高層民用建筑外墻保溫材料的種類與特點

郭翰卿

（莊浪縣建筑材料試驗室，甘肅 莊浪 744600）

0 引言

保溫材料是高層民用建筑落實節能環保的重要建筑材料，所以國內外的建筑行業對其進行了深入探究，旨在通過保溫材料的應用減少建筑能源消耗，進而減少對環境造成的污染。而墻體保溫分為內墻體保溫與外墻體保溫兩種，但若是采用內墻體保溫的話，室內面積就會減少，而且外觀也會受到影響。所以，外墻體保溫材料的應用成為了國內外建筑行業研究和應用的重點。

1 高層民用建筑外墻保溫的優點

相較而言，外墻保溫的優勢在于：（1）可以廣泛應用，不僅可以運用于新建筑建設中，還可以運用于舊房改造；（2）可使主體結構不易受到各種因素的影響而遭到破壞，使建筑物的使用年限得以增加；（3）可將“熱橋”影響基本消除；（4）可將墻體保溫性能提高；（5）可為室內溫度保持穩定提供保障；（6）可使墻體氣密性、防水性得到提高；（7）可改善民用建筑物室內環境；（8）可減少保溫材料的用量，增加房間內部的空間。因此，建筑行業需將外墻保溫材料的應用重視起來。

2 保溫層材料的特點

2.1 收集多余的熱量

保溫層材料最大的特點就是可以收集多余的熱量，及時釋放熱量，所以選擇好的保溫層材料可有效平衡室內溫度。

2.2 克服墻面先天性缺點

墻面是有先天性缺陷的，比如∶墻面裂縫、凝結、發霉等。而將保溫層材料利用起來，不管是進行新建筑的建設還是進行舊建筑的翻新，皆可克服其先天性缺點。此外，基板整體是安全可靠的，可有效避免負風壓撕裂和脫落。

2.3 保證長期適用性

倘若保溫層材料的原料為浮珠、水鎂石纖維等，其結構發生改變，進而形成封閉的疏水微孔腔結構，而這正是相變材料的載體之一，所以可以為相變材料的長期實用性提供保障。

3 高層民用建筑外墻有機保溫材料的種類與特點

3.1 PU

PU是由多異氰酸酯和多元醇反應制成的聚氨基甲酸酯。聚氨基甲酸酯泡沫最早出現于20世紀中葉，由德國建筑行業研究人員研發而成，最開始的聚氨基甲酸酯泡沫的原料為∶多元醇和二異氰酸酯。隨著時代的發展，聚氨基甲酸酯泡沫的原料變為了異氰酸酯、聚酯多元醇、聚醚多元醇、穩定劑、催化劑、發泡劑等。在長時間的應用中發現，聚氨基甲酸酯泡沫的優點在于∶隔音效果好、隔熱性強、防水性能較高、耐油性強、耐磨性強。與其他高層民用建筑外墻有機保溫材料相比，聚氨基甲酸酯泡沫是最好的合成材料。在高層民用建筑中，常用的聚氨基甲酸酯包括澆筑聚氨酯、噴涂聚氨酯、聚氨酯泡沫板等。

聚氨基甲酸酯泡沫最大的特點就是熱導率低。聚氨基甲酸酯泡沫在高層民用建筑中廣泛應用之前，研發人員進行了實踐、探究，發現在沒有進行阻燃處理的情況下，硬質聚氨基甲酸酯泡沫氧指數不足1/5，倘若遇到了火災還會釋放一氧化碳等毒性較大的氣體。為解決這一問題，相關工作人員對其進行了深入研究，發現制作聚氨基甲酸酯泡沫塑料時加入2∶1的膨脹阻燃劑可將硬質泡沫阻燃性提高；制作聚氨基甲酸酯泡沫塑料時加入磷酸三苯酯及氫氧化鋁，并按照1∶5的比例進行添加，可使硬質泡沫塑料氧氣數值最大化；倘若把蒙脫土進行化學改性，可將聚氨基甲酸酯泡沫塑料的抗燃燒性能提高。

3.2 PF

PF簡單來說就是泡沫類塑料，組成部分包括表面活性劑、固化劑、不燃填料、酚醛樹脂等。相較于聚氨基甲酸酯，泡沫類塑料的優勢在于∶氧指數較高，耐火性較強。在實踐中發現，高層民用建筑外墻保溫材料中如果應用了酚醛樹脂，那么其就可以在高溫下長期運行，且其可承受瞬間溫度為300℃。

