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XPS外墙外保温系统的优势与劣势
优势:
1、 保温性能优良。
EPS板的导热系数小于0.042W/(m.k)
XPS板的导热系数小于0.027W/(m.k)
2、 耐水性好
保温板吸水后, 导热系数大大增加。
EPS板的吸水量小于8％
XPS板的吸水量小于1.5％
3、 强度高, 强度高, 耐冲击及系统强度高
EPS耐压强度大于30～170kpa
XPS耐压强度大于250kpa
4、 极佳的耐久性
劣势:
1、 质量不稳定
国内生产设备简陋, 发泡工艺不
成熟, 板型变大大
2、 容重太大, 强度太高, 易变形,
构造保温系统后易翘板
3、 造价较高, 平方米报价比EPS高
出近1/3
4、 达不到阻烯级要求( 氧指数)
区别:
1、 保温材料: EPS发泡成型, XPS挤塑成型
2、 粘贴方式
EPS直接粘贴即可, 无需采用接口处理剂对保温板处理
XPS表面极光滑, 很难粘贴, 需采用接口剂底涂
3、 固定方式
EPS仅用粘结剂粘贴即可
XPS需粘结、 机械固定相结合, 且必须打锚钉
5、 保温层的厚度
以上海地区为例, EPS保温板的厚度为3cm时, 即可达到
建设部节能50％要求
XPS板仅需要25mm便可达到节能要求
这个是今年4月份的信息
当前的保温板材外墙外保温系统主要有: EPS板外墙保温系统、 XPS板外墙保温系统
一、 二种系统性能比较
外墙外保温EPS与XPS的比较
--摘选
外墙外保温技术在中国进行研究开发, 已有10余年的历史。在建筑节能日益受到重视的今天, 由于外墙外保温突出的优越性, 外墙外保温技术已经得到了迅速的发展, 并越来越受到广大居民和开发商的欢迎。
外保温的突出优点就是有效节能, 特别是对维护结构进行保温隔热处理, 降低建筑能耗, 相对内保温能够杜绝冷(热)桥带来的弊病, 有效的保护建筑结构及室内装修, 使结构体的自然寿命相对较长, 不但提高了人们居住的舒适度, 还能够减少二氧化碳的排放和不可再生资源的浪费, 从而保护了我们赖以生存的地球环境。
当前外墙外保温所选用的材料为膨胀型聚苯乙烯(EPS, 简称聚苯板)居多, 近两年也有用挤塑型聚苯乙烯(XPS, 简称挤塑板)。由于当前各建筑单位的施工水平及材料厂商的生产水平参差不齐, 导致外墙外保温的后遗症很多, 且造成大家对EPS、 XPS两种外墙保温体系的优劣性争执不休。
现结合北京某小区近十年的开发过程, 就EPS、 XPS的生产工艺、 材料参数和其保温体系作一比较。
一、 EPS与XPS的生产工艺
1、 典型的EPS的生产工艺
(1)悬浮聚合EPS珠粒: 不溶于水的苯乙烯(PS)单体在悬浮稳定剂和剧烈搅拌下分散为液滴, 接着在引发剂的作用下, 聚合而成聚合物颗粒, 然后经冷却、 固液分离、 干燥、 筛分等处理而成可发性EPS珠粒。一般聚合过程分为两个阶段: 一是40℃升温至90℃后, 恒温聚合5小时; 二是从90℃再升温至120℃, 然后恒温聚合3小时。一般二次升温前即加入发泡剂、 阻燃剂等添加剂。EPS珠粒的粒径约为Φ0.5~1.5mm。
(2)EPS珠粒的预发泡: EPS珠粒在发泡机中用饱和蒸汽加热到其玻璃化转变温度以后, 发泡剂在PS中扩散并形成Φ2～5mm的EPS大颗粒。其间, EPS珠粒的体积可增加40～80倍。
(3)EPS大颗粒的存放和熟化: 空气渗入到冷却成接近真空的EPS珠粒中直至内外压力平衡。
(4)模塑EPS大板块: 分为充模、 蒸汽加热、 冷却、 脱模等阶段。模塑成1*1.2*6m的大板块。
(5)烘房养护: EPS大板块的高温养护。
(6)EPS大板块的切割: 根据需求切割成板材600×900×70mm等规格。
EPS的整个生产过程中, 压力一般都是常压或负压, 过程(2)～(6)的温度一般均在100℃以下。
2、 典型的XPS的生产工艺
