摘要:随着我国社会经济的发展,人们对于居住环境的要求越来越高,生态理念开始渗透了各行各业,建筑行业自然也不例外,各种各样新型绿色环保的材料大规模运用在建筑行业上,外墙保温材料作为保障建筑物自身保暖性能的重要组成,其性能是否能够跟上时代发展步伐尤为重要。人们对于环保意识逐年提升,使得建筑行业不得不加大新型材料的研发力度,同时秉承节能、绿色、环保的理念,建筑物外墙保温材料得到了极大的发展,在确保建筑物自身保温性能的同时尽可能降低能耗,改善人们工作和居住环境,推动我国生态文明理念进一步落实。通常来说,绿色环保节能建筑材料是通过对传统建筑材料进行改进,从能耗、成本等多个方面实现节能效果。当前对于绿色环保节能材料的界定主要有如下几个方面:一是技术先进性,必须是运用最新技术研发出来的新型建筑材料;二是理念环保性,绿色环保节能建筑材料最重要的特性就是材料与生态环境的协调一致,对环境的影响尽可能小;三是居住舒适性,使用绿色环保节能建筑材料的最终目的是提高人们居住体验,使人们能够通过日常生活和工作过程中感受到新型建筑材料带来的良好效果,提升生活质量。
关键词:绿色;外墙保温材料;应用
前言
建筑外墙的保温问题直接关系到建筑物在使用过程中能耗和运维成本,更关系到人们使用的舒适度。在当今的新建建筑中,外墙的保温就显得尤为重要。外墙保温技术是当前建筑工程中的主流节能技术之一,外墙保温系统由基层墙体、保温层、防护层和固定材料构成,外墙保温系统的建设环节对于保温材料的选择是重中之重,所以相关施工部门对外墙保温材料的应用与发展进行全面研究是十分必要的。
1我国对外墙保温材料的研究进展
相较于西方国家而言,我国对于外墙保温材料的研究起步较晚。中国建筑科学研究院对外保温防火问题的研究始于2004年,并于2006年后,开始与保温材料生产企业联合进行研究。在对外墙保温材料的研究过程中,我国兴建了多个模拟试验基地,并进行了多次试验,这对于推动保温材料的研究进度发挥了巨大作用。之后的《建筑设计防火规范》(GB50016-2014)对建筑外保温系统的防火要求进行了全面补充,明确规定了保温材料的阻燃级别,当建筑外墙保温材料为B1、B2级别时,就需要设置水平防火隔离带,且防火隔离带应为A级材料,隔离带的高度不能小于300mm。虽然我国对于外墙保温材料的研究起步较晚,但是经过多年的潜心研究,我国先后颁布了一些列针对外墙保温的条文规范,在建筑工程的实际建设中,墙体保温系统也变得更加科学合理[1]。
2外墙保温材料的应用现状分析
建筑外墙保温材料按照防火等级可以划分为A级和B级,两种级别的保温材料材质和性能都各不相同。应用前,需要结合工程自身的设计要求和实际需求对保温材料进行选择。
2.1A级保温材料
2.1.1岩棉板
岩棉板主要是以经摆锤法生产的憎水型岩棉板为保温隔热层材料,其与基层墙体通过粘、钉结合的方法进行固定,然后在岩棉板外侧涂刷抹面胶浆粘贴玻纤网布形成抹面层,最外层涂刷装饰性涂料,以此形成不燃型外墙保温系统。应用岩棉板的外墙保温系统具有较多优势,如透气性好、导热系数低、防火性能好等。
2.1.2泡沫玻璃板
泡沫玻璃板的质量通常小于160kg/m3,导热系数低于0.058W/(m·k),其导热性能较为稳定。该材质的外墙保温体系由粘结层、泡沫玻璃保温层、抹面层、饰面层构成。抹灰层的主要作用在于通过对墙体基层的找平,使泡沫玻璃板能够与墙面紧密贴合,提升其牢固性。泡沫玻璃保温层的厚度要根据对外墙基层厚度以及节能设计要求的计算后确定。该材料也可与其他保温材料结合使用作为外墙的防火隔离带。
