浅谈无机保温材料在建筑中的应用与发展*

金玉杰 李义

(1:吉林建筑工程学院土木工程学院，长春130118;2:长春医学高等专科学校，长春130031)

由于建筑节能和保护环境的需要，建筑保温、隔热材料日益受到重视［1］.2010年，国家出台的《严寒和寒冷地区居住建筑节能设计标准》(JGJ 26-2010标准)中，将节能要求由原来的50 %提高到了65 %.为了达到新标准的要求，必须较大幅度地提高墙体的保温性能.实现此目的除了采用加气混凝土砌块等具有一定保温效果的砌体材料外，采用高效保温与其他材料构成的复合墙板，才能达到设计所要求的保温指标.

保温材料可分为有机和无机两类，常用的有机保温材料主要是聚苯板或聚苯颗粒浆料.聚苯板的一大问题是抗火灾性能差，虽用在建筑外保温层的聚苯板为阻燃性聚苯板，但有一定的自熄性能，在火灾情况下会生成大量有毒气体并在受热后严重变形，造成人员伤害和建筑外保温层的损害，导致建筑遇火灾后消防困难和重修困难.国外20m以上建筑，一般都不用聚苯板作为外保温隔热聚苯板.外保温系统在美国有20多个州不允许使用，而德国规定22m以上建筑必须使用不燃的保温材料.目前，在建筑上使用的无机类保温材料的耐火性能优异［2］，并且该类材料价格比较低廉.其中一类是硬质保温、吸声材料(如膨胀珍珠岩及其制品);另一类是纤维保温、吸声材料(如岩棉及其制品、矿渣棉及其制品等).这种保温材料在保温性能不低于聚苯板的前提下，可以做到在火灾条件下对人体无任何伤害.所以，在建筑上具有很好的应用前景.岩棉和膨胀珍岩是最常见的两种无机类保温材料，本文重点介绍这两种保温材料的应用.

1 岩棉及其在建筑保温中的应用

岩棉是一种性能良好的无机高效保温材料［3-5］，它是以精选的玄武岩、辉绿岩为主要原料，外加一定数量的辅助料，经高温熔融离心吹制成纤维状的松散材料岩棉纤维.在加入适量胶粘剂、防尘剂、憎水剂等外加剂后，经过逐层叠铺、压辊压制、固化炉固化等工艺，最后冷却切割得到岩棉板.岩棉本身有较好的绝热性能、燃烧性能和隔间性能.将岩棉板设置在主体围护结构的外侧，构成复合外保温墙体，可大大提高建筑物的隔热保温能力.岩棉板应用于外墙保温系统中，即外保温型复合岩棉墙体应用.

目前，在市场上主要应用的是岩棉和矿渣棉，岩棉和矿渣棉在配方及生产工艺上有一定的区别，产品的质量和性能上同样存在一定的差异.国内岩棉的主要市场仍然集中在石油、化工和电力三个部门.迄今为止，岩棉在建筑保温材料方面的推广应用还没有得到足够的重视.事实上，岩棉作为A级防火材料在外墙外保温系统在欧洲已经非常成熟，并且已具备了成熟的产品标准和系统认证指南.在国外，70 %～80 %岩棉被应用于建筑领域.因此产品质量标准规范及建筑保温的应用技术标准也比较完善.欧洲外墙外保温岩棉的标准主要是《建筑外墙外保温复合系统用矿物棉规范》，该规范部分指标引用《建筑保温用人造矿物棉规范》(即EN13162-2001);在欧洲的系统认证指南主要是《带抹灰外墙外保温复合系统的欧洲技术评定指南》.这些规范和指南对国内外墙外保温系统用岩棉的研究、生产和施工也提供了重要的指导.

2 膨胀珍岩在建筑保温中的应用

2.1 膨胀珍珠岩及其制品

膨胀珍珠岩是由珍珠岩、黑耀岩、松脂岩等酸性玻璃质火山岩经破碎、筛分、预热、锻烧(850℃～1 150℃)膨胀而得的具有多孔结构的白色粒状或粉状材料.膨胀珍珠岩制品是以膨胀珍珠岩为主体材料，加人适量的胶凝材料，经搅拌、装模、压制成型、脱膜、养护、干燥、冷却或焙烧而成的具有一定形状的硬质块状隔热制品.常以所用胶凝材料命名，如水泥膨胀珍珠岩制品、水玻璃膨胀珍珠岩制品等.①水泥膨胀珍珠岩制品，是以膨胀珍珠岩为骨料，以水泥为胶结材料，按一定配比混合加水后，经搅拌、成型、养护而成.该种制品具有容重小、导热系数低、承压能力高、施工方便、经济耐久等特点，但吸水率和吸湿率比较大;②水玻璃膨胀珍珠岩制品，是以膨胀珍珠岩为骨料，以水玻璃为胶结材料，并加入赤泥，按一定配比混合经搅拌、成型、干燥、烘焙而成.该种制品最大的性能特点是不仅导热系数低而且吸声性好;③沥青膨胀珍珠岩制品分为两类，石油沥青膨胀珍珠岩制品及乳化沥青膨胀珍珠岩制品.其不同之处就是用的胶结材料不一样，前者用的是石油沥青，后者用的是乳化石油沥青.在常温下，将膨胀珍珠岩与胶结料按一定的配比混合、搅拌、成型、干燥而成.该种制品与其它膨胀珍珠岩制品相比，防水性能更好一些;④磷酸盐膨胀珍珠岩制品，是以膨胀珍珠岩为骨料，以磷酸铝和少量的硫酸铝、纸浆废液作胶结材料，按一定配比混合、搅拌、成型、干燥、烘焙而成.具有容重小、导热系数低，特别是耐高温性能好.

