建筑节能保温材料及其提高性能的技术分析(4).doc

建筑节能保温材料 及其提高性能 的技术分析

中国建筑业协会材料分会 涂平涛

建筑节能保温材料及其提高性能的技术分析
中国建筑业协会材料分会 涂平涛
摘要：文章分析了建筑节能保温材料的类别，性能，存在问题，针对提高节能保温材料的防火、防水、减轻密度，降低导热和防开裂、脱落现象，做了技术分析，并提出了技术措施，对建筑节能保温材料的技术创新有一定的推动和促进作用。
关键词：建筑节能、保温材料、无机泡沫保温材料、导热系数、吸水率、燃烧性能、防火性能。
（一）有机保温材料性能与应用分析
保温材料按化学性质分类，可分为无机非金属材料，有机高分子材料和金属材料。按状态分类，可分为纤维状、微孔状、气泡状和层状四大类。如表（1）所示：主要保温材料分
类（表1）
纤
维
状
无机
天然
石棉、海泡石
人造
矿棉（矿渣棉、岩棉）玻璃棉、硅酸铝纤维、氧化铝纤维、氧化锆纤维、碳纤维
有机
天然
木纤维、草纤维
微
孔状
无机
天然
硅藻土
人造
微孔硅酸钙
气
泡状
无机
人造
泡沫水泥、泡沫镁水泥、泡沫石膏、泡沫玻璃、泡沫陶瓷、泡沫水玻璃—珍珠岩，膨胀珍珠岩、膨胀蛭石、泡沫硅酸钙、粉煤灰微珠。
有机
人造
泡沫塑料（石墨聚苯、EPS、XPS、硬泡聚氨酯、硬质PVC泡沫板，酚醛保温板PF，脲酸泡沫板）、泡沫橡胶、钙塑制品
层状
金属
人造
铝箔

