無 機 保 溫 砂 漿 雙 層 保 溫
——應對當前中西部欠發達地區建筑保溫市場現狀的妥善之策 韋延年 (四川省建筑科學研究院)王建國 (成都齊能保溫材料工程有限公司)
一、 前言
隨著國家相關建筑節能保溫規范的強制推行,全國各地的建筑保溫 市場發展迅猛,這種脈沖式高速發展給建筑圍護結構的技術及工業體系造成巨大壓力。在差別巨大的不同氣候區域和不同經濟發展水平的地理范圍內,依靠JG-158、 JG-144兩個產品體系和一些地方的小品種承擔數量巨大,種類不同的建筑圍 護結構的保溫構造是十分無奈和不合理的現實。
以我們了解的中國西部成都地區的情況為例,目前建筑保溫市場存 在嚴重的技術及市場問題。其主要表現是:
1. 發展商對保溫工程態度不積極,缺乏管理及技術經驗技術,技術產品 體系及供應商選擇通常以低價格為目標。
2. 保溫施工公司技術水平低,短線經營意識流行,只想賺快錢,缺乏質 量安全意識和長期經營準備。
3. 技術體系少,設計院和發展商難為不同類型建筑進行選擇。
4. 缺乏從保溫材料生產到建筑保溫應用的全體系高質量服務供應商
鑒于推行建筑節能已經成為國家的國策,各級建筑管理部門正加大 力度推行建筑保溫的實施,但當前市場多方利益的博弈的結果使得建筑保溫行業的發展亂象紛呈,按目前的發展態勢很可能出現一大批具有嚴重問題的工程,貽害無 窮。建筑保溫行業的成長需要時間,建筑保溫產業的成長和發展必須符合技術產品發展的規律,本文試圖以當前市場特點分析及國內保溫技術體系的發展沿革為線 索,尋求符合冬冷夏熱及冬暖夏熱地區的建筑圍護保溫技術體系及選擇原則。
二 目前市場保溫技術體系簡述及特點分析
我國的建筑保溫市場發展是從北方寒冷地區開始實行的,初始的技 術體系主要是膠粉聚苯顆粒體系(JG-158)和苯板體系(JG-144),苯板體系主要引進歐洲標準并相應制訂了國標。由于苯板體系的 技術規程主要由國外引進,從材料制造技術體系甚至工程管理體系都直接引進歐洲標準,早期市場的主要承包商也是外資公司,其特點是質量控制嚴,施工質量高, 同時價格也很高,早期雙包施工價格在每平米100元以上,目前由于國內廠商的介入競爭,現在的市場價也通常在60-80元/m2范圍。而膠粉聚苯顆粒體系主要由國內廠商推出以JG-158為技術規程。在北方大量的施工實踐中,也有許多成功范例,實際施 工面積相當巨大。但由于現場施工控制不嚴,惡性競爭的結果使一大批中低價工程出現嚴重質量事故。同時此方案在起初設計階段為滿足北方嚴寒氣候的要求,該技 術體系將導熱系數確定在0.06以下,導致該體系整體力學強度偏低,在保溫層上進行后繼工序的 施工時,如室內裝飾裝修工程時容易破壞保溫層。由于目前國內房地產市場很少精裝房,業主在入住前通常需要進行二次裝修,在采用聚苯顆粒進行內保溫的情況 下,大量出現大面積破壞內保溫,甚至出現大面積拆除內保溫層的情況。為應對這種現實,北京市及建設部相關部門專門發文禁止在內保溫中使用漿體保溫材料(文 號附件)此后全國各地建筑管理部門均以此為依據,以多種文件方式限制漿體類內保溫的技術體系的使用。這種現實給后來的各種漿體類保溫材料和內保溫體系的發 展設置了一定的障礙。另一方面,盡管人們都樂于談論膠粉聚苯顆粒將很快退出市場,但現實中該體系仍然是施工中數量最大的體系,甚至存在嚴重問題的低價格膠 粉聚苯顆粒內保溫體系也在大面積上墻。這種現實即將給建筑業帶來極大的危害。
目前主流的節能技術規范JG-158,JG-144均以聚苯乙烯作為多孔保溫介質的基礎材料,因此基本可以將該類材 料列為有機系列的保溫材料,有機系列的保溫材料存在耐久性破壞(壽命不長)和防火安全兩大問題,在不同的使用場合受到一定的限制或存在一定的隱患,目前的 規范一般要求只能做外保溫并需要設計防火隔離措施,但現實中仍然有使用XPS板 做內保溫的工程項目。
