起到了助長(zhǎng)火勢(shì)的作用。同樣，2010年上海靜安區(qū)一棟高層教師公寓樓造成特大火災(zāi)事故，也是由于外墻違規(guī)使用大量聚氨酯泡沫等易燃保溫材料而造成的不可逆轉(zhuǎn)的后果［5］。因此，在對(duì)建筑外墻的保溫材料進(jìn)行選擇時(shí)，采用絕熱和防火安全性能更好的無(wú)機(jī)保溫材料，或者選擇將保溫材料作為芯層的夾芯保溫復(fù)合墻體，可能會(huì)有更好的效果。

2.2 傳統(tǒng)無(wú)機(jī)保溫材料

巖棉的抗火性能好、導(dǎo)熱系數(shù)小、質(zhì)輕、耐久，在墻體保溫體系中，是一種性能優(yōu)越的保溫材料。石玉強(qiáng)等［6］對(duì)以巖棉作為保溫材料的夾芯保溫復(fù)合墻體的施工方法及經(jīng)濟(jì)效益進(jìn)行了分析，認(rèn)為與普通住宅相比，巖棉復(fù)合墻體節(jié)能住宅的建筑節(jié)能投入少而效益明顯，具有很強(qiáng)的生命力，非常值得推廣和引用。

膨脹珍珠巖是一種抗火性能好、導(dǎo)熱系數(shù)小、質(zhì)輕、吸聲的傳統(tǒng)建筑保溫材料，在我國(guó)的建筑行業(yè)有著廣泛的應(yīng)用。李成章等［7］研究了PZX復(fù)合墻體，這種墻體內(nèi)葉為240 mm承重墻，外葉為120 mm墻體，中間為不吸水膨脹珍珠巖保溫芯板，通過(guò)對(duì)此類復(fù)合墻體節(jié)能住宅的試驗(yàn)測(cè)試，認(rèn)為其具有較好的抗震性能和節(jié)能保溫效果，同時(shí)造價(jià)在可以控制的范圍之內(nèi)，在北方地區(qū)的節(jié)能住宅中有著很好的前景。

泡沫混凝土的突出特點(diǎn)是在混凝土內(nèi)部形成封閉的泡沫孔，賦予混凝土輕質(zhì)和保溫隔熱性能。華南理工大學(xué)的石川等［8］對(duì)采用泡沫混凝土作為復(fù)合墻體芯材的穩(wěn)定性和工藝進(jìn)行了研究，認(rèn)為以600 kg/m3容重的泡沫混凝土為芯材制備夾芯保溫復(fù)合墻板較為合適;而以容重在300 kg/m3以下的泡沫混凝土為芯材制備的夾芯復(fù)合墻板由于強(qiáng)度低、粉化嚴(yán)重、面板粘結(jié)不牢等原因限制了其目前的使用。

3 不足及展望

目前，我國(guó)夾芯保溫復(fù)合墻體中保溫材料的品種較為單一，研究較多的有機(jī)和無(wú)機(jī)保溫材料也都由于其自身無(wú)法克服的缺點(diǎn)而使其使用受到了限制。同時(shí)，市場(chǎng)上現(xiàn)存的保溫材料魚(yú)龍混雜，沒(méi)有很好的控制標(biāo)準(zhǔn)，要想使夾芯保溫復(fù)合墻體得到更好的推廣和應(yīng)用，也需要科研人員繼續(xù)深入研發(fā)更加安全節(jié)能并且經(jīng)濟(jì)可行的新型保溫墻體材料。

［1］ 郝先成，詹小玲，李廷芥.膨脹聚苯板薄抹灰外墻保溫系統(tǒng)施工工藝研究［J］.建筑節(jié)能，2007(3):36.

［2］ 周麗紅，李壽德.節(jié)能復(fù)合墻體保溫材料分析與探討［J］.磚瓦，2008(9):118-120.

［3］ 白云龍，任 鵬，張宇峰，等.聚苯板插孔混凝土空心砌塊墻體熱工性能［J］.新型建筑材料，2007(12):36.

［4］ 赫海靈，柳 鵬，金 鑫.復(fù)合墻體節(jié)能技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析［J］.水利科技與經(jīng)濟(jì)，2008(12):983-984.

［5］ 夏朝暉.建筑外墻外保溫材料防火安全的選型設(shè)計(jì)探討［J］.華中建筑，2011(7):104-105.

［6］ 石玉強(qiáng)，崔玉棟.新型巖棉復(fù)合墻體——外保溫巖棉復(fù)合墻體施工［J］.黑龍江科技信息，2003(7):148.

［7］ 李成章，王天恩.PZX復(fù)合墻體節(jié)能住宅的研究［J］.施工技術(shù)，1998(7):17.

［8］ 石 川.泡沫混凝土及其復(fù)合墻板的研究［D］.廣州:華南理工大學(xué)，2013.

The research present situation of sandw ich com posite wall thermal insulation m aterial

Mu Jia

(Civil Engineering School，Tongji University，Shanghai200092，China)

Through summing up the domestic current research present situation of sandwich composite wall thermal insulation material，analyzed the developing course of organic synthesis thermal insulation material and traditional inorganic heat preservation material in sandwich insulation composite wall，pointed out the advantages and disadvantages of variousmaterials，provided some reference for its future development.

sandwich wall，composite wall，insulation material，research present situation

TU201.5

A

1009-6825(2015)29-0188-02

2015-08-08

穆 佳(1990-)，女，在讀碩士