秦健花
上海众合检测应用技术研究所有限公司 上海 200436
摘要：在建筑节能保温材料发展的历程中，由于政策导向的不同，外墙保温系统的适用性也不同。本文将对当前具有代表性的外墙内保温系统的应用和常用建筑节能保温材料相关技术标准的合理性进行探究，结合检测中遇到的技术问题，寻找解决方案，提高检测结果的公正性、准确性、合理性。
关键词：建筑节能；保温材料；检测技术；合理性；燃烧性能
Abstract: In the development of energy-saving and insulation construction materials, the applicability of external wall insulation system is different due to different policy orientation. This paper will explore the application of the current representative external wall internal insulation system and the rationality of the technical standards related to the energy-saving and insulation construction materials, combined with the technical problems encountered in the testing, and find solutions to improve the fairness, accuracy and rationality of the testing results.
Keywords: Energy-saving in construction Insulation materials Detection technology Reasonable Combustion performance
引言 建筑节能是现代建筑发展的必然趋势，我国政府积极提倡绿色建筑，最大限度的节约资源（节能、节地、节水、节材），首当其冲就是节能。建筑节能的途径有很多，按子分部工程分类有围护结构节能、供暖空调节能、配电照明节能、监测控制节能、可再生能源节能【1】。在围护结构节能工程中，合理采用节能保温材料是降低建筑物能源消耗的有效途径之一，可提高建筑物的隔热保温性能，实现提高建筑物舒适度、提高能效利用率。
1 建筑节能保温材料的发展
1.1 保温材料的基本概念和类别
保温材料通常用于建筑或工业中，是提高保温隔热技术的新型材料，在建筑中通常用于提高围护结构保温隔热性能，一般分有机类、无机类。
常见的有机类保温材料：硬泡(PU）聚氨酯、挤塑（XPS）板、模塑（EPS）板，酚醛(PF)板及各类改性聚苯板。它们的特点：密度轻，导热系数小，节能保温效果比较好。缺点：燃烧性能等级比较低，受外力影响易变形，稳定性差。
常见的无机类保温材料：胶粉类聚苯颗粒浆料、无机保温砂浆（含无机轻集料）、岩棉板/岩棉带、泡沫玻璃板、泡沫混凝土、发泡水泥板；无机类特点：防火性能好，属于不燃或难燃级别，稳定性好，对施工要求比较高，导热性能略逊于有机材料。
其他类：建筑真空绝板、无机保温膏料、各类复合板。
1.2 保温材料的发展
2005年开始，国内节能保温材料从EPS板，XPS板，PU等有机板材占先，后续用胶粉聚苯颗粒保温浆料。最早二部节能技术标准，板材代表JG 149，代表胶粉浆料类JG 158-2004，这两部是节能保温材料检测标准的鼻祖。现行版本为JG/T 158-2013，GB/T 29906-2013。