三 建筑保溫生產及應用行業的兩大基本問題
在目前我國保溫材料的生產及應用中存在兩個基本的大問題:
生產行業:有機材料體系或是無機 材料體系;
對于生產行業而言,有機和無機保溫材料體系涉及完全不同的原料 體系及加工工藝方法,專業人員的基礎也完全不同,因此就生產行業而言,很少有企業可以橫跨這種專業的界線。有機保溫材料主要以各種石油化工下游產品為基 礎,制造各類輕質多孔材料,其特點是隔熱性能好(導熱系數?。?,蓄熱系數低(熱容量?。┻m合作為阻止熱傳遞的材料使用,但是其吸熱能力差,熱惰性性能不 好。而且其價格隨國際市場石油價格波動。就目前國內保溫產品原材料而言,定價權基本控制在跨國公司手中,短期內成本下降基本不可能,同時有機保溫體系存在 施工工藝要求技術水平較高的問題。
無機材料的特點是耐久性能穩定,蓄熱性能好(吸熱量大),隔熱 性能主要依靠材料的微孔結構中空氣作用,雖然強度比普通建材較低,但性能穩定,而切因用量巨大而以地方原材料為主,通??梢耘c各種工業廢渣或低品級礦物混 合使用,對于環境保護和資源充分利用具有良好推動。但一般體積較重,跨地運輸困難,企業一般靠近原料產地,通常存在合理的服務半徑。在建筑保溫材料中使用 的無機材料有石膏和水泥兩大類別并配合各種地方礦物或工業廢料使用。
保溫材料的建筑設計應用:內保溫 或是外保溫
目前在建筑保溫技術體系有內保溫,外保溫,墻體自保溫三種技術 線路,因為墻體自保溫的分額很小,內保溫或者外保溫成為市場主流。
內保溫的主要技術優點是施工容易,缺點是如果保溫層較厚的情況 下損失室內有效使用面積,在北方寒冷地區及多雨地區,如果外氣候條件對墻體產生侵蝕或有水分滲入(特別是對于多孔磚墻體材料和外墻施工質量不好的情況 下),可能因為滲水而破壞內保溫的作用。一般情況下,有機材料做內保溫存在火災時的煙塵毒害和強度過低的問題。就目前國家頒布的主流規范中都是為解決北方 寒冷地區的氣候條件而追求阻隔熱傳導性能而采用的有機材料體系,對這些體系的應用表明,有機類保溫材料技術體系更適用于外保溫的場合,由于外保溫體系形成 的隔絕層對建筑外墻具有很好的保護作用,如果施工質量良好,對于建筑墻體的耐久性具有良好作用,反之如果施工質量有問題,則帶來的問題不僅是保溫體系失 效,而且會造成建筑外裝飾層破壞及脫落,有可能危及公共安全。
四 不同氣候區和不同經濟發達程度對建筑保溫體系的選擇影響
中國幅員廣闊,氣候條件變化大,地方原材料體系先差萬別,特別 是經濟發達程度不一,商品房房價從每平米一千元到數萬元,為應對這種情況必須發展各種不同的建筑保溫體系,而不能依靠簡單的幾個規范體系來服務當前的建筑 保溫市場。
我們認為在在冬冷夏熱地區和冬暖夏熱地區由于保溫體系需考慮夏 日空調節能與冬天取暖節能的平衡,需要增大隔熱材料的熱惰性,同時考慮到南方多雨氣候給建筑外保溫層帶來的耐久性破壞作用(干濕循環和溫度變化)需增加材 料的力學性能(抗拉強度和韌性),為此可以調整材料的導熱系數。同時對經濟不發達地區,特別是廣大農村和普通商品房(房價5000元/m2以下)應盡量使 用當地原料以節約成本,同時施工工藝應該簡易可行,容易控制質量。
以成都地區的氣候為標準,我們認 為無機建筑保溫砂漿內外雙層抹灰應該大力推廣。
