墻體保溫工程中綠色建筑材料的應(yīng)用

岳增輝

摘 要：本文以綠色墻體保溫材料作為切入點(diǎn)，簡要敘述綠色建筑材料的涵義及應(yīng)用價值，幫助建筑企業(yè)突破固有觀念，提高對綠色建材的重視。并系統(tǒng)性闡述多種常見綠色建筑材料在墻體保溫工程中的具體應(yīng)用情況，結(jié)合材料應(yīng)用期間的問題提出綠色建筑材料應(yīng)用質(zhì)量的提升策略。希望本文的研究能夠?yàn)閴w保溫工程中綠色建筑材料的應(yīng)用提供一定的參考跟借鑒。

關(guān)鍵詞：墻體保溫工程；綠色建筑材料；應(yīng)用

1 前言

近年來，綠色建筑材料在墻體保溫工程中得到應(yīng)用普及，這對改善墻體熱工性能、保護(hù)生態(tài)環(huán)境、緩解資源供需矛盾有著重要意義，也契合我國建筑業(yè)可持續(xù)發(fā)展理念。同時，部分建筑企業(yè)對綠色建筑材料應(yīng)用期間，存在材料種類單一、現(xiàn)場施工質(zhì)量可控性差等問題。因此，要加大對綠色墻體保溫材料的實(shí)踐研究，促使綠色材料得到更加廣泛的應(yīng)用，從而推動墻體保溫施工體系轉(zhuǎn)型升級。

2綠色建筑材料概述

2.1涵義

綠色建筑材料是依托清潔生產(chǎn)技術(shù)，選擇天然原材料、施工廢棄物、城市固態(tài)廢棄物進(jìn)行生產(chǎn)制造的新一代建筑材料。相比于傳統(tǒng)建筑材料，綠色建材有著無毒無害、可再生利用、優(yōu)異材料性能的特征，在材料生產(chǎn)制造期間僅需消耗少量的資源與能耗，并在全壽命使用周期內(nèi)基本不會對周邊生態(tài)環(huán)境造成污染破壞。同時，在綠色建筑材料到達(dá)使用壽命后，可以對廢棄材料進(jìn)行再生回用處理，或是進(jìn)行無害化處置。

2.2應(yīng)用價值

墻體保溫工程，綠色建筑材料的應(yīng)用價值主要體現(xiàn)在節(jié)能減排、節(jié)省造價成本兩方面。第一，在節(jié)能減排方面，綠色建筑材料由施工廢棄物與固態(tài)垃圾進(jìn)行回收后加工制成，僅需消耗少量能源，而不會消耗額外資源。在綠色建筑材料全壽命周期內(nèi)，碳排放量與能源耗用量明顯低于復(fù)合硅酸鹽、玻璃棉、巖棉等傳統(tǒng)墻體保溫材料。第二，在節(jié)省造價成本方面，由于綠色建筑材料有著回收利用、原材料來源廣泛的特征，采購價格遠(yuǎn)低于傳統(tǒng)建筑材料，這對節(jié)省造價成本有著重要意義。同時，少數(shù)綠色建材的采購價格雖然略高于同類型傳統(tǒng)建筑材料，但憑借其使用壽命長、具備回收利用價值的優(yōu)勢，仍舊可以把總體使用成本控制在較低程度，幫助建筑企業(yè)取得理想的工程經(jīng)濟(jì)效益。

3綠色建筑材料在墻體保溫工程中的具體應(yīng)用

3.1玻化微珠

玻化微珠適用于制備輕質(zhì)干混砂漿，使用玻化微珠來替代原有膨脹珍珠巖或是聚苯顆粒等材料，將其作為砂漿骨料，所制備砂漿有著十分優(yōu)異的絕熱、吸音、防火性能，有效克服了膨脹珍珠巖吸水性過大、易粉化的局限性，也克服了聚苯顆粒防火性能差、高溫條件形成有害氣體、施工反彈大的局限性。在墻體保溫工程中，玻化微珠的燃燒性為A1級，在1000℃以下的高溫條件下保持原有狀態(tài)，在采取外墻內(nèi)保溫形式時，可選用玻化微珠作為墻體保溫材料[1]。

在使用玻化微珠材料時，需要重點(diǎn)關(guān)注配比控制、細(xì)部處理兩項(xiàng)問題。第一，對于配比控制問題，正常情況下，把玻化微珠與拌合水的混合比例保持在1：1.5左右，如果現(xiàn)場環(huán)境較為特殊，如空氣濕度偏高等，則提前開展砂漿試拌作業(yè)，根據(jù)樣品檢測結(jié)果來調(diào)整混合比例。第二，對于細(xì)部處理問題，玻化微珠保溫砂漿屬于柔性涂層，如果需要在砂漿層外側(cè)鋪貼瓷磚、干掛石材等裝飾材料，禁止使用剛性涂層，而需要使用配套的柔性耐水膩?zhàn)右约皬椥酝苛稀?/p>