酸醛樹脂泡沫由分子結構構成，且有較多粉狀物，所以其特點為：粉化度較高、脆性較大。為了解決這些特點給高層民用建筑帶來的不良影響，相關工作人員對其進行深入探究，并總結出了幾種增強酸醛樹脂泡沫材料韌性的途徑：（1）在酸醛樹脂泡沫材料中添加增韌劑。（2）把苯酚合成樹脂換成改性苯酚。（3）利用化學反應增加酸醛樹脂泡沫材料的韌性。通過長時間的實踐發現，將苯酚合成樹脂換成改性苯酚的增韌效果是最好的。此外，相關學者、專家還通過研究發現，將聚氨酯預聚體應用于酸醛樹脂泡沫中可將其熱性增強，且酚醛樹脂泡沫中的聚氨酯預聚體的含量為9%時，其物理性能可以最大限度發揮出來。具體而言，聚氨酯聚體在酸醛樹脂泡沫中會產生的反應有擴鏈、交聯反應，一種是多羥基化合物和異氰酸酯基團產生的反應，一種是羥甲基和異氰酸酯基團產生的反應。而這兩種反應都可直接對酸醛樹脂泡沫材料中的分子結構造成影響，使其韌性得到有效提高。

3.3 EPS

EPS通俗來講就是模塑聚苯乙烯泡沫，其基本原料為聚苯乙烯顆粒，將其預發泡加熱之后倒入相關模具中，進而制作出泡沫塑料板。一般情況下，模塑聚苯乙烯泡沫分為兩種，一是阻燃型，二是普通型。

其最大的特點就是性價比高、容易進行加工、吸水性較弱、導熱性小、密度小等，但其對溫度有著較高要求，即∶不能高于75℃。也就是說，模塑聚苯乙烯泡沫在遇到火的時候容易燃燒起來，且氧氣指數較低。為解決這一問題，相關學者、專家進行了深入研究，研究出了多種阻燃方法。比如∶黏土阻燃、本體阻燃、鹵系阻燃、無機阻燃、膨脹阻燃、磷系阻燃等。本體阻燃簡單來說就是把一些化學元素添加到聚苯乙烯分子鏈上，進而達到阻燃這一目的。而鹵系阻燃雖然有較高的阻燃效率，但是燃燒過程中會出現很多煙霧、有毒氣體。隨著時代的發展，全球變暖給人類可持續發展帶來阻礙，人們逐漸意識到了保護環境的重要性，且國家推出了相應的環保措施、政策，所以鹵系阻燃被明令禁止了。無機阻燃及膨脹阻燃是當前在模塑聚苯乙烯泡沫中應用較為廣泛的阻燃方式。因為三聚氰胺、聚磷酸銨、季茂四醇這些物質可以在面臨高溫的時候形成保護屏障，且其可將可燃氣體、可燃煙霧的排放量降到最低。此外，如果把氧化鎂和氫氧化鋁與無機阻燃改性劑結合在一起進行使用，可達到更好的阻燃效果。

4 高層民用建筑外墻無機保溫材料的種類與特點

4.1 泡沫玻璃

泡沫玻璃是常見的建筑外墻無機保溫材料，其是一種多孔玻璃材料，但因其成本較高，所以常被應用于工業保溫隔熱工程中。具體而言，工作人員在制作泡沫玻璃的時候會用到非金屬礦、廢玻璃、粉煤灰等原料，并在這些原料中加入一些改性劑、穩泡劑、助溶劑等，然后通過粉碎、混合制作成配合料。之后，工作人員會將混合料放入模具中進行加熱。最后，可形成一種內部具有較為均勻的氣泡的多孔玻璃材料。泡沫玻璃最早出現于20世紀40年代的法國，主要原料為玻璃，發泡劑為碳酸鈣，一開始制作泡沫玻璃時，相關工作人員使用了耐火模具進行加熱發泡，最終制作出了輕石狀材料。泡沫玻璃的特點在于生產成本較高，所以常被應用于工業保溫隔熱工程中，很少被應用于高層民用建筑外墻建設中。所以，降低其成本、提高其成品率成為了相關學者、專家需要解決的問題，如此，才可使泡沫玻璃被廣泛應用于高層民用建筑外墻中，才可將其效用最大限度地發揮出來。

4.2 巖棉

巖棉性能不錯，而且價格低廉，所以其最早應用于高層民用建筑外墻保溫中。在制作巖棉時，工作人員需將輝綠巖、玄武巖當做主要原料，然后再在里面加入一些輔助料，混合之后將其放在沖天爐或者池窯中，用極大壓力進行強吹。之后，工作人員需采用相應手段使其瞬間冷卻，形成纖維狀態。就市面上的巖棉種類而言，常見的有三種：三維法巖棉板、擺錘法巖棉板、沉降法巖棉板。巖棉屬于纖維保溫材料，所以對熔體配方酸度系數有著較高要求。此外，其特點為吸水性較強。但吸水過多會使其具有較強的導熱系數，所以相關工作人員需采用一些措施降低巖棉吸水性。

