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EPS在建筑外墻外保溫體系中的應用研究
一直以來，建筑物作為人類遮風避雨，工作生活的棲息地，作為一種人工環境，是滿足人類物質和精神生活需要的重要組成部分。然而，人類對感官享受的過度追求，以及不加節制的開發與建設，使現代建筑不僅疏離了人與自然的天然聯系和交流，也給環境和資源帶來了沉重的負擔。據統計，人類從自然界所獲得的50%以上的物質原料用來建造各類建筑及其附屬設施，這些建筑在建造與使用過程中又消耗了全球能源的50%左右。中國正處于工業化和城鎮化快速發展階段，要在未來15年保持GDP年均增長7%以上，將面臨巨大的資源約束瓶頸和環境惡化壓力。嚴峻的事實告訴我們，中國要走可持續發展道路，大力推動建筑節能刻不容緩。 實施建筑節能，增強外圍護結構的保溫隔熱性能是最重要的一項措施。外圍護結構包括外墻、屋面、外窗、地面等，其中，科學合理的提高外墻的保溫隔熱性能尤其顯得重要。我國通過十多年對外墻保溫技術的研究、實踐，取得了顯著的成果。各種外墻保溫技術體系的應用研究也越來越為人們所重視，在外墻保溫系統中應用擠塑型聚苯板這種性能耐久的、高絕熱性的保溫材料也成為目前一個重要的課題。下面從幾個方面分別探討。 一、擠塑型聚苯板的基本材性。 自從擠塑成型的聚苯乙烯板發明以來，這種新材料內部為蜂窩狀閉孔結構，具有優異和持久不變的保溫性能、極低的吸水率、較高的抗壓強度、加工容易和便于安裝等特點，突破了過去大量保溫材料的弱點，一經面世便迅速在世界范圍內得到廣泛應用，是目前世界上公認的理想保溫材料。 其特性簡介如下： 1、極低的吸水率 這一性質使它具有良好的抗濕性能，可以在濕度較大的環境中仍具有極佳的保溫性能且持久不變。 2、優異和持久不變的保溫性能 根據國外、國內在25℃下試驗結果，歐文斯科寧公司生產的擠塑聚苯板的導熱系數為0.0289W/m·K，它的保溫性能在5年內仍能維持其使用180天時的保溫性能的90%～95之內，這是其他材料難以比擬的，如聚胺酯經180天之后，其保溫性能喪失達30%?？梢哉f擠塑聚苯乙烯具有優異和持久不變的保溫性能。 綜上所述，這種保溫性能優異、具有極強的抗濕性能的保溫材料，非常滿足建筑保溫隔熱的需要。 二、外墻保溫系統性能的評價 盡管擠塑聚苯板具有如此良好的性能，但是應用在外墻外保溫系統中還是有其獨特的要求。而且，從國外到國內，多年的研究和實際經驗證明，外墻外保溫是一個系統工程，任何一種保溫材料必須具備科學的體系設計、適當的材料配套、合理的施工工藝，才能成功的應用和推廣，取得良好的效果。1、擠塑聚苯板外墻保溫系統簡介 歐文斯科寧公司引進并消化吸收北美、歐洲外墻保溫系統，建立了適合中國建筑體系的“惠圍”外墻保溫系統FEWEIS(Foamular Exterior Wall External Insulation System)，從安全、保溫、耐久等方面解決了擠塑聚苯板在外墻外保溫體系中的應用技術難點，在大量的試點、示范項目上成功的應用。 以歐文斯科寧公司生產的外墻專用擠塑板為保溫材料，采用粘釘方式將擠塑板固定在墻體的外表面上，聚合物砂漿作保護層，以耐堿玻纖網格布為增強層，外飾面為水溶性彈性涂料的“惠圍”外墻外保溫系統基本構造圖。 系統中采用的擠塑聚苯板為歐文斯科寧公司專為外墻保溫系統開發生產的外墻專用擠塑板FWB，它不僅具備恒久的、極低的導熱系數，更具有優越的抗濕、抗沖擊、耐候等性能。通過獨特的工藝控制，它的泡孔尺寸為0.35mm，強度控制在150～250kPa之間，密度控制在35kg/m3以內，使其合理的抗壓強度(150～250kPa)和較小的線膨脹系數。 2、安全性評價 通常認為，擠塑板強度大，感覺較脆，相對于模塑聚苯板(EPS)而言，其內部應力及線膨脹系數較大，系統似乎更容易開裂。下面是FWB板與EPS之間的彈性模量與線膨脹系數比較表： 從以上參數看，FWB板的力學性能優于EPS板的，是完全適合于外墻外保溫體系的應用的。 通過大量實驗，我們對“惠圍”系統各層材料的粘接強度測試結果與相關外墻保溫國標(JG149)對比來看，均大于國家標準要求。另外，相關的大型耐候性試驗也證明了該系統是安全可靠的。 3、保溫、耐久性能的評價 作為功能性材料，國內對保溫材料極少進行耐久性評價，而作為外墻外保溫性能重要指標的保溫性能常常被忽視或有意無意地回避是一種不負責任的態度。保溫材料除進行靜態的絕干狀態、飽和濕狀態下導熱系數的測定外，同樣應進行全服務期內熱阻衰減的動態評估，目前保溫工程界通常有二種方法進行檢測評估： a．長期濕環境下熱阻保留率法TRR(Thermal Resistance Ratio) 由美國陸軍寒地研究與工程實驗室CRREL(U.S.Army Corps of EngineersCold Reqions Research and Engineering LaboratorV)科學家在1991年提出[1]，并得到廣泛認可。此法以保溫材料在長期濕環境下熱阻保留率來判別保溫材料耐久性。從下圖明顯地看出在700天中70%相對濕度下各種報溫材料的熱阻保留率相差極大，XPS作為唯一熱阻保持在80%以上的材料而被保溫工程界廣泛認可，從而成為保溫工程應用的首選材料。 b．加速凍融下熱阻保留率法TRR after FREEZE/THAW CYCLES凍融循環的加速老化方法是通常用于測定結構強度的檢測方法，近年來也成為廣泛用于測定保溫材料的耐久性的檢測、判別手段，檢測方法按ASTM C-666 ProcedureA進行。即在若干次凍融循環后進行導熱系數的測定，并以判別其熱阻保留率。下圖為經過200次：東融循環后一些保溫材料的體積吸水率及熱阻保留率變化，注意許多開口型保溫材料(如珍珠巖、漿料類保溫材料)經過若干次凍融循環后強度急劇下降而無法繼續進行此項檢測。 以上兩種方法均證明了FWB板在保溫性能的卓越特征，這對于外墻保溫體系尤其具有重要的意義。因為，任何一個保溫系統的使用年限都在十幾年甚至幾十年，長期的保溫性能帶給業主的保溫節能效益是非常顯著的。這也是我們目前許多業主和開發單位容易忽略的問題。 三、總結 通過對“惠圍”外墻保溫系統基本性能的簡要分析，我們認為：擠塑型聚苯板是可以應用在外墻保溫方面，但不是所有類型的擠塑型聚苯板都適合于外墻外保溫應用，必須通過先進的生產工藝，嚴格的質量控制，確保該產品能夠達到合理的抗壓強度(150～250kPa)和較小的線膨脹系數，較高的產品外形精度，同時還必須控制系統各項材料的相容性及面飾材料的匹配性、保溫方案設計的可行性以及施工的可控性，才能夠完善的應用。