2009年央视新址北配楼的大火，2010年11月上海胶州路某公寓的大火，对有机类保温板材的发展产生了很大的影响。2009年政府发文，外保温材料燃烧性能等级为A级（民用建筑外墙）。公消【2011】65号进一步明确民用建筑外保温从严执行公通字【2009】46号规定。随着有机类板材防火等级的提高，改性聚苯板问世，相继出台企标俗称“红本本”，如真金板，大金保温板、FH-RPS保温板等，燃烧性能指标提升至A（A2）。但当时条件下这些板材全部达到A2级是有难度的，品质也参差不齐。再者阻燃剂大量加入，一旦沾火，毒性更严重。这种背景下，2016年出台《热固改性聚苯板保温系统应用技术规程》DG/TJ 08-2122将燃烧性能定为不低于B1级，考衡氧指数，燃烧性能附加分级，包括产毒性等指标。
无机市场：2011年上海地标DG/TJ08-2088开始实施，水泥基无机保温砂浆大放异彩。但随着外墙外立面出现的质量问题越来越多，外墙渗水、空鼓、外墙保温材料脱落等相继发生，水泥基无机保温砂浆的应用受到严峻考验。这期间，泡沫玻璃板、岩棉板、发泡水泥板，真空绝热板等相继运用到外保温工程。2018年沪建建材 212号文，上海市禁限生产和使用的材料目录（第四批用于建设工程的）无机保温砂浆（水泥基）系统 在外墙外保温系统上禁用。沪建建材539号文公布（2020年）第五批上海禁限制目录也对外墙保温系统做了进一步的禁限。
建筑节能保温材料经过这十几年历程，加上装配式建筑的发展，保温材料从外墙外保温逐步走向外墙内保温，外墙内侧以复合板为主，厨房，卫生间等潮湿部位以无机保温砂浆为主，屋面部位保温以XPS，泡沫玻璃板材等为主。接下来探究一下外墙内保温的构造和应用。
2 外墙内保温的构造和应用
2.1 外墙内保温系统的组成
现行JGJ/T 261，GB/T 30593，DG/TJ 08-2122-2013（含外墙内保温）是外墙内保温检测参考主要标准，按系统材料组成有①复合板 （纸面石膏板面层、无石棉硅酸钙板面层、无石棉纤维水泥平板面层等）②有机保温板材(EPS、XPS、PU)③膨胀珍珠岩保温板④无机保温板⑤保温砂浆⑥喷涂聚氨酯⑦玻璃棉、岩棉等⑧其他类：界面，胶粘剂、粘结石膏、抹面、粉刷石膏、网格布、锚栓、腻子【2】。
国内以纸面石膏板为面层，复合EPS或XPS等有机类保温材料这种类型的复合板比较普遍。以纸面石膏复合XPS板为例，探究一下内保温系统的应用技术特点，更好地了解检测合理性的侧重点，保障外墙内保温工程的品质。
2.2复合板内保温系统的构造
参考文献：
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图1 复合板内保温系统的构造【2】
图中分别代表为： 1基层墙体 2找平层 3粘结层 4复合板（保温层） 5饰面层。
2.3外墙内保温系统的应用
①上图构造中，基层内墙为混凝土墙面，平整度较好且室内面积较小，可不设找平层。如果是砖、砌体等基层墙体，应设找平层保证墙面平整。以前用一道素水泥浆掺胶水的做法已落伍，现有专用的混凝土界面剂来提高粘结效果。采用纸面石膏板复合XPS板材，当 XPS板为光面时，施工前XPS板须涂乳液型界面剂。
②这里的复合板是将纸面石膏板与保温板在工厂经特殊加工已粘结复合，经出厂检验合格送至施工现场的材料。一般内保温复合板的厚度不小于12mm，在外门窗洞口等部位做内保温时，宜采用耐水纸面石膏板为佳。
③在复合板内保温系统内，粘结石膏和胶黏剂（以无机为主）为常见的粘结材料，粘结石膏凝结时间快，适合现场粘结层内腔大小多变的情况。无机的凝结时间比较长，强度发展比石膏慢，但调平整度方便，适合粘结空腔小于10mm的情况。无论粘结石膏还是无机类胶粘剂，配比即粉比水的比例按厂家规定或验证，加水量不能随意改变。
④石膏基类的保温材料不适合用于卫生，厨房等潮湿部位，可选用保温材料防火等级为A级的无机类保温材料。
⑤复合板单张自重较大，为保障安全设锚栓加以锚固，防止复合板脱落伤到人。
⑥燃烧性能在现行DG/TJ 08-2122-2013标准中规定不低于B1级【3】。在GB/T 30593-2014中将保温板材细化分成燃烧性能分级（不低于B1级）和燃烧性能附加分级（产烟量、产烟毒性）4个指标【4】考衡，对内保温的燃烧性能等级必须严格执行相关规定进行检测。
⑦复合板内保温系统用纸面石膏饰面时，根据“逐层渐变柔性释放应力”的抗裂技术原则选用柔性腻子，以防面层腻子开裂。复合板的腻子层厚度可控制小于4mm，超这个厚度可在腻子层表面加一层玻纤网，降低腻子层表面开裂的风险。