5 高層民用建筑外墻保溫材料的選購方法

5.1 基于環境溫度進行外墻保溫材料的選購

我國的地域較廣，所以每個地方的氣候、溫度、環境是不同的，所以在選擇外墻保溫材料的時候需要考慮到當地的氣候、溫度。比如，北方地區到了冬天的時候，氣候會變得干燥、寒冷，所以在選擇外墻保溫材料的時候應當選擇保溫性能較高的。這樣，才能改善居住者的室內環境，才能給居住者帶來舒適感。一般情況下，北方地區可以選擇模塑聚苯乙烯泡沫。又如，南方地區的溫差不是太大，人們對住所的保溫需求并不是很高，在選擇保溫材料的時候可以選保溫性較差一點的。

5.2 基于導熱系數進行外墻保溫材料的選購

導熱系數可對高層民用建筑外墻施工及室內空間造成一定的影響，所以在選購保溫材料時，應選擇導熱系數最小的保溫材料。這樣，可以為施工提供方便，有效降低空間占用比例。

5.3 基于穩定性進行外墻保溫材料的選購

化學穩定性高的保溫材料能確保外墻保溫材料的功能、效用最大限度地發揮出來，所以在選購保溫材料時，需要盡可能選擇化學穩定性高的材料。此外，還需要考慮到單位熱阻價格，即∶要盡可能選擇單位熱阻價格較低的材料。

5.4 基于機械強度進行外墻保溫材料的選購

外墻保溫材料較為特殊，不僅需要具有美觀、保溫等特征，還需要具有一定的承受能力。這樣，才能在惡劣天氣下保證墻體不受到損壞。所以在進行外墻保溫材料的選購時，需要將機械強度重視起來。

5.5 確保產品是正品

在選購外墻保溫材料時，需要對產品包裝上的相關內容進行觀察，如∶生產產品的商家名稱、出廠日期、品牌LOGO、使用說明等。這樣，才能確保買到的產品是正品。

5.6 基于重量進行外墻保溫材料的選購

在進行高層民用建筑外墻建設時，需要用到大量的保溫材料，所以在進行材料選購的時候，需要將重量當做選品的標準。具體而言，若外墻材料的重量較重，很有可能會對建筑的安全性造成影響，進而引發安全事故。所以，在進行高層民用建筑外墻保溫材料選擇的時候，需要盡可能選擇重量較輕的。

5.7 基于防火防水性能進行外墻保溫材料的選購

在進行外墻保溫材料選購的時候，需要重視產品的防水、防火性能。因為外墻是直接面對惡劣天氣的，如果防水、防火性能不好，很有可能會出現空鼓、開裂等現象。

5.8 基于施工工藝進行外墻保溫材料的選購

外墻保溫材料施工是很重要的，若選對了施工工藝，那么工作人員就可以將施工工期縮短，如果選錯了施工工藝，就需要花費大量的時間進行施工。所以，在進行外墻保溫材料產品選購的時候，需要盡可能考慮到施工工藝。

6 外墻保溫施工步驟

6.1 基層處理

在進行高層民用建筑外墻施工前，工作人員需要對墻體進行徹底檢查。即∶用2m靠尺測量，確保偏差在4mm內。如果超出的話，需要用工具鏟平；如果遇到了凹槽處，需用水泥砂漿修補。

6.2 彈線、掛線

彈線是一種裝飾構件，可替代水泥，根據建筑和外墻保溫規范，在立面上彈下垂直的控制線。此外陰陽角處也要打上垂直線。

6.3 配制專用粘結劑

想要保溫層更好，在配制時，要加水攪拌，建議用電動攪拌機攪拌至稠度合適、均勻為止。

6.4 粘貼翻包網格布

保溫材料外露的地方，如門窗洞口等地方，需要用網格布覆蓋好，為安裝保溫層打下好的基礎。

7 結束語

綜上所述，建筑外墻保溫材料隨著時代的發展而變化，節能環保是當前社會的主旋律，所以建筑行業響應號召研發出了具有環保性能的外墻保溫材料。但在選購這些材料的時候，需要考慮到多方面的因素，比如∶溫度環境、導熱系數、穩定性、機械強度、產品品牌、重量、防火防水性能等。只有這樣，才可以使外墻保溫材料發揮出效用，才可為高層民用建筑具有較高質量、較強保溫性能，為建筑行業的發展奠定良好的基礎。但就目前的保溫材料而言，還存在一些問題，所以相關工作人員仍需基于當前保溫材料中的問題進行探究、實踐，直至研發出更佳的外墻保溫材料。此外，相關工作人員還需樹立起創新意識，為中國夢的實現而努力工作。