当今作为建筑节能工程中约90%采用的是有机泡沫保温材料，诸如：硬泡聚氨酯PIR；石墨聚苯板；聚苯保温板EPS；挤塑聚苯板XPS；硬质PVC泡沫板；酚醛保温板（PF）；脲醛泡沫保温板（UF），有机保温材料一般具有密度低，导热系数低，保温效果好，吸水率低等特点。如表2所示：
有机泡沫保温材料的相关性能（表2）
材料名称
性能
石墨聚苯板
EPS
XPS
酚醛保温板
硬质PVC泡沫板
脲醛泡沫板
硬泡聚氨酯PIR
表观密度kg/m3
18-22
18-22
27-35
47-65
90-130
7-10
35-55
导热系数w/m·k
≤0.032
≤0.041
0.030
0.034-0.038
0.037-0.054
0.041
0.022-0.024
吸水率%
体积吸水率2-6
体积吸水率2-6
体积吸水率≤3
9.8-11.5
<0.2 kg/m2
≥20
1-3
燃烧性能等级
B1
B2
B2
B1
B2
500±20℃下焦化，无火焰
B2
我国房屋建筑节能工程始于1988年，从仿专威特的EPS贴板法系统起，有机保温板用于外墙外保温有20余年的历史，并取得了一定的效果。由于技术上，经济上的原因，目前还没有找到可以完全替代有机材料的高效保温材料应用在建筑工程上，但不意味有机材料用在节能工程中是长期导向性的材料。其原因是：
1、 关于防火问题：
有机材料自身没有一个是不燃材料，近年来有机外保温工程中的火灾安全频发，特别是2009年央视大楼；2011年沈阳皇朝万鑫酒店，2010年的上海“11、15”重大火灾，皆因挤塑有机聚苯板（XPS），聚苯板EPS，PV聚氨酯的直接和间接原因所致。业内有的学者提出在欧美等国，有机保温材料的应用量也很大，火灾事故却不多。认为通过有效的技术和管理措施能得到解决，这个见解可能不全面。在欧美，例如在德国的高层建筑的建造和运行模式导则（MHHR）规范中，要求建筑外墙的砂浆层，保温层和防护层必须由不燃材料制成。高层建筑＞22m的外墙保温体系必须采用A级不燃材料。美国的建筑规范（IBC-2009），规定I—IV类的建筑外墙中的有机泡沫保温塑料必须为A级，即：火焰传播指数≤25；产烟指数≤450，潜热不超过22.7MJ/m2。
德国建筑法规（MBU）规定，建筑组件通常情况下必须是不燃或难燃材料，疏散楼梯处的覆盖层，抹灰层，保温层，楼板及固定装置均要采用不燃A级材料。欧美等国家对外墙外保温防火安全性能要求的基本定位是：无论是哪种情况下引发的火灾，都不应出现由于外保温系统的燃烧而将火焰传播到牺牲层以外的其他楼层，并通过其它楼层的窗口或洞洞口等外墙开口将火焰引入到建筑物内而导致其它楼层失火的现象。由此可以显而易见的得知国外对有机保温材料用在外保温系统是有严格的防火要求；有高度不超过22m的规范；有使用部位要求；有本身的燃烧性能要求和耐火极限对抵抗相邻建筑火灾的侵害和阻止本身建筑火热的进一步蔓延的要求，而不是管理措施到位就能根本解决外墙外保温的防火问题，只有从材料的自身防火性能的提高，才是有效途径。再者，还应关切的问题是有机类保温材料较普遍的还存热氧老化，软化点温度不高，燃烧产生的烟毒素和滴落。如：常用的发泡聚苯板[-CH2—CH-]n 的软化点为70—100℃，玻化温度为80℃，燃烧时产生黑烟并散发苯乙烯的刺激臭味。有碍于环保要求。
2、有机外保温材料体系的空鼓开裂、脱落问题
由有机保温材料构成的外墙外保温其保温墙面开裂脱落在国内各地皆有发生，墙面开裂脱落的原因是一个系统因素，诸如：
