泡沫玻璃及其保溫系統在建筑節能領域應用的探討

陶婭齡　上海永麗節能墻體材料有限公司

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泡沫玻璃及其保溫系統在建筑節能領域應用的探討

陶婭齡上海永麗節能墻體材料有限公司

摘要：通過對比建筑材料性能指標，結合工程實踐，分析得出結論：泡沫玻璃將成為建筑節能材料的極佳選擇，并針對目前泡沫玻璃在建筑節能領域應用遇到的困難，提出了一些可行性建議。

關鍵詞：建筑節能；材料性能；泡沫玻璃

我國住宅建設的節能工作不斷深入，節能標準不斷提高，引進開發了許多新型的節能技術和材料，在住宅建筑中大力推廣使用。

1　新型建筑節能保溫材料—泡沫玻璃

泡沫玻璃是一種以廢舊玻璃為原料，經過粉碎磨細，添加發泡劑等材料，均勻混合成配合料，再將其置于特定模具中，經過熔融、發泡、退火，形成一種內部充滿均勻密閉氣孔型的新型無機保溫材料[1]。

1.1泡沫玻璃特點

泡沫玻璃被譽為節能工程的黑珍珠，它完全保留了無機玻璃的化學穩定性，具有防潮、防火、防腐的作用，加之玻璃材料具有長期使用條件下性能不劣化的優點，使其能在高溫、深冷、地下、露天、易燃、易潮以及有化學侵蝕等苛刻環境下穩定使用，被稱為綠色環保型絕熱材料。

1.2建筑用泡沫玻璃的研發

上海永麗節能墻體材料有限公司2004年承接國家建設部科技項目《建筑絕熱與吸聲裝飾泡沫玻璃規模化生產與應用技術研究》（項目編號04-02-180），率先將長期用于石油化工領域的泡沫玻璃應用于建筑節能領域，成功開發YL泡沫玻璃建筑保溫系統。2006年通過了國家建設部科技計劃（項目編號：04-02-180）驗收（建科驗字[2006] 第041號），全國范圍內率先制定了絕熱泡沫玻璃建筑節能應用圖集和相應的保溫系統施工工法（上海市市級工法）。

1.3永麗泡沫玻璃保溫系統

永麗泡沫玻璃保溫系統是一種采用YL絕熱泡沫玻璃板、YL專用粘結劑、耐堿玻璃纖維網格布、YL專用抹面砂漿、抗裂柔性耐水