⑧复合板内保温系统材料进场必须进行现场复验，其复验项目按GB 50411及相关外墙内保温复合板系统标准规定来进行。
3 节能保温材料检测技术的合理性探究
检测技术标准是我们开展检测工作的前提和依据。我国的节能保温材料在这十几年间，发展速度快，品种多，但部分检测技术标准的发展速度跟不上形势发展。笔者在主持保温材料检测实践中发现部分保温材料的标准对关键细节描述不明确；有的某些材料不同的标准对其内容描述也不同；部分标准描述不合理，这样会造成不同的检测人员对标准的理解产生不同的分歧，引起检测结果的差异。
（1）部分保温材料技术标准的检测项目试验方法引用其他标准，更新不及时产生的不适用。如现行DG/TJ 08-2126-2013 《岩棉板（带）薄抹灰外墙外保温保温系统应用技术规程》中对垂直于板面方向的抗拉这个指标，试验方法引用 GB/T 25975 ，当时年号2010年，其引用JG 149的膨胀聚苯板垂直于板面方向的抗拉试验方法， JG 149在2014年8月已废止，而 GB/T 25975-2018在2019年6月1日才正式实施，将此试验方法改为引用GB/T 30804（专用于建筑用绝热制品垂直于表面抗拉强度的测定）。
（2）某些材料不同的标准对其内容描述也不同。如外墙内保温复合板材检测标准，对于复合板试验方法，参见①标准GB/T 30593-2014 《外墙内保温复合板系统》；②JGJ/T 261-2011《外墙内保温工程技术规程》；③DG/TJ 08-2122-2013的保温装饰复合板墙体保温系统应用技术规程（有内保温系统）。对照这三本现行标准只有DG/TJ 08-2122-2013对复合板性能指标内有面密度这个指标，其他二本标准都没有。现行GB 50411中对复合板进场验收复验（未区分内外墙保温）项目内有单位面积质量这个性能指标。外墙内保温中不同的复合板如不检测面密度，会影响施工工艺和安全性。
（3）部分保温材料标准对检测关键细节描述不详尽。现行版本DG/TJ 08-2088-2018（无机保温砂浆应用技术规程），主要用于外墙内保温、楼地面或厨房、卫生间或外门窗洞口侧边采取保温的部位（一般会采用20mm厚的无机保温砂浆）。进场复验的检测指标有干密度、导热系数、抗压强度等技术指标，检测方法引用JGJ/T 253-2019（无机轻集料砂浆保温系统技术标准）。探讨：在这本现行的标准内，对干密度、导热系数、抗压强度的试样制备，有2个关键细节不明确：① 在干密度试件和抗压强度试件制备时，采用模具规定为70.7mm*70.7mm*70.7mm的立方体试模，但对于插捣用的捣棒无任何描述，检测者会很茫然，不知用多少规格，什么样的捣棒，且对于其本身材料特性，玻化微珠和其他轻集料易碎，如用直径25mm或16mm的捣棒，插捣完25次，这么小试模内浆料内部是否留下很大孔洞，靠轻敲和沿着试模壁的插捣未必可以排尽孔洞，直接影响检测结果，建议以后修订时对其进行相关的描述，如GB/T 20473 规定捣棒材质和直径。②导热系数仅描述试样的尺寸（采用300mm*300mm*30mm试模）和在同一组料中制作2个试样。首先，导热试件数量根据导热设备而定，可有2个也可是单个。其次，在本标准内对导热试件怎么成型，怎么抹平没有任何描述，对检测人员是一个很大的盲区。下图是笔者主持的对同一厂家的水泥基无机保温砂浆，成型时用不同的力抹平后造成加料量不同对导热系数的研究。从图二可以看出，成型时抹面力加大，加料量可越多，浆料越密实，内部空隙率越小，导热系数的检测结果越大，会导则检测数据失去真实代表性，甚至会误判不合格。
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图二 水泥基无机保温砂浆不同加料量对导热系数的影响