建筑结构原因：在框架结构中，由于混凝土和围护结构填充材料变形应力不一致，墙面基底部位发生变形以及建筑物不均匀沉降或伸缩缝设置不合理所造成的保温墙面的开裂脱落；
施工原因：施工环境在严寒条件（低于5℃）或在酷热条件下造成水泥粘接砂浆失去凝固粘接强度或酷热下造成粘接面层失水过快而无粘接强度引起的脱落。施工过程中基层处理不当平整偏差过大，基层表面牢固度不够，造成保温层与墙面脱落开裂，以及不采用满粘法施工，形成空腔的烟囱效应，不仅易脱落而且会引起火势加快蔓延现象。
此外粘接材料本身粘接性与强度不够，腻子材料的刚性的耐水性不够也都会造成有机保温层的脱落和开裂。但是有机保温材料的自身的诸多因素也是造成脱落开裂的原因。
1）热熔缩与热氧老化：聚苯保温板的软化点70—100℃，玻化温度80℃，构成墙体保温系统时，一般是在粘、钉于墙面的聚苯保温板上抹2—3cm的抗裂砂浆，待凝固后再做约0.6mm厚的聚合物水泥饰面层，在聚苯板的表面仅有约3cm厚水泥砂浆层，且不具隔热作用，在炎热夏季反复承受热作用，会发生不可逆的热熔缩与热氧老化，造成墙面开裂，脱落。
2）热应力的差异导致的开裂脱落：作为常用的聚苯板导热系数约为0.041w/m·k，XPS为0.030 w/m·k，硬泡聚氨酯约0.023 w/m·k，而抗裂砂浆（保温板的外保护层）的导热系数约为0.93 w/m·k，两层材料的导热系数相差20—40倍，造成的有机保温板与抹面砂浆的胀缩系数和热应力会有较大的差异因此易产生裂缝和脱落。
3）有机保温板的低抗压力和低抗冲击力造成的脱层开裂，以常用的聚苯保温板为例，作为密度20kg/cm3的聚苯板断裂弯曲负荷约25N（相当于2.5kg/cm2），弯曲弯形≥20mm，在受到60Kpa的压缩强度的作用下会产生10%的形变，而且这种形变还不能恢复，这就必然造成墙面开裂脱落。
作为有机保温材料构成的保温层自身的松软，抗冲击及承受荷载能力差，必须有高强的防护层维护，这使保温层两侧形成了不同温度场，保温效果越好，两侧温度差就越大，温度应力和膨胀系数也越大，保温层与保护层的空鼓和开裂也就十分纠结了。
有机保温材料用在外墙保温系统，材料自身的防火性能，材料使用的防空鼓和开裂脱落，构造防火和有效的技术和管理措施的合理解决如何平衡，协调发展使建筑节能与消防得到顺利实施，仍是从事建筑节能保温工作者的任重而道远的目标。
（二）无机保温材料的性能与应用分析：
1、无机保温材料的类别
无机保温材料具有极好的防火性能，特别是不产生烟毒素和滴落情况，该种材料不会像有机保温材料，随使用时间的延续产生老化和降解现象，从而失去强度和使用功能。因此无机保温材料受到了工程界的青睐，特别是高无机固量的有机保温材料含。
目前我国业已出现的无机保温材料，主要有：二氧化硅气凝胶保温隔热材料；硅镁泡沫保温防火材料；泡沫玻璃；泡沫陶瓷；泡沫水泥；微孔硅酸钙；岩棉；玻璃棉；水泥聚苯颗粒复合材料；复合硅酸镁防火保温材料；镁水泥珍珠岩保温材料；硅酸钠复合保温材料等。各材料的大致功能如下：
1）二氧化硅气凝胶保温隔热材料：
二氧化硅气凝胶多孔材料是以水玻璃为原料，采用溶胶－胶凝的方法进行制备。通过酸碱二步法催化等多种优化的工序，使材料的气孔率和比表面积增高，具有多孔纳米结构，其空洞率可高达90％以上，孔径尺寸仅几十纳米，在500℃时的热导率低于0.035W/m·k是目前保温性能最佳的固态材料，其生产工艺为：
硅酸钠