無機保溫沙漿是目前市場上一種新型保溫材料,無機保 溫砂漿的主要的技術特點:1、 無機保溫沙 漿有極佳的溫度穩定性和化學穩定性:無機保溫砂漿 材料保溫系統系由純無機材料制成。耐酸堿、耐腐蝕、不開裂、不脫落、穩定性高,不存在老化問題,與建筑墻體同壽命。2、 施工簡便,綜合造價低:無機保溫砂漿材料保溫系統可直接抹在毛坯墻上,其施工方法與水泥砂漿找平層相同。該產品使用的機械,工具簡單。施工便利,與其他保溫系統比較有明顯的施工期短、質量容易控制的優勢。3、 適用范圍廣,阻止冷熱橋產生:無機保溫砂漿材料保溫系統適用于各種墻體基層材質,各種形狀復雜墻體的保溫。全封閉、無接縫、無空腔, 沒有冷熱橋產生。并且不但做外墻外保溫還可以做外墻內保溫,或者外墻內外同時保溫,及屋頂的保溫和地熱的隔熱層,為節能體系的設計提供一定的靈活性。4、 綠色環保無公害:無機保溫砂漿材料保溫系統無毒、無味、無放射性污染,對環境和人體無害,同時其大量推廣使用可以利用部 分工業廢渣及低品級建筑材料,具有良好的綜合利用環境保護效益。5、 強度高:無機保溫砂漿材料保溫系統與基層粘結強度高,不產生裂紋及空鼓。這一點在國內所有的保溫材料相比具有一 定的技術優勢。6、 防火阻燃安 全性好,用戶放心:無機保溫砂漿材料保溫系統防火不燃燒??蓮V泛用于密 集型住宅、公共建筑、大型公共場所、易燃易爆場所、對防火要求嚴格場所。還可作為放火隔離帶施工,提高建筑防火標準。7、 熱工性能好:無機保溫砂漿材料保溫系統蓄熱性能遠大于有機保溫材料,可用于南方的夏季隔熱。同時其導熱系數可以達到0.07 W/m.K以下,而且導熱性 能可以方便地調整以配合力學強度的需要及實際使用功能的要求,可以在不同的場合使用,如地面,天花等場合。8、 防霉效果好:可以防止冷熱橋傳導,防止室內結露后產生的霉斑。9、經濟性好
如果采用適 當配方的無機保溫砂漿材料保溫系統取代傳統的室內外批蕩雙面施工,可以達到技術性能和經濟性能的最優化方案
五 ?;⒅闊o機保溫系統的主要技術特點
?;⒅闊o機保溫系統以?;⒅楦苫毂厣皾{為保溫層,在保溫層面層涂抹一層具有防水抗滲、抗裂性能的抗裂砂漿,與 保溫層復合形成一個集保溫隔熱、抗裂、防火、抗滲于一體的完整體系。該系統不僅具有良好的保溫性能,同時具有優異的隔熱、防火性能且 能防蟲蟻噬蝕,屬新型建筑保溫材料,目前在國內屬于推廣階段。新近推出的國家標準GB/T 20473-2006為無機保溫砂漿的推廣打 開了新的空間。
成都齊保溫材料工程公司從2005年起獨立研究開發了?;锌瘴⒅楸厣皾{,推出了市場急需的,以國內可大量工業生產的原料為基礎的無 機輕集料保溫砂漿。產品性能見表格。這種產品除了在新建建筑的建筑保溫方面的應用取得良好效果外,還具有在既有建筑節能改造方面具有廣闊的應用優勢,同時 在南方多雨地區做為加氣混凝土的保溫型表面粘結砂漿也有很大的應用前景。
輕骨料?;⒅槭且环N無機物玻璃質礦物材料,是由火山巖粉碎成礦砂,經過 特殊膨化燒法加工而成,產品呈不規則球狀體顆粒,內部為空腔結構,表面呈玻璃化封閉狀態,封閉度有一定變化,理化性能穩定,具有質輕、隔熱防火、耐高低 溫、抗老化等優良特性??刹糠痔娲勖夯移?、玻璃漂珠、普通膨脹珍珠巖、聚苯顆粒等諸多傳統輕質骨料在不同制品中的應用,是一種環保型高性能無機輕質絕 熱材料。?;⒅榈娘@微照片見圖。
表1性能指標(成都齊能企業標準)
項 目
指 標
W(內外墻面)
F(地板)
濕表觀密度,kg/m3 ≤
680
800
干表觀密度,kg/m3
260-350
350-450
導熱系數,W/(m·K) ≤
0.07
0.1
蓄熱系數,W/(m2·K) ≥
0.8
0.8
抗壓強度,kPa ≥
300
700
壓剪粘結強度,kPa ≥
100
200
線性收縮率,‰ ≤
3
3
吸水率,% ≤
15%
10
初凝時間,min ≥
120
120
終凝時間,min ≤