（4）部分标准为出台对试验配套设施设备无图示或说明，市场没配售自行加工难免走弯路，影响试验的顺利进行和对试验准确性的判定。①就DG/TJ 08-2126-2013 《岩棉板（带）薄抹灰外墙外保温保温系统应用技术规程》中配套材料胶粘剂和抹面胶浆的拉伸粘结强度，引用JGJ 144，当时版本2004。采用二块40mm*40mm*80mm水泥砂浆，用十字搭接方式将胶粘剂粘结在砂浆底板上，虽试件成型方便，但常用拉伸夹具无法用于这十字试件的拉伸试验，市面上也无售卖，标准上无图示。后主持团队自行设计，验证改良后顺利开展应用。现行JGJ 144（2019.11.1实施）已改为试件尺寸用50mm*50mm的砂浆块或直径50mm。②岩棉板检测项目垂直于板面方向的抗拉强度，引用标准GB/T 25975 规定了试样尺寸（200*200）mm，采用刚性平板粘结后进行拉力试验。标准没有规定金属板材质或重量，保温材料粘结常采用铁板，而对这个材料结构比较松散的岩棉板（纤维结构），不适用。因抗拉试验是需要上下粘结金属板，岩棉板的厚度会受到上铁板自重影响产生变形，同时在安装连接夹具准备试验，稍有不慎，岩棉板受铁板自重力影响，会自行拉开纤维间的粘结层，先行受力破坏损伤，造成结果会偏低或异常。考虑岩棉板本身垂直板面方向的力值很小，特定制加工铝板作为刚性平板。经验证，铁板平均质量3153.1克，铝板平均质量质量为1114.8g。对同一组样品同条件分别制备各10块，铁板粘结编号为1，铝板粘结 的编号为2。
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图四 铝板的质量
（5）部分标准引用的内容是否合理
现在节能保温材料大势所趋走向外墙内保温系统。近几年有一种比较新型的外墙内保温材料——无机保温膏料， 2019年出台了团标。无机保温膏料材料是在工厂预制成膏状到现场即可使用，不再添加其他组分。进场验收检测性能指标有：干密度、导热系数、抗压强度、燃烧性能等指标【5】。其中干密度和抗压强度试验方法引用GB/T 20473标准。但是，几个关键点①干密度、抗压强度试件成型后的拆模时间，在GB/T 20473（建筑保温砂浆）描述是采用70.7mm*70.7mm*70.7mm的钢质有底试模 ，按规定成型后在规定的环境条件下静停（48±4）h，而实际上无机保温膏料同样采用钢质试模成型后按规定环境条件下静停（48±4）h是无法正常拆模的。无机保温膏料的性质是非水泥基也非石膏基的无机复合胶凝的材料，直接引用GB/T 20473是否适合。②施工种一般规定提到，施工期间和完工后24小时内，要保持室内空气流通，这是一个非常关键的要素，却在试件成型后对试验条件未进行同步规定。③标准备注了试块的养护期为56d，这个材料出厂保质期一般在2至3个月，这个养护龄期作为复验性能指标及验收指标是否合适。对以上的疑问，笔者曾和相关生产单位沟通反馈，也希望下次团标更新时更具合理性。
以上主要对节能保温材料检测技术标准上遇到合理性问题加以探究，真正要提高保温材料的检测技术水平，还须重视检测技术其他几个关键环节的合理性。
1、注重客户委托信息和样品的完整性。如果是技术主检，可以在编制节能方案时明确委托样品的数量、规格、采用的方法标准及注意事项，避免客户委托检测时样品受潮、受损及委托信息填报错误而造成的延期检测和检测数据的偏离。检查样品完好性是检测的第一步，特别如真空绝热板，其本身导热性能优异，其一关键取决于芯材，其二真空板不能漏气。检测人员要检查这个绝热板封边是否完好，特别对导热系数指标来讲，如有破损漏气，那这个检测毫无意义。所以不要忽视对样品的初步检查。
2、注重环境状态。样品成型或检测前按规定进行不同的环境状态调节，同时还须注重对试验的温湿度要求和养护的环境要求。笔者工作中发现不同温度对锚栓检测结果（单个锚栓抗拉承载力）的影响。以GB/T 29906 和GB/T 30595 标准中，锚栓检测按JG/T 366进行。按标准试验环境温度调节范围是（23±5）℃，如果客户在夏季高温从车内拿来就检测，不经过样品状态调节，和经样品状态调节，对检测结果有比较明显的影响。在366标准中也规定了0℃，和大于40℃的单个锚栓抗拉力值的指标，证明环境对其检测结果的有比较大的影响。