硫酸+助剂

有机溶剂

合成

洗涤

干燥予处理

喷雾干燥

二氧化硅气凝胶

该材料具有纳米多孔结构（孔径1-100um），低密度；低导热系数（0.013-0.018 W/m·k）；高孔隙率80％-90％；高比表面积（200-1000㎡），在600℃前几乎不发生收缩现象。该材料在墙体上做保温材料使用尚有难度，其原因是造价过高，每平方米高达320元以上，机械强度不高也是使用的缺陷之一。
2）硅镁防火保温板：
该材料是以镁水泥为胶凝材料，以硅灰石粉、粉煤灰、玻化微珠、阻燃有机发泡颗粒材料为防火轻质填料、外加改性剂和纤维增强材料，经发泡剂、稳泡剂形成的发泡液在加压空气下形成硅镁泡沫胶凝物在常温（15～35℃）常压下固结，形成的防火保温板称为硅镁防火保温板，其性能为：
硅镁防火保温板性能（表3）
项目
性能指标
测试标准
密度kg/m3
250±50
GB/T5486
抗压强度MPA
0.5-1.0
GB/T5486
导热系数W/M.K
0.07-0.05
GB/T10294
拉拔力MPA
≥0.2
GBJ144
吸水率％
≤10
JC/T647
蓄热系数W/M.K
≥1.2
JC/T283
软化系数
0.80
GB/T11969
燃烧性能
不低于A2级
GB/T14402
放射性核素限量
内照射指数 IRa≤1.0
外照射指数 Ir≤1.0
GB6566
该材料的突出功能是极好的防火性能，耐火极限可达1.5小时以上，生产过程无需蒸压或蒸养是典型的节能生产材料，填充料多系工、农业生产废弃物，原料易得，且价格低廉，形成的防火保温板，生产成本每立方约520元/m3。
硅镁防火保温板制造技术不易掌握，是一个多因素的系统生产环节，要防止返卤、结露现象。
3）泡沫玻璃与泡沫陶瓷
泡沫玻璃是一种以磨细玻璃粉为主要原料，通过添加发泡剂，经烧熔发泡和退火冷却加工处理后，制得具有均匀的独立密闭气孔结构的无机保温材料。它具有防潮、防火、防腐的作用，同时具有长期使用性能不劣化的优点，其性能如表4所示：
泡沫玻璃性能表4
密度
kg/m3
气孔率％
吸水率％
抗压强
度MPA
导热系数
W/M·K
使用温
度℃
燃烧性能
130-160
94-95
≤0.2
平均0.7
0.052
-270-430
不燃
该材料的生产能耗较高，价格也高，每立方米生产成本约2500元，性比较脆，作为建筑保温材料有一定的局限性。
将陶瓷原材料粉料，通过添加发泡剂，经烧熔发泡，退火冷却加工处理后，制得的轻质多孔材料。它具有防火、防水、耐久、尺寸稳定等优点，但缺点是存在性脆、导热系数较高，锚固易碎，成本较高，作为墙体保温具有一定的局限性，其性能如表5所示：
发泡陶瓷物理性表 5
项目
干密度kg/m3
导热系数
W/M·K
蓄热系数
W/M·K
平面抗拉
强度MPA
吸水率
V/V％
燃烧性能
性能指标
≤280
0.08-0.10
≥1.4
≥0.25
≤8
A级