3.2可再分散性乳膠粉

可再分散性乳膠粉屬于一種水溶性可再分散粉末，由乙烯共聚物、醋酸乙烯共聚物等成分組成，并把聚乙烯醇作為保護(hù)膠體，當(dāng)粉體與水融合后，短時間內(nèi)分散為乳液，具備優(yōu)異的抗水性、隔熱性。在墻體保溫工程，可再分散性乳膠粉主要作為外墻外保溫系統(tǒng)粘接砂漿與抹面砂漿、膠粉聚苯顆粒保溫砂漿、柔性抗裂砂漿、內(nèi)外墻柔性膩?zhàn)拥取?/p>

在應(yīng)用可再分散性乳膠粉時，重點(diǎn)關(guān)注種類選擇、性能控制兩項(xiàng)問題。第一，對于種類選擇問題，常用種類包括PVA聚醋酸乙烯酯、EVA醋酸乙烯酯—乙烯等，根據(jù)工程現(xiàn)場環(huán)境條件、施工要求來選擇材料種類。例如，當(dāng)建筑外墻采取內(nèi)保溫或是夾芯保溫形式時，優(yōu)先使用PVA材料，此類材料有著耐堿性、耐老化性與耐水性差的局限性，處于復(fù)雜環(huán)境容易出現(xiàn)保溫失效情況。而在對膠粉改性砂漿的柔性、抗沖擊能力有著嚴(yán)格要求時，則選用EVA材料。第二，對于性能控制問題，為避免材料性能狀態(tài)發(fā)生改變，需要明確噴霧液、霧化輪轉(zhuǎn)速等因素造成的具體影響，采取相應(yīng)控制措施。以噴霧液為例，正常情況下，把水溶液黏度控制在2.0—3.3Pa·s，堆積密度控制在450—400g·L-1，如果噴霧液使用不當(dāng)，所制備乳膠粉容易出現(xiàn)結(jié)塊現(xiàn)象[2]。

3.3無機(jī)活性材料

無機(jī)活性材料以固化材料和耐高溫材料作為原料，包括耐高溫輕質(zhì)骨料、天然植物蛋白纖維等，原料經(jīng)過工廠化生產(chǎn)制備后獲得墻體保溫材料，屬于單組分產(chǎn)品。施工人員在現(xiàn)場加水?dāng)嚢鑱慝@得保溫砂漿，直接在外墻基層上均勻涂抹并靜置一段時間即可，無需額外鋪設(shè)網(wǎng)格布、涂抹抹面砂漿或是抗裂砂漿，后續(xù)直接在保溫層表面鋪設(shè)飾面磚或是涂料罩面。根據(jù)應(yīng)用情況來看，無機(jī)活性材料具備保溫隔熱、防火、抗開裂、抗水、抗脫落等多項(xiàng)性能，可以把外墻保溫施工時間縮短一半以上。

在應(yīng)用無機(jī)活性材料時，重點(diǎn)關(guān)注材料制備、分層涂抹兩項(xiàng)問題。第一，對于材料制備問題，嚴(yán)格控制配合比例、攪拌時間和放置時間。正常情況下，把拌合水與無機(jī)活性材料的用量比例控制在1：1.5，攪拌時間控制在3—5min，攪拌完畢后把砂漿放置5—15min，等待砂漿達(dá)到最佳狀態(tài)后，再行開展墻體保溫作業(yè)。第二，對于分層涂抹問題，在外墻基層上分兩遍涂抹無機(jī)活性保溫砂漿，首遍涂抹厚度控制在1cm左右，要求砂漿完全覆蓋墻體基層，待砂漿含水率下降至50%后，再開展第二遍涂抹作業(yè)，把涂抹厚度控制在1—2cm，把保溫層表面壓實(shí)整平，總體厚度控制在3cm以內(nèi)即可。待砂漿涂抹完畢后，放置7d即可在表面鋪貼飾面磚，放置10d即可施作涂料飾面層。

3.4氣凝膠材料

氣凝膠屬于無機(jī)保溫材料，也是當(dāng)前已知的最輕固體，孔隙率保持在99%以上，可用于制備保溫砂漿、復(fù)合保溫板和氣凝膠混凝土。第一，氣凝膠保溫砂漿是在膠粉聚苯顆粒保溫砂漿制備期間添加適量氣凝膠，把添加量控制在3%左右，在保持保溫砂漿抗壓強(qiáng)度與干密度不變的情況下，可以有效降低砂漿導(dǎo)熱系數(shù)。第二，氣凝膠復(fù)合保溫板是把氣凝膠與蜂窩聚苯乙烯泡沫塑料、硅酸鋁纖維等其他材料進(jìn)行制備，獲取氣凝膠—纖維復(fù)合保溫板，此類保溫材料有著成本低廉、抗析強(qiáng)度高、導(dǎo)熱系數(shù)小的優(yōu)勢，還具備優(yōu)異防火性與疏水性。第三，氣凝膠混凝土是在混凝土攪拌期間把氣凝膠作為填充材料，采取機(jī)械發(fā)泡方式來制備泡沫混凝土，以此來降低混凝土導(dǎo)熱系數(shù)、體積吸水率和密度。