3、注重样品的制备环节，如泡沫玻璃板的样品制备。现泡沫玻璃板耐高温和耐低温的效果都很突出，是比较优秀的保温材料，但其脆性，易受外力影响，缺棱掉角或容易产生坑洞。其厚度有各种规格，如40mm，50mm，80mm，100mm，120mm等等。制备导热试件或抗压强度试件时，除检测其样品的外观尺寸，还需对表面不平整的要进行打磨及磨平处理，图六所示就是表面不平整，明显可见平面透光。
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图五 厚度120mm的泡沫玻璃板 图六 泡沫玻璃板表面的不平整
4、注重仪器设备量程的选择，样品的对中，加强检测人员责任心和提高专业检测技能。选择合理的量程和匹配的辅助设施，如夹具，拉拔用的金属平板等。在试验过程中，注意样品的放置位置，特别容易忽视的是拉拔试验，上下拉杆及样品否对中在一直线，也是提高检测准确性的关键节点。如下列组图（图七～图十），检测的是岩棉带垂直于表面方向的抗拉强度试验。
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从这四张图看出1-1,1-3的样品破坏状态明显不对，属于粘结层破坏，其原因不是粘结层粘结胶水涂的不匀或漏涂，主要原因是试件安装时上下拉杆与试件未完全对中，造成局部受力或受力不匀，造成结果异常或偏低。解决方案：首先加可移动的万向节，方便上下拉杆和试件成一中心线；第二、检测人员启动拉力试验前，认真查看是否上下拉杆及样品对中在一直线，保证受力均匀；第三，对样品检测后的破坏状态观察，确认破坏形态符合检测要求，保证检测过程的准确性。
结论：
1、探究有关技术标准合理性的问题，一方面，希望随着行业发展和管理技术水平的提高，尽快出台专用的外墙内保温检测技术标准，适合现在市场发展需求（JGJ/T 261是2011版本，发展到现在已10年）。将来的节能保温材料标准可以更清晰更完整的细化检测关键步骤，加强对必备辅助设施的描述，以提高检测工作的精准度。另一方面，检测人员可通过与同行多沟通交流，提升自身专业技能，善于发现问题，寻找解决方案。加强学习，对标准未描述及未细化的关键环节，通过验证后编制更合理、更细化的作业指导书（保温材料的检测实施细则）来规范和提高检测技术，对标准再改编时可提出适当的建议，以提高和促进整个行业的保温检测水平。
2、有效提高保温材料检测质量水平，还须注重加强从委托、样品状态调节、样品制备、养护、相关设备，检测过程的监控，人员责任心和技术水平等各环节的控制。对工作中遇到的异常情况和问题，重视并分析，追其原因、寻找解决方案，确保检测结果的准确性，合理性。
3、对试样养护时间周期特别长（如文中所提的无机保温膏料），作为进场验收的性能指标，建议企业或相关团体可通过推行验证材料强度发展曲线的规律来缩短其安全范围内的养护周期，便于工程实际的施工所需和验收所需。同时改善在规定时间内试件拆模的可操作性，能同步施工的通风条件和试验环境的通风条件。
后语
建筑节能保温材料随着建筑科技的进步正在优化升级，从提高燃烧性能等级到转向外墙内保温的发展动向，提高外围护结构的保温隔热节能工程，切实有效实施安全的绿色节能。作为建筑节能保温材料的检测及技术管理人员，以公正、求真的检测精神，认真对待检测工作中发现的不合理环节，进行必要的追踪分析，纠正、验证，确保保温材料检测的公正性、准确性、合理性，为保障建筑节能工程质量，守好这道检测技术的防线。
参考文献：
[1]GB 50411-2019，建筑节能工程施工质量验收标准[S]北京: 中华人民共和国住房和城乡建设部，国家市场监督管理总局.2019.
[2]JGJ/T 261-2011,外墙内保温工程技术规程[S]北京:中华人民共和国住房和城乡建设部.2011.
[3]DG/TJ 08-2122-2013，保温装饰复合板墙体保温系统应用技术规程[S]上海：上海市城乡建设和交通委员会.2013.
[4]GB/T 30593-2014,外墙内保温复合板系统[S]北京: 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局 中国国家标准化管理委员会.2014.
[5]T/SBMIA 009-2019，无机保温膏料系统应用技术规程 [S]上海:上海市建筑材料行业协会.2019.