4）微孔硅酸钙保温材料：
将含硅与含钙材料，控制CaO/SiO2摩尔质量比在0.8～0.83，加入少量增强纤维和水玻璃促进凝结，经过一定的工艺处理，加压成型为硅钙湿制品，进蒸压釜蒸压硬化，然后干燥脱水，即形成硅酸钙保温材料。该材料在国内外已得到广泛应用，具有耐热度高、保温性好、耐久抗湿性好、性能优良、价格适中（每立方米大约1600元）、外形美观、施工方便等优点，但存在表面粘结强度不高，吸水率高和生产能耗高的不足之处，其性能如表6所示：
硅酸钙保温材料的物理性能表6
项目
密度Kg/m3
导热系数w/m·k
抗压强度MPA
抗折强度MPA
线收缩率%
质量含水率%
性能指标
170-240
0.055-0.064
0.40-0.50
0.2-0.3
2.0
7.5
5）岩棉、玻璃棉：
岩棉是以天然岩石如玄武岩、辉绿岩、安山岩为基本原料，经熔化、纤维化而制成的一种无机质纤维，其矿棉和岩棉属同一类型产品。矿棉和岩棉原料易得，可就地取材，生产成本低，是防火、长效保温、隔热、吸声的优良材料。做为保温材料必需加入树脂粘结剂（多是酚醛树脂胶），含量多为3%，才能形成板制品。作为建筑外保温材料，吸水率较高抗压强度和平面抗拉强度较差是需努力调整的。
岩棉的技术性能表7
项目
密度Kg/m3
导热率w/m·k
燃烧性能
纤维直径μm
纤维软化温度℃
吸湿率%
酸度系数
憎水率%
树脂含量%
渣球含量%
性能指标
80-200
0.025-0.035
A1级
4-7
900-1000
<5
2.2-2.5
>98
3
_
玻璃棉：是采用天然矿石如石英砂、白云石、蜡石等，配以其它化工原料如纯碱、硼酸等熔制成玻璃或采用玻璃废弃材料，在熔融状态下借助外力，吹制或甩成极细的纤维状材料。另一种方法是将玻璃熔融成玻璃球、棒或块状物，使其二次熔化，然后拉丝并经火焰喷吹成棉。
玻璃棉用于保温领域是以玻璃棉毡和玻璃棉板形成出现的，其工艺是在玻璃棉纤维在成型的同时，被喷附上酚醛树脂结剂后，棉纤维向下沉降在集棉机输送网带上，调节网带下部抽风负压，使棉纤维在网带上均匀铺成棉胎层。棉胎层连续地进入固化炉经烘干、固化、毯板定型，然后按尺寸纵横切裁，形成玻璃棉毯和玻璃棉板。其性能见表8：
玻璃棉板的物理力学性能表8
项目
密度Kg/m3
纤维平均直径μm
导热系数w/m·k
密度允许偏差Kg/m3
燃烧性能
热荷载收缩温度℃
性能指标
80，9，120
≤13.0
≤0.047
±12
不燃
≥400
玻璃棉在高温或低温下均具有良好的隔热保温性、不燃烧、不产生滴落现象，在潮湿条件下吸湿性小，线膨胀系数小，但作为建筑外保温板，存在抗压强度小，拉拔力差，憎水性差，对皮肤刺激性大，价格偏高等缺点，作为需求量大面广的外墙外保温材料，价格仍存在局限性。
6）泡沫水泥保温板。
采用普通硅酸盐水泥或快硬硫铝酸盐水泥做胶凝材料，适量的加入短切纤维和防水剂<防水粉或有机硅，聚合物乳液>，采用化学发泡或物理发泡形成的材料为泡沫水泥保温板。
所谓化学发泡，是指加入能产生气体的化学物质，使其产生的气体均匀分布在水泥料浆中，使之体积膨胀成多孔结构。最常用的化学发泡加气剂是铝粉和H2O2，其反应机理是：
2Al+6Ca(OH)2 → 6CaO·Al2O3 ·3H2O + 3H2↑
H2O2 O Hˉ 2H2O+O2
采用H2O2做加气剂时，适量的加入一定量的次氯酸钙或灰钙粉，能促进发气量的产生，无论采用何种化学加气剂都应加入适量的稳泡剂。
在水泥化学发泡过程中，作为化学发泡剂还可采用Zn粉、Na2O3、CaC2、CO（NH2）2等物质，由于发泡效果和价格的局限，使用的不多。
化学发泡在生产工艺上，多是采用大体积浇注发泡，固结后采用切割法，制成所要的几何尺寸。
所谓物理发泡是指将发泡剂、稳泡剂形成的发泡液，采用机械造泡或压缩空气造泡，再将泡沫注入水泥料浆中，经混泡均匀，固结形成泡沫水泥保温板，这种成型工艺可以是立模浇注或平模浇注，即所谓的模制法。
泡沫水泥保温板当今生产的企业较多，泡沫水泥保温板价适中（每立方约1200元左右），不燃，耐久性好，有一定的保温性能，但存在性脆、抗压强度不高和收缩率较高、后期产生微裂纹的缺点。在江苏省颁布的苏JG/T041-2011“复合发泡水泥板外墙保温系统应用技术规程”规定的性能指标，如表9所示：
发泡水泥板的性能指标表9
项目
单位
性能指标
试验方法
Ⅰ型
Ⅱ型
干密度
Kg/m3
≤300
≤250
GB/T5486
导热系数
W/M.K
≤0.08
≤0.06
GB/T10294
抗压强度
MPA
≥0.50
≥0.40
GB/T5486
抗拉强度
MPA
≥0.13
≥0.13
JGJ144
吸水率（V/V）
%
≤10.0
≤10.0
浸水3小时
干燥收缩值
Mm/m
≤0.80
≤0.80
GB/T11969快速法
碳化系数