2.2B级保温材料
2.2.1模塑板
在我国的建筑行业中,模塑板的使用率较高。模塑版的密度约为20.0kg/m3,导热系数≤0.039,水蒸气透过系数≤4.5。模塑板的防水性能十分突出,对于常见的墙体潮湿现象可以进行有效预防。模塑板的应用环节,需要注意在内保温设置隔气层,使墙体保温性能得到提升。
2.2.2挤塑板
挤塑板主要是由聚苯乙烯树脂为原料的连续性闭孔发泡的硬质泡沫塑料,挤塑板的导热系数≤0.03W/(m·K),与前文提到的模塑板相比,挤塑板的保温性更好,同时也具有更好的抗水渗透性和更高的强度,使用寿命较长,目前,在外墙保温材料的使用中,挤塑板正在逐步取代模塑板[5]。
2.2.3酚醛泡沫板
酚醛泡沫板具有难燃、低烟、抗高温歧变的特性,其不但解决了原有泡沫塑料保温材料易燃、多烟、遇热变形等问题,还保留了泡沫材料保温性好、材质轻和施工方便等优点。酚醛泡沫板的导热系数在0.024W/(m·K)左右,与其他保温材料相比,酚醛泡沫板的节能效果更好。其不仅可以在建筑外墙保温工程中应用,还可以在其他多个领域使用,例如空调风管、管道保温、幕墙保温、屋顶隔热、机房机柜保温、设备保温等。
3绿色节能建筑外墙保温材料特性分析
3.1热塑性保温材料
热塑性保温材料是指在特定温度范围内,能够重复受热软化,在软化状态下利用模塑或者挤塑方式,最后通过冷却硬化形成的塑料制品。当前使用较多的有EPS板(模塑白色聚苯板、模塑灰色石墨聚苯板)、XPS板(挤塑聚苯板)。EPS板通常燃烧等级为B2级,但是通过表面抹浆处理后,防火等级能够得到大幅提升,甚至能够达到A级水平,只是耐高温性能不足,最高温度只能够到98℃,超出此温度范围时就会导致EPS聚苯板软化和燃烧。与EPS板相比,XPS板的燃烧等级也只是B2,但是通过抹灰处理后的防火性能要比EPS板表现更好,软化温度可达110℃,阻燃性能更为优秀。
3.2热固性保温材料
热固性保温材料指的是加热固化以后无法再软化的树脂材料,属于有机保温材料的一种,常见的热固性保温材料有酚醛泡沫、聚氨酯硬泡等。其具有遇到高温或者明火时出现泡沫碳化现象,但不发生熔化,也不会出现熔融滴落物。酚醛泡沫由热固性酚醛树脂发泡制成,属于有机高分子硬质泡沫产品,具有闭孔率高、隔热性好、导热系数低、抗水性好、密度小、阻燃性好、高温无滴落且无毒无烟等特点,适用温度范围极广(-196℃~200℃),通常的燃烧等级可达B1-A级,是当前阻燃性能极为优越的保温材料。
3.3无机保温材料
无机保温材料有纯无机材料制成,具有很好的热、化学稳定性,施工简单、造价低、适用范围广且绿色环保无公害,强度高、阻燃等级高(可达A级),其热工性能、防霉效果、经济性好。当前建筑普遍采用的无机保温砂浆就是一种很好的外墙保温材料,主要由轻质无机保温颗粒添加抗裂、胶凝材料和其他填充物组成的干粉砂浆,适用与多种建筑墙体的外保温抹灰工程和内保温工程,随着我国对于低碳经济的要求,无机保温材料将会越来越大的发展[3]。
4绿色环保节能保温材料在外墙保温上的运用
4.1墙面保温方面