240
240
軟化系數 ≥
0.7
0.7
放射性 內輻射IRa ≤
1.0
1.0
外輻射Iγ ≤
1.0
1.0
燃燒性能
A級
A級
無機保溫砂漿雙層抹灰 的熱工學分析:
為滿足相關國家建筑節能規范的要求,在冬冷夏熱地區通常建筑外保溫墻體保溫體系采用2.5—3.0厘米膠粉聚苯顆粒保溫 體系或2.0厘米EPS苯板薄抹灰保溫體系, 如果粗略地假設表面抗裂防水層相同,按照導熱性能的分析可以得出:
保溫砂漿與膠粉聚苯顆 粒對比:R=δ/λ= 2.5/0.06=δ/0.07
δ=2.91厘米
保溫砂漿與EPS苯板對比:R=δ/λ= 2.0/0.04=δ/0.07
δ=3.50厘米
可見僅就導熱性能分析,3-3.5厘米的無機保溫砂漿可以符合國家的建筑節 能規范,但保溫層的熱惰性指標大為改善,這對冬冷夏熱地區的雙季作用具有重要意義。但如果采用這種厚度的內保溫施工可能占用室內有效使用面積,同時難以克 服建筑墻體水汽滲透對室內保溫層的破壞;如果單純采用外保溫,則可能因為厚度帶來的力矩使得體系的受力狀態惡化,影響外保溫及裝飾層的耐久性。解決這個問 題的有效方法是:工藝上采用1.5厘米室內無機保溫砂漿抹灰+墻體+2.0厘米室外無機保溫砂漿抹灰的工藝,可以在滿足相關國家節能設計規范的前提下,大 大提高墻體的熱工性能(傳熱系數K,熱惰指數D 同時滿足),避免了內保溫厚度過大的缺陷,降低了建筑墻體重量,同時依靠外保溫隔熱防水體系大大改善墻體的耐環境腐蝕能力,延長建筑圍護構造壽命。如果計 算傳統抹灰砂漿的人工及材料損耗,保溫層的實際成本可以具有相當的市場競爭力。
初步計算表明根據成都地區目前的市場成本水平,每平米70元的施工價格可以 為市場提供一個優異的技術產品選擇方案。
四 結論:及中西部不發達地區的非高檔商品房建筑保溫體系優化方案:無機保溫砂漿內外雙層抹面
通過初步的分析和部分工程實踐研究,我們提出:
1. 針對當前建筑業技術發展水平要在全國范圍內強制推行外保溫勢必留 下一大批工程質量嚴重不合格的項目,結果是欲速而不達,應該根據不同的建筑氣候分區當地經濟發展水平確定適合當地建筑市場的保溫技術體系,不能以膠粉聚苯 顆粒的部分工程質量例證否定內保溫技術體系。在冬冷夏熱地區和冬暖夏熱地區和經濟不發達地區,特別是廣大農村和普通商品房(房價5000元/m2以下),建筑內保溫也是一個可行的技術方案。建筑內保溫的主要優勢是體系施工安全,人工及管理成本相對低廉。 保溫效果兼顧冬天采暖與夏天制冷兩方面。但采用內保溫體系時對建筑墻體的施工質量應作出相應要求。
2 由于消防標準的要求,適合做內保溫的技術體系基本上屬于無機材料體系(如果采用有機材料體系,其防火處理可能導致不可承擔的價格上升),無機建筑內保溫體 系可以分成石膏系和水泥系兩大類。隨著國家建筑保溫砂漿標準(GB/T 20473-2006)的頒布,大規模推廣無機保溫砂漿的條件已經成熟。根據該標準的規定,無機保溫砂漿分為I(W) II(F) 兩種類型。 I型適合建筑內外墻面,II型適合地板面及屋頂的保溫(其指標與成都齊能公司企業標準基本符合)。成都齊能保溫材料工程有限公司已經開發了以上產品并有了 50000平米的工程應用實例。
3 根據以上分析,我們提出在中西部欠發達地區推廣無機保溫砂漿雙層建筑保溫體系:
對 冬冷夏熱地區或冬暖夏熱地區可采用無機保溫砂漿取代傳統批蕩內抹灰施工做保溫層,為提高節能效果可同時進行無機保溫砂漿室外施工,以使冬天保溫和夏天隔熱 達到最佳平衡節能效果,根據不同的經濟發展水平,體系造價大約在40-70元范圍,但其耐久性,綜合熱工性能及施工安全性能均好于苯板體系及膠粉聚苯顆粒體系。標簽: 砂漿