3.5赤泥基泡沫陶瓷

赤泥基泡沫陶瓷以赤泥、泡沫陶瓷作為原材料，赤泥也被稱為鋁土礦礦渣，是在鋁土礦石工業(yè)冶煉期間形成的粉末狀固體廢棄物，而泡沫陶瓷則是一種密度小、耐化學(xué)腐蝕、比表面積大、介電性能強(qiáng)的保溫隔熱材料。在赤泥基泡沫陶瓷制備環(huán)節(jié)，采取直接發(fā)泡法，選用碳化硅作為發(fā)泡劑，燒結(jié)制造赤泥基泡沫陶瓷，在外墻基層上涂抹砂漿，砂漿表面鋪貼陶瓷即可。

在應(yīng)用赤泥基泡沫陶瓷時，重點(diǎn)關(guān)注燒結(jié)溫度、燒結(jié)保溫時間對成品材料性能造成的影響。第一，對于燒結(jié)溫度，具體根據(jù)發(fā)泡劑添加量、助熔劑添加量、廢渣總添加量來確定最佳燒結(jié)溫度。正常情況下，把燒結(jié)溫度保持在900℃左右，所制備材料的抗彎強(qiáng)度、抗壓強(qiáng)度較高，如果實(shí)際溫度超過這一水準(zhǔn)，燒結(jié)溫度與抗彎/抗壓強(qiáng)度成反比關(guān)系，燒結(jié)溫度越高，則抗彎強(qiáng)度與抗壓強(qiáng)度越低。第二，對于燒結(jié)保溫時間，保溫時間與材料內(nèi)部氣孔形成效果有著密切聯(lián)系，保溫時間不足會導(dǎo)致發(fā)泡劑無法充分發(fā)泡、難以形成氣孔[3]。正常情況下，最佳燒結(jié)保溫時間為1h，材料氣孔率可以保持在70%上下，如果保溫時間超過1h，則會造成內(nèi)部氣孔相互貫通、形狀不規(guī)則的后果。

4綠色建筑材料應(yīng)用質(zhì)量的提升策略

4.1材料性能測試

在現(xiàn)代墻體保溫工程，對所使用保溫材料的性能質(zhì)量有著嚴(yán)格要求，如果使用劣質(zhì)材料，則會造成外墻熱工性能下降、熱損失量增加、暖通空調(diào)系統(tǒng)能耗水平上升的后果。因此，在現(xiàn)場施工階段，施工單位必須提前對所準(zhǔn)備保溫材料的性能進(jìn)行測試，對比檢測結(jié)果與設(shè)計(jì)要求，禁止使用劣質(zhì)材料。

以赤泥基泡沫陶瓷材料為例，具體測試抗壓強(qiáng)度、抗析強(qiáng)度和孔隙率。第一，在測試抗壓強(qiáng)度時，提前制備長方體樣品，放置在恒溫箱內(nèi)，在110℃環(huán)境中干燥4h，冷卻至室溫后使用萬能試驗(yàn)機(jī)持續(xù)向樣品加壓，直到樣品破壞，根據(jù)破壞荷載與受力面積來計(jì)算抗壓強(qiáng)度。第二，在測試抗析強(qiáng)度時，提前準(zhǔn)備樣品并進(jìn)行干燥處理，隨后使用萬能試驗(yàn)機(jī)開展“三點(diǎn)式”彎曲測試，保持0.5mm/min速率持續(xù)向樣品加壓，直至樣品破壞，根據(jù)破壞荷載、支點(diǎn)距離、樣品寬度與厚度來計(jì)算抗析強(qiáng)度。第三，在測試孔隙率時，采取比重瓶法，把樣品研碎至粉末狀，干燥處理后裝入比重瓶內(nèi)，添加蒸餾水，搖晃比重瓶，再把瓶身放入真空干燥箱內(nèi)，抽除內(nèi)部空氣，等待4h后取出，繼續(xù)向瓶內(nèi)加水，稱量瓶身重量與測量瓶內(nèi)溫度，根據(jù)實(shí)測數(shù)據(jù)來推算材料真密度與孔隙率[4]。