≥0.80
≥0.80
GB/T11969
软化系数

≥0.80
≥0.80
JGJ54
7）复合硅酸镁保温板
以水玻璃或氯氧镁水泥为胶凝材料，以膨胀珍珠岩、海泡石、蛭石等为填充料，经高效搅拌，形成半干性集料，在特定温度下，压模成型，在高温下脱水烘干形成的复合保温板产品。在我国由于生产工艺简单、投资不大，因而不少企业在生产。该系列的产品不燃，有一定的保温性能，而且价格适中，占有一定的市场，比较典型的是复合硅酸镁保温板，其性能如表10所示：
复合硅酸镁保温板物理性能表10
项 目
密 度
Kg/m3
导热系
数W/M·K
抗压强
度MPA
抗折强
度MPA
憎水率％
燃烧
性能
性能指标
230-260
0.07-0.048
0.59
0.52
99
不燃
（三）关于提高建筑保温材料性能的技术途径分析
1、关于提高防火性能的途径
1）做为有机类保温材料通常加入阻燃剂通过降低起燃和降低燃烧敏感性，来提高材料的耐燃性。阻燃剂分为有机和无机两大类。有机类的含卤化合物阻燃剂有：六溴苯、六溴苯十二烷、四溴乙烷、十二溴苯醚、四溴双酚A、四溴苯酐、四氯苯酐、氯桥酸酐等。这些物质均是对环境、人类和动物有不利影响的物质。同时价格也不低。笔者认为要提高有机保温材料的难燃防火性能，建议采用无机类阻燃材料。性能优良的无机阻燃剂有：
A：石墨：是碳的结晶体，本身可耐3000℃以上的高温，在600—700℃时遇氧可缓慢分解出二氧化碳起到阻燃、灭火作用。市场上出现的石墨聚苯板就是基于这个原理。
B：氢氧化镁Mg(OH)2，分解温度340℃，是无毒、无味、无腐蚀性的极好阻燃剂，它在受热进释放出结合水，同时吸收大量的潜热，这就降低了出他所填充的有机合成材料在火焰中的实际温度。具有抑制聚合物分解和对其所产生的可燃性气体的冷却作用。分解产生的MgO物质是良好的耐火材料并附着在聚合物表面，帮助提高有机合成材料的抗火焰能力。
C：氢氧化铝或氧化铝三水化合物。Al(OH)2或Al2O3·3H2O，它们组成中的结晶水含量占34%，在200℃以上时吸热而放出水份达到降低燃烧物的温度，同时还有减少烟雾和有毒气体的作用。
上述三种无机型阻燃剂可在保温材料加工过程中掺入妈所谓的物理共混改性，其加量视阻燃防火要求，酌量加入。一般加入量10—15%。
2）有机——无机复合提高防火及综合性能
有机保温材料的优点是热导率低，吸水率小，抗侵蚀性好，缺点是耐温性差，不防火及抗压、抗冲击强度差，存在热氧老化，降解现象。而无机保温材料具有耐高温，防火性能；抗压抗冲击强度较高；价格普遍较低。缺点是热导率较高，吸水性大。将二者结合或者复合将会起着取长补短的作用。这种复合有两种形式，一种是结构复合，即将有机保温材料作为保温芯层，外层包覆具有防火性能的镁水泥或硅酸盐水泥保温砂浆层，如下图所示：
其具有防火性和强度的保护层厚度一般是3—8mm。这种结构复合有如下的优点：
A：保温材料的两面保护层在生产线上就预制好了，不需像常规粘贴有机保温板后，再做表面粘接砂浆和装饰层的繁琐工艺，也避免了受气候影响（低温、下雨、炎热暴晒）不能做表面保护层的影响。
B：结构复合保温板提高了在储存、运输过程中的防火，破损的安全性。
C：结构复合保温板提高了与墙面的粘结力和表面做装饰层的附着力。
物理共混复合：
将有机类保温材料与无机类胶凝材料进行共混，使其有机材料能被不燃，防火的无机材料所包覆，这样可发挥有机材料的质轻和低导热低吸水率的性能，又可发挥无机材料的不燃性能，防火功能其结构如图2、图3所示：
水泥聚苯颗粒共混体(图2) 镁水泥—聚苯颗料防火保温板
这种物理共混应注意：
A：有机材料颗粒粒径以2—3mm为好，以聚苯颗粒为例，其容重在9—12kg/m3，与无机胶凝材料水泥或镁水泥的混合比例为100：2∽4（质量比）为好；
B：应注意有机颗粒与水泥或镁水泥浆体的浸润性，提高与无机材料的粘接力和包覆力，为达到此目的可加入聚合物乳液，可加入的聚合物乳液有VDC乳胶，LDR乳胶，VAE乳液，丙烯酸乳液，聚乙烯醇乳液，加量相当于胶凝材料重的2—6%，加入方式可将乳液首先和有机材料颗粒进行预拌以增加和水泥浆体的浸润性，加入混合后随着水化干燥过程的进行，聚合物乳液脱水一部分分散到水泥浆体的空隙中，堵塞填补空隙提高抗水性，另一部分分散到有机颗粒与胶凝材料的界面区，改善有机颗粒与胶凝材料的结合力。
2、关于克服建筑节能保温材料的起鼓、开裂、脱落现象：
有机保温材料粘贴在外墙上并在其表面做水泥砂浆保护层和装饰层，由于建筑结构原因，施工不当原因，粘接材料问题以及有机保温材料自身的问题，会致使外墙外保温造成空鼓、开裂、脱落现象。为此如何使包覆有机保温层的无机面层能够上下形成一体，使其外保温系统不仅仅是依靠粘接而形成一体，而且是通过无机面层胶凝料部分穿透有机保温层形成线柱体将两面层连接起来，如图4所示：