除上述几种膨胀珍珠岩制品外，将膨胀珍珠岩制品在一定浓度的水泥浆、水玻璃中浸泡或在制品表面喷涂，能制得表面较为坚硬、强度较高的坚壳膨胀珍珠岩制品，可大大减少制品的破损率，但保温性能略有下降.再有，将膨胀珍珠岩制品用憎水剂(如有机硅乳液)处理或将憎水剂直接与膨胀珍珠岩等拌合，能制得吸水率小、防潮性好的憎水型膨胀珍珠岩制品，并具有吸油特性，主要用于潮湿环境的保温隔热.在生产膨胀珍珠岩制品时，加入部分粉煤灰等工业废料，可降低胶凝材料用量和制品成本，称为粉煤灰膨胀珍珠岩制品.

2.2 膨胀珍珠岩保温砂浆

该砂浆是以膨胀珍珠岩或掺有其它材料(如聚乙烯塑料粒子、粉煤灰等)的膨胀珍珠岩为集料，以水泥、石膏等为胶凝材料，掺入适量外加剂和水搅拌而成.将保温砂浆一般以轻集料名称命名，如膨胀珍珠岩保温砂浆、膨胀珍珠岩聚苯乙烯保温砂浆等.膨胀珍珠岩保温砂浆具有质轻、强度高、导热系数小等特性.其主要应用于各种硬质保温制品如膨胀珍珠岩制品、硅藻土制品等砌筑、抹面，也可用于大面积保温工程，如屋面、楼地面等.应用于砌筑上的保温砂浆，其干体积密度应与基材(母材)体积密度相匹配，使砌筑砂浆与母材的导热系数基本一致，可减少或消除因灰缝引起的附加热耗.也可应用于旧房屋和新建房屋的内墙抹面，构成保温墙体，并能减小噪音，降低混响，提高音质，降低建筑物自重.

2.3 膨胀珍珠岩夹芯制品

该制品是以面层为塑料膜(或硬质面板如增强塑料、金属板、胶合板、纤维板、GRC板)，中间为膨胀珍珠岩、膨胀珍珠岩制品或填充膨胀珍珠岩蜂窝纸格，经热压或用聚氨基树脂、环氧树脂等有机胶凝材料粘结或双面板经结构搭接而成［6-7］.以塑料膜热压而成的膨胀珍珠岩夹芯制品，具有质轻、导热系数小、不吸水、施工方便、无污染等特点，用于屋面保温、楼地面保温、夹层复合保温墙体等.以硬质面板制成夹芯制品，具有轻质保温、隔热、抗压和抗弯曲强度高等特点，用于建筑物复合保温墙板、内墙隔断、隔板、门板、地板等.

3 无机保温材料发展前景

虽然有机保温材料应用较为广泛，在建筑保温方面也做出了巨大贡献，但由于存在防火性能弱这一致命缺点，其进一步发展大打折扣.而防火性能优异的无机保温材料在建筑业的应用，为人们的生命和财产安全增添了一份保障.目前，公安部、住房和城乡建设部以公通字［2009］46号文发布了《民用建筑外保温系统及外墙装饰防火暂行规定》，要求民用建筑外保温宜采用燃烧性能为A级保温材料，且不应低于B 2级.无机保温材料完全可符合建筑防火这一要求.这就为推广并进一步扩大无机保温材料在建筑中的应用提供了契机［8-9］.无机保温材料具有节能利废、保温隔热、防火防冻、耐老化的优异性能，以及价格低廉等特点，有广泛的市场需求.如中空玻化微珠，膨胀珍珠岩，闭孔珍珠岩，岩棉等.无机保温材料容重稍大，保温热效率稍差，但防火阻燃，变形系数小，抗老化性能稳定，与墙基层和抹面层结合较好，安全稳固性好，保温层强度及耐久性比有机保温材料高，使用寿命长，施工难度小，工程成本较低，生态环保性好，可以循环再利用.

无机保温材料应该是目前我国开展节能工作和开发保温材料的重点，是国家提倡使用的绿色建筑材料.如果将无机保温材料的这些优点利用起来，进一步研究并改进其生产及施工技术，将会进一步推动外墙外保温系统在建筑上的普及，从而全面提升我国的建筑节能水平.随着低碳经济的发展，中国的建筑节能要求越来越来高，无机保温材料的应用也将越来越广泛.

［1］苑静.建筑节能保温材料的发展及前景［J］.消费导刊，2010(2):207-208.

［2］赵彦丽.建筑节能与保温材料应用措施［J］.中国新技术新产品，2012(11):154-155.

［3］闫枫，延树立，邓春祥.岩棉在外墙外保温系统中的应用［J］.上海涂料，2011(6):44-46.

［4］谭丹君，王莹，王鹏起，赵金平.我国岩棉不燃型外墙外保温材料的应用与存在问题［J］.新型建筑材料，2011(11):35-37.

［5］赵金平，潘玉言.无机保温材料——岩棉板外墙外保温系统［J］.建设科技，2007(8):48-49.

［6］陆凯安.膨胀珍珠岩及其制品的新用途和发展趋势［J］.新型建筑材料，2007(7):72-74.

［7］汪桂双，富刚，杨天晨.浅谈建筑保温材料膨胀珍珠岩［J］.黑龙江水利科技，2000(4):65-66.

［8］朱盈豹.无机保温材料的应用和发展前景［J］.辽宁建材，2010(2):10-13

［9］张巨松，金亮，朱林.无机保温材料在建筑节能工程中的应用［J］.辽宁建材，2011(2):17-22.