4.2應(yīng)用復(fù)合功能保溫材料

在早期墻體保溫工程中，把隔熱保溫性能作為綠色建筑材料的唯一選擇依據(jù)，這雖然可以顯著改善建筑外墻部位乃至整體圍護(hù)結(jié)構(gòu)的熱工性能，但隔音等其他性能并不理想，對建筑物使用體驗(yàn)造成負(fù)面影響。因此，在挑選墻體保溫材料時，需要優(yōu)先配備具備復(fù)合功能的綠色建筑材料，具體可選用吸聲泡沫玻璃、光電外墻兩種材料。

4.2.1吸聲泡沫玻璃

此類材料屬于A級防火節(jié)能材料，同時具備保溫隔熱、耐熱防火、吸聲降噪三項(xiàng)使用功能，整體結(jié)構(gòu)上均勻分布?xì)饪祝兄煌笟狻⒉蝗紵⒉蛔冃蔚奶攸c(diǎn)。當(dāng)前主要采取粉末燒結(jié)法，在容器內(nèi)投加發(fā)泡劑與玻璃微粉，在高溫條件下膨脹加熱，自然冷卻后即可獲得吸聲泡沫玻璃材料。同時，在外墻保溫施工期間，需要加強(qiáng)基層清理力度，既要清除灰塵污漬與修補(bǔ)明確缺陷部位，同時，也要處理基層表面分布的微孔，鏟除松動部分并修補(bǔ)處理，再鋪設(shè)吸聲泡沫玻璃板。

4.2.2光電外墻

由內(nèi)嵌光伏組件的玻璃板材取代傳統(tǒng)的砌體外墻和混凝土現(xiàn)澆外墻，在建筑物使用期間，光電外墻既可以改善室內(nèi)自然采光條件，還可以利用所采集太陽光輻射熱量進(jìn)行發(fā)電，有利于提高建筑節(jié)能系數(shù)、減少用電成本。同時，考慮到光電外墻本體的熱工性能較差，還需要改進(jìn)外墻構(gòu)造形式，在兩側(cè)設(shè)置外葉墻體與內(nèi)葉墻體，在內(nèi)外墻葉間隔部位設(shè)置空氣夾層，利用空氣夾層來阻隔室內(nèi)外熱量交換傳遞。

4.3明確工藝做法

在墻體保溫施工期間，不同類型保溫材料的工藝做法、操作要點(diǎn)存在明顯差異，如果施工人員對各類型材料采取完全一致的工藝做法，則會由此引發(fā)保溫層空鼓、開裂、保溫失效等一系列問題出現(xiàn)。因此，在確定墻體保溫材料類型后，施工單位需要編制專項(xiàng)施工方案，采取正確的工藝做法。

例如，在選用玻化微珠材料時，提前把機(jī)具設(shè)備擺放就位，清理基層表面灰塵污漬，修補(bǔ)基層缺陷破損部位，待基層干燥后均勻涂刷界面結(jié)合劑。隨后，施工人員按照配比方案來制備玻化微珠保溫砂漿，把攪拌時間控制在4min左右，攪拌完畢后把砂漿靜置3—5min后再開展刮涂作業(yè)，并在制備完畢后2h內(nèi)使用砂漿，放置時間過長會改變砂漿性能狀態(tài)。最后，在外墻基層上分層刮涂玻化微珠保溫砂漿，把單層刮涂厚度控制在1.5cm以內(nèi)，對砂漿表面進(jìn)行壓實(shí)整平處理，并采取搭接法在砂漿層中鋪設(shè)耐堿玻化網(wǎng)格布，門窗洞口等易開裂部位額外刮涂抗裂砂漿，把網(wǎng)格布搭接長度控制在0.1m及以上。待保溫砂漿完全固化后，在砂漿層表面均勻涂抹聚合物抹面抗裂砂漿，聚合物砂漿作為外墻保溫層的罩面，罩面厚度控制在2mm左右。

5結(jié)論

綜上所述，為突破傳統(tǒng)建筑材料對墻體保溫效果造成的限制，最大程度強(qiáng)化建筑外墻熱工性能。建筑企業(yè)需要在墻體保溫工程中積極使用到玻化微珠、可再分散性乳膠粉、無機(jī)活性材料、氣凝膠材料、赤泥基泡沫陶瓷等新型綠色建筑材料，并落實(shí)質(zhì)量控制策略，使綠色建筑材料在墻體保溫工程中得到有效應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)

[1]王軍剛.墻體保溫工程中綠色建筑材料的應(yīng)用[J].居舍，2020（28）：28-29.

[2]朱國慶.綠色建筑材料在墻體保溫工程中的應(yīng)用[J].中國建筑裝飾裝修，2020，No.212（08）：95.

[3]農(nóng)翔宇.墻體保溫工程中綠色建筑材料的應(yīng)用[J].綠色環(huán)保建材，2019，No.148（06）：22+24.

[4]夏帆.赤泥基泡沫陶瓷墻體保溫材料的制備及其性能研究[D].聊城大學(xué)，2022.