这种称谓构造型有机——无机结构复合保温板，苏州纳科隆建材制造有限公司创造性的一次性在成型生产线上形成产品，该类型复合保温板除了拥有结构复合保温的有机——无机复合功能外，再就是通过构造型连接柱，把两面的无机包覆层紧紧的连接在一起，连接柱承担了抗压冲击力的作用，克服了有机保温材料的抗压强度低，抗冲击能力差的弱点。
为了更进一步克服聚苯板EPS的B2级燃烧性能，将EPS有机芯层更改为EPS颗粒与镁水泥或硅酸盐水泥的物理混合复合芯层或镁水泥+EPS+发泡形成的物理混合发泡保温芯层，进一步提高了防火、隔热性能。
苏州纳科隆建材有限公司，在采用岩棉做保温芯层时，为了克服岩棉存在层间抗拉强度低，吸水率高等问题，将岩棉竖向搁置，采取如图4所示的构造型，无机——无机结构复合保温板体系，形成名符其实的建筑节能防火保温板。
3、关于提高无机泡沫保温板的防水问题：
以硅酸盐水泥，镁水泥，石膏做胶凝材料形成的泡沫材料，由于泡沫界面的亲水性，泡沫空腔的储水性致使无机泡沫保温板普遍的吸水率较高。由于水是热的良导体，其导热系数在12—40.8℃的环境下为0.651w/m·k，要使无机泡沫保温板获得良好的隔热保温作用，必需拥有较低的吸水率，在JC/T2002-2013“水泥基泡沫保温板”标准规定体积吸水率应小于和等于10%。
作为无机泡沫保温材料的防水处理一般采取三种方式，一是采取表面喷涂或浸渍防水剂；二是内掺防水材料；三是外涂和内掺防水材料相结合的复合防水处理技术。
1）喷涂或浸渍防水处理技术：
作为能喷涂或浸渍的防水剂有无机类和有机类且品种不少，有机类的有甲基硅醇钠，聚氨酯（HOPE）防水涂料、乙烯——醋酸乙烯聚合物乳液、硅丙涂料、氟碳涂料等。
无机类有：HM1500无机水性水泥密封防水剂；无机铝盐防水剂；铜盐——硅酸钠防水促凝剂等。
从使用效果和经济性而言，笔者在研究中选用了：
A：甲基硅醇钠防水剂：
该防水剂可渗入无机发泡保温材料内体达数毫米之深，而且能形成有机硅涂膜，具有呼吸功能和强烈的憎水性。当保温材料遇水或潮气时，产生憎水性，阻止水浸入。当保温材料产生潮气又可通过防水薄膜向外散发，达到既能防水又能透气的功能。该材料的组成如下（合成方法略）
甲基硅醇钠的合成配比（表11）
组成
组成量
甲基硅酸
NaOH
乙醇（99%）
水
备注
重 量 份
180.5—194.5
62.5—75
20—30
250