一是外墙内保温技术。我国最开始采用的外墙内保温技术主要以施工便利、造价低廉为主流,其主要技术包括内贴保温板、内抹保温砂浆、内喷涂硬泡聚氨酯和固定内保温层等。其中最有代表性的外墙保温材料为EPS板与石膏复合保温板,它们在施工成本较低的前提同时满足节能要求,成为我国北方采暖地区普遍采用的外墙内保温形式,此外,有部分建筑单位采用膨胀珍珠岩或者硅酸盐保温砂浆也有不错的效果。但是经过一段时间实践后发现,外墙内保温技术在严寒地区因为冷凝结露和内墙起霉等现象,加上生产、施工等方面的质量难以得到保证,外墙内保温技术逐渐被弃用。二是外墙外保温技术。外墙外保温技术经过近几十年来大量工程应用实践,形成了一个较为健全、规范的施工体系。通过在外墙粘贴固定保温板、现浇内置EPS保温板墙体、外挂EPS或XPS保温板、外墙喷涂聚氨酯保温层、砂浆+保温板和复合幕墙保温层等形式,实现对建筑物的保温,其中使用EPS保温板+薄抹灰外墙保温技术最为成熟。当前,为了增加外墙抹灰层的抗裂能力,许多建筑单位使用在粘接剂与抹面胶浆中添加聚合物来提升其强度和弹性,并覆盖耐碱性较好的玻璃纤维网格布,最后在其外部涂抹保温涂料,这也成为当今主流的外墙保温节能技术体系。在浆料的研发方面,无机保温浆料与胶粉聚苯保温浆料逐渐开始运用,总的来说,复合型保温技术逐渐成为建筑物保温研究和发展的主要方向。三是外墙夹心保温技术。外墙夹心保温技术与外墙外保温和内保温最大的区别就是保温层位于内外墙体之间,包含复合砌体类夹心、现浇墙体类内置保温板夹心和装配轻钢骨架夹心等形式,来达到建筑物保温效果。其主要特点是成本低,但是易出现热桥效应,需要施工时严格把关来确保保温效果[2]。
3.2节能玻璃和特殊屋顶材料方面
当前一些超大建筑物基本上都采用采取镜面玻璃+普通玻璃的组合的玻璃幕墙来实现外墙保温效果,隔层注入干燥空气或者惰性气体,形成中空空间,现今玻璃幕墙主要分为明框玻璃幕墙、隐框幕墙玻璃和点式玻璃幕墙,具有透光率高、隔热保温性能强、抗风压性能好、隔声性能好、防潮、容易清洗等优点,使用玻璃幕墙能够充分体现建筑物的外观美学,并将建筑节能与结构有机融合,随着昼夜更替给人带来不同美感。但同时也存在光污染较重、能耗较高、耐高温性能较差等问题,并且粘接玻璃的结构胶容易发生老化而导致玻璃幕墙坠落。
3.3其他新型节能保温材料方面
以确保建筑工程质量为前提,减少建筑材料的使用量,降低中央空调的能耗,是采用新型保温材料的最终目的。一是使用储能墙板,这是一类新型的绿色节能环保材料,当前运用较多的是石膏板、混凝土板和保温隔热材料。储能墙板的运用原理是通过吸收和释放热量来调节室内温度,使室内温度环境保持舒适,从而降低空调使用频率,达到节能的目的。二是使用储能砂浆。普通砂浆并不具备储存热量的能力,可是如果在砂浆配置过程中,加入相变材料,就能够得到储能砂浆。如将石蜡密封至能量微粒之中,再与水泥相混合,就能够得到一种新型的石蜡砂浆,将其运用到建筑物室内墙体上,当室内温度超过一定温度(22℃)时,石蜡就会融化,并且在其融化过程中吸收热量,降低建筑物室内温度;而当室内温度过低时,石蜡则会因为固化释放热量,促使室内温度升高[1]。
结束语
总而言之,随着我国建筑行业的持续发展,建筑能耗矛盾日益突出,对生态环境的影响也日益加剧。为深入解决这些问题,我国就必须加强绿色环保节能材料的研发和应用,以此降低能耗,减轻污染,推动建筑行业可持续发展,为实现“绿水青山就是金山银山”的良好生态环境目标奠定坚实基础。
参考文献:
[1]何川.绿色建筑节能视野下的外墙保温材料应用[J].建材与装饰,2018(35):46.
[2]冯晓翠.绿色建筑节能视野下的外墙保温材料应用[J].山东工业技术,2018(1):96.
[3]黄忠.探究绿色建筑工程中的混凝土施工技术[J].中国战略新兴产业,2017(48):169.
[4]周跃兴.建筑混凝土工程施工技术分析[J].河北农机,2018(5):59.
[5]杨超.浅谈建筑工程混凝土施工处理关键技术[J].中国住宅设施,2019(12):103-104.