(1)发泡剂——(原料准备——高温高压造粒)——配料、 上料——1#挤塑机——2#挤塑机——模口挤出——整平机——牵引机——切割机
(2)1#主机可分为: 进料段160℃～170℃、 压缩段170℃～190℃、 塑化段200℃～220℃、 混合段200℃～210℃、 计量段200℃～210℃。
(3)2#主机的整机加热区温度在165℃～180℃左右。
(4)模口温度约为130℃～150℃。
两级主机中的压力都非常高, 中间能达20MPa左右。XPS的厚度一般直接在整平机处定好后成批生产, 不能在短时间内任意调整。整体而言, 相比于EPS, XPS的尺寸规格不易任意调整。
二、 EPS与XPS的技术参数比较
聚苯板(EPS)是以聚苯乙烯树脂为主要成份, 经过发泡、 模塑成型而成的具有闭孔结构的泡沫材料。
挤塑板(XPS)是以聚苯乙烯树脂或其共聚物为主要成份, 添加少量添加剂, 经过加热挤塑而制成的具有闭孔结构的硬质泡沫材料。
聚苯板与挤塑板都是以聚苯乙烯树脂为原料, 经过两种不同的生产工艺加工而成的保温材料。其各项性能指针
见表1:
表1EPS、 XPS的技术比较
项目指针
EPSXPS
导热系数, 25℃, w/(m.k)≤0.042≤0.030
表观密度, kg/m318~2530~40
抗拉强度, MPa≥0.10≥0.20
熔结性断裂弯曲负荷, N≥25——
弯曲变形, mm≥20≥10
尺寸稳定性, 70℃±2℃, %≤0.5≤1.5
水蒸汽透湿系数, ng/(Pa.m.s)2.0~4.51.2~3.5
吸水率, %(v/v)≤4≤2
燃烧性B2级, 离火自熄B2级, 离火自熄
氧指数, %≥30≥26
市场价格, 元/m3350720
对于保温材料而言, 相对于EPS, XPS有一些优点: 强度较高、 导热系数较小、 隔汽性能较好、 吸水性低等。
三、 EPS与XPS的外墙外保温体系比较
1、 经济性:
XPS导热系数比EPS小(见表2), 且具有高热阻、 低线性、 膨胀比低的特点, 其结构的闭孔率达到了99%以上, 形成真空层, 避免空气流动散热, 确保其保温性能的持久和稳定, 相对于EPS80%的闭孔率, 领先优势不言而喻。实践证明30mm厚的XPS保温板, 其保温效果相当于50mm厚EPS保温板, 120mm厚水泥珍珠岩。因此为了达到相同的保温效果, XPS的保温厚度能够比EPS薄30%左右。但由于XPS的价格是EPS的2倍左右, 因此XPS的经济性还是不如EPS。
表2使用不同厚度保温板相对应的外墙传热系数[W/(m2.K)]
保温
类型结构墙体聚苯板厚度(mm)
100
聚苯板
(EPS)180mm钢筋混凝土0.950.800.690.600.540.490.44
190mm混凝土空心砌块0.900.760.660.580.520.470.43
240mmKP1多孔砖0.740.640.570.510.460.420.39
挤塑板
(XPS)180mm钢筋混凝土0.730.610.520.460.400.360.33
190mm混凝土空心砌块0.700.590.510.440.390.360.32
240mmKP1多孔砖0.600.510.450.400.360.330.30
注1: 聚苯板导热系数计算值——模塑板0.042×1.2=0.050[W/(m.K)]
挤塑板0.030×1.2=0.036[W/(m.K)]。
注2: 190mm混凝土空心砌块(单排孔)热阻取0.16(m2.K/W)。
2、 热稳定性:
根据国标进行检测(100×100×原厚, 70℃下48h), 当前国内使用的(含外企的)XPS的变形量为1.2%左右, 而EPS的在0.5%以内, 因此使用XPS板的建筑外保温系统外面的保护砂浆和涂料易开裂。而EPS有很好的耐候性和在温度变化时的尺寸稳定性, 是国际、 国内应用最广泛的建筑外墙保温隔热材料。
原因分析: EPS一般是常压下自由发泡的, 然后又经过中间熟化、 模塑(终发泡)、 大板养护等过程, 其间经历时间达数天之久, 其孔结构基本是圆形的、 孔间融合也比较好, 因此整体尺寸稳定性较好。而XPS几乎是在瞬间发泡的, 由于是由高温高压下突然变为常压, 发泡过程很难控制, 如果后面冷却不好, 急冷也会引起应力集中; XPS在发泡的同时, 又受整平机的挤压, 使其基本上只能在长度和宽度方向上膨胀, 因此, 其内部孔结构是梭形的, 这种梭形孔的尖端在受到外力作用(如温度应力等)时会产生应力集中; 应力集中到一定程度就会引起变形, 因此其尺寸稳定性较差。
3、 可粘性:
由于生产工艺的不同, EPS的孔隙率比XPS大, 即EPS保温板的表面平整度不如XPS, 但正因为如此, 加上EPS的密度小, EPS板的可粘性比XPS强。尽管现在建筑市场也出现了刨皮的XPS板, 但保温行业所要求的相关接口剂及XPS的标准当前尚无行标或地标。因此一般XPS板的保温外立面容易开裂、 空鼓、 脱落。
4、 表观品质:
经过外保温施工工艺知道, 保温板粘贴完成后, 要进行整体表面打磨找平, 但由于XPS板的强度高, 导致打磨不容易控制, 异型板也不容易在现场加工, 因此一般XPS板的建筑外立面的表观质量不如EPS板。
5、 透汽性:
XPS板的隔汽性能较好、 吸水性低, 但由于外保温体系是若干保温板拼接且和结构墙之间有一定空腔的立体构造, 因此XPS板高抗蒸汽渗透性的优异性能用于外墙外保温, 就变成其致命缺点, 因为板缝处吸水性、 防潮性我们无法提高或避免, 而板材处却不透汽, 它阻碍了墙体中的潮气透过, 使潮气大量聚集在墙体与XPS保温层之间的空腔内, 极易造成在板缝处产生水汽集中以至保温层变形和粘贴层的脱落, 直接影响外墙外保温系统的使用寿命, 以及外墙外保温系统的安全性。而EPS板特殊的材料性能, 能隔绝雨水, 又能使墙体中的潮气透过, 有效的解决了建筑物的透气性问题。
6、 成熟性:
首先看欧美的建筑节能, 当前在欧美国家广泛应用的外墙外保温系统主要为外贴保温板薄抹灰方式, 有二种保温材料: 主要就是阻燃型的膨胀聚苯板, 还有部分为不燃型的岩棉板。当前, 欧洲和美国对外墙外保温已有严格的立法工作, 其中包括要求对外墙外保温系统的强制认证标准, 以及对于系统中相关组成材料的标准等。由于欧美国家有着相应健全的标准、 严格的立法, 对于外墙外保温系统的耐久性, 一般都能够保证有25年的使用年限。事实上, 这种系统在上述地区的实际应用历史已大大超过25年。 欧洲技术许可审批组织EOTA发布了名称为《带抹灰层的墙体外保温复合体系技术许可》(ETAG004)的标准, 这个标准是欧洲外墙外保温体系几十年来成功实践的技术总结和规范。
再看中国, 节能保温也有十几年的历史, 尽管以前走过很多弯路, 但随着中国参加WTO, 许多国家的外墙外保温企业都将纷纷进入中国建筑市场, 中国许多外墙外保温企业为了自力更生, 积极吸收国外先进技术, 结合本国实际研究开发, 也呈现蓬勃发展的大好趋势。关于外墙外保温的相关工艺、 标准、 规范、 图集也逐步完善。当前中国市场上80%以上的建筑墙体保温都是使用的聚苯板(EPS), 而所有的相应规范及标准也都是建立在膨胀聚苯板基础上的, 因此EPS保温体系在国内外都是比较成熟的。
而作为新生的挤塑板(XPS)保温体系, 却要面临很多的改进和实践, 因为没有相关标准法规去规范其材料质量、 工艺水平、 实验手段、 检测依据, 因此该保温体系当前的弊病甚多, 比如: 整个体系材料不配套(包括抗裂砂浆、 粘接剂、 玻纤网、 柔性腻子等), 导致经不起大型耐候性试验验证及长期大量工程实例验证。
结论
总之, XPS作为一种优良的建筑保温材料, 能够应用到建筑的很多领域, 但作为外墙外保温体系, 暂时XPS是不可能替代EPS的。在中国建筑节能跨越式大发展的条件下, 希望有更多的新工艺、 新技术、 新材料来发展壮大中国的保温节能市场 我们将拭目以待。
1、 保温隔热性能:
相同厚度的EPS以及XPS保温性能是逐渐升高的。EPS为0.041, XPS是0.030。因此达到相同的保温效果的情况下, XPS板材比EPS板材厚度要薄, 但纯板材的价格XPS板贵于EPS板。如果全面考虑工艺以及建筑物高度, 每平方米的价格XPS反而比EPS要贵一些。
对于隔热来讲, 主要是看热惰性指标D, 而D值与蓄热系数成正比。可是就整个系统而言, 200mm的混凝土的蓄热已经够大, 再加外保温层, 完全满足节能要求。这也是国家规范要求墙体综合导热系数和蓄热系数要同时满足要求的原因。当前的EPS或XPS薄抹灰系统都完全满足要求。
2、 强度:
这里指出的强度应该是抗拉强度, 聚苯板的容重和抗拉强度有绝正确关系, 一般的EPS容重18Kg/m3的抗拉强度为110～120KPa, 20Kg/m3容重的在140KPa左右。XPS的容重正常从25Kg～45Kg, 强度从150KPa～700KPa或更高。( 前提是满足导热系数0.03左右) 。
当前XPS板强度在200KPa－250KPa, 这种强度国内很多XPS板材做不到, EPS板材在100KPa以下, 在越来越丰富的外立面装饰以及沿海地区经常有台风出现的情况下, 强度显得很重要, 特别是对于一些外墙贴砖或者高层而言, 两种板材均需加固或者说采用固定件辅助固定。瓷砖的拉拔要大于400KPa, 即使是XPS也不能承受, 解决的方法是经过胀栓锚固钢丝网到基层解决, 这样能够向三维空间分散拉应力, 因此只要锚固得当, 拉拔破坏处肯定在复合钢丝网的抗裂砂浆层, 不是大问题。
与EPS相比, XPS板的强度要高, 不过与EPS相比由于XPS板材的性质( 脆性) , 在粘贴面积较大时, 外墙饰面层开裂的可能性高, 特别是涂料面层。柔韧性是材性的问题, 拿抹面来说, 感性认识一般将抹面批抹在聚苯板上, 然后看聚苯板弯曲到什么程度抹面还不出现裂缝, 柔韧性好的话弯几个圈都不会裂的。类似于防水材料中的延展性指标。可是就材料本身而言, 柔韧性EPS要优于XPS。
3、 耐候性
耐候性是指保温系统对外界天气变化的适应能力, 指在不同的气候条件下, 系统的整体稳定性、 保温效果是否有变化等有关质量的系列问题。耐候性是保温系统的一个非常重要的指标。
由于EPS板与XPS相比有较高的吸水性, 因此她的耐候性的不如XPS系统。但EPS板的延展性比XPS板好, 能够克服一定的缺陷。不过就系统来讲, 薄抹灰系统外层的抹面胶本身也具有一定的防水能力。除了在施工过程外, 完好的二种系统的防水性能都能够。雨水在外墙上与墙面的接触是垂直面上的, 只要面层砂浆不开裂, 防水是没有问题的。
另外耐风压性能也是耐候性中的重要一项, 因为体系越有空腔耐风压能力就越差。因此重点就要看整个保温体系与基层的粘结面积的大小。这点XPS系统和EPS系统都是不存在问题的。
4、 透气性:
透气和吸水是两个问题! 空气分子与水分子的大小是相差很大的! 当然有透气不透水的说法。有实验能够说明这一点。打个比喻, 在深圳。放块饼干在外面, 你不用往饼干上浇水, 一天的时间, 饼干会软掉, 因为它吸水, 而吸的水是空气中的水而非液态的水。
当前的保温体系中, 没有哪种产品敢号称自己的产品既透气性好, 导热又好, 防水性能又好, 还不吸水, 好事一家全占了。因为这几项指标是相矛盾的, 而且透气性还要讲究施工过程中湿水后的透气以及系统完成后的透气。
就材料本身而言, EPS比XPS要好得多。XPS几乎没有透气性, 在室内外温差较大的地区却是很容易使水气在板的两侧结露。
5、 粘结强度:
对于薄抹灰系统而言, 这项指标将会直接影响板材的使用, EPS板强度低, 抗剪切强度同样也低, 板材破坏, 有可能不是出在粘结面, 而是板材中间直接破坏, XPS的良好的强度性能更放心一些。抗拉强度0.1MPa相当于说每个平米的抗拉强度是10吨的力, 这是非常大的。
可是XPS系统还有一个致命伤: 接口光洁度高, 如果不是用聚合物相当高的乳液来做接口处理它是很难被粘住的, 可是有多少个厂家愿意这样大幅度提高成本?
6、 表面平整度
XPS做外墙很难保证平整度, 外面的抗裂砂浆很难掩饰住板缝, 特别是在弧形段。XPS做墙体保温饰面层是涂料的话, 国产的板子是没法做的! 材料决定了表面( 涂料饰面) 不平整。在阳光下板影和锚固件的影子是很明显的。因此能够肯定的说, 包括国内现在陶氏、 欧文斯科宁在内的国产挤塑板在内, 都是不适合外饰面是涂料的墙体保温板的! 挤塑板的施工工艺是必须把扳子全部拉毛, 涂刷接口剂后用胶浆粘贴的, 干了后再打铆固件加固的, 因此, 当你把挤塑板的表皮打毛, 板子的受力影响, 已经变形了, 当你涂刷接口剂后( 液体) 就更变形了。因此墙体的平面是没法控制和处理的。不像EPS那样能打磨。至于强度, 抗老化性, 透气性, 等等的缺陷。
而EPS系统相对而言会好很多。因为板材的性质比较软, 因此在保证墙面的平整度上要好于XPS板。
二、 二种系统的优缺点
EPS保温系统有如下的优越性:
1)、 已经行成体系, 技术成熟。由于它在欧洲及美国已沿用了近三十年, 在美国已建成的建筑高达44层。因此, 此项技术已形成体系, 粘结层、 保温层与饰面层可配套使用, 有较多较成熟的技术档。
2)、 保温效果好。
3)、 由于保温材料采用膨胀聚苯乙烯, 其价格不十分昂贵, 使整个系统价格适中。便于用户接受。
4)、 无复杂的施工工艺, 一般施工单位经过简短培训后, 便可掌握施工要领, 便于技术的推广。
EPS系统的缺点:
1)、 由于板材自身的性质问题, 其强度不高, 承重能力较低, 外贴面砖时需要进行加强处理。
2)、 板材出厂时要经过一段成熟期, 需放置一段时间才可使用。如果熟化时间不足, 板材的质量不能得到保证, 施工后板材收缩, 使系统开裂。
2、 XPS保温系统
XPS系统的优点在于:
1)、 XPS板具有致密的表层及闭孔结构内层。其导热系数大大低于同厚度的EPS, 因此具有较EPS更好的保温隔热性能。对同样的建筑物外墙, 其使用厚度可小于其它类型的保温材料。
2)、 由于内层的闭孔结构。因此它具有良好的抗湿性, 在潮湿的环境中, 仍可保持良好的保温隔热性能; 适用于冷库等对保温有特殊要求的建筑, 也可用于外墙饰面材料为面砖或石材的建筑。
XPS系统的缺点:
1)、 XPS板本身的强度较高, 从而造成板材较脆, 不易弯折, 板上存在的应力时应力集中, 容易使板材损坏、 开裂。
2)、 透气性差, 几乎不透气, 如果板两侧的温差较大, 湿度高很容易结露。
3)、 价格与EPS系统相比较高。
4) 、 近3～4年才尝试性使用, 国内尚无国家标准; 欧美、 韩国等保温技术先进国家尚无推广使用。
5) 、 其结构的伸缩性差, 受温度及湿度的变化影响而变形、 起鼓导致保温层脱落。
6) 、 吸胶性差, 粘结后破坏面为XPS板表面, 粘结强度不够。