甲基硅醇钠、无色透明液体，比重1.2—1.3，PH8.5—14；含固量29—33%。
作为防水剂使用时应用水稀释或用硫酸铝处理成中性硅水。使用时在无机发泡体涂刷1—2遍即可。若进行二次涂刷只需间隔3—5分钟即可。为了获得更好的附着渗透效果，可将甲基硅醇钠的原体，按如下的方式调配：
甲基硅醇钠：水：KH—70000S = 1：7：0.0091（重量份）
B：无机防水剂HM—1500：
HM—1500实质是一种催化剂，外观为无色透明、无味、不燃、无毒的水溶液，经喷涂于发泡水泥表面能渗入内部数厘米，与水泥内部的碱类物质反应，生成不溶水的胶凝物，堵塞孔隙和毛细孔通道，形成防水层。使用时先将发泡水泥表面湿润，约经30min后将HM1500防水剂涂二遍，3H后用清水保温养护48H，即可达到应有的效果。
C：铜盐——硅酸钠防水促凝剂：
组成配方（表12）
组成
组成量
硫酸铜
重铬酸钾
水玻璃
水
备注
重 量 份
0.8—1.2
0.8—1.2
380—420
50--70

该防水剂在配制发泡水泥时，加入相当于水泥重的0.1—2%，达到防水效果。
2）内掺防水材料的防水技术：
在无机保温材料中加入聚合物乳液，如：MMA乳液、SM乳液、EVA乳液、PVDF乳液、SEA（氯丁二烯—丙烯酸酯共聚乳液）、LDJ氯丁乳胶等。它们在无机保温材料中随着水份干燥，自身成膜，堵塞毛细通道，改变孔结构，提高抗水性能，同时结构体中乳胶膜能包覆众多的泡孔表面，提高抗水性能。此类内掺的防水剂用量相当于水泥或镁水泥用量的2—6%，加入时应先用水稀释，以增加分散性。
笔者采用硬脂酸乳液与EVA乳胶复合防水剂获得了较佳的防水效果：
硬脂酸皂的合成（表13）
配合比 （质量比）
配方
硬脂酸
碳酸钠
氨水
氟化钠
KOH
水
1
4.12
0.21
3.1
0.005
0.82
92
2
2.63
0.16
2.63

95
合成方法略！产品相对密度1.04（浆状）
复合防水剂的加量为（相当于水泥或镁水泥重）：
硬脂酸皂乳液2.5%--7.5% + EVA 2%--6%
3）复合防水技术：
是指对无机保温材料，采取界面喷涂或浸渍防水剂，内掺防水剂相结合的方法可以肯定采用复合防水技术能获得更好的防水效果，但生产成本也增加了。作为内掺防水技术要注意掺量，搅拌工艺对发泡的消泡作用和乳液的破乳对防水效果的影响。
对于无机类发泡保温材料本身的制造过程中，由于自身的水化速度慢（普通硅酸盐水泥的发泡）对稳泡的影响以及如何正确使用促凝剂，如何防止碳化和提高抗碳化性能，如何进一步提高保温性能，都有待努力。
有机、无机复合保温材料可以展望是在要求保温与防火兼备的前提下，是有发展前景的材料，但无论是材料性能的进一步提高和应用技术都有待改善和提高，深信在建筑节能方针的指导下，通过广大工程技术人员的不懈努力，无机——有机复合保温材料的发展前景会是绚丽多彩的。

参 考 文 献
1、“绝热材料与绝热工程实用手册”中国绝热协会主编；
2、邹宁宁著“墙体屋面绝热材料”
3、北京振利高新技术公司编“外墙保温应用技术”
4、涂平涛“无机保温材料的技术分析”2012N07“墙材革新与建筑节能”
5、朱春玲“外墙外保温的应用情况调研”2013N06“墙材革新与建筑节能”
6、李晓明“外墙外保温材料的发展趋势”2013 N07“墙材革新与建筑节能”
7、涂平涛“泡沫氯氧镁保温材料的研究”2011年8月（未发表）

涂平涛
2013年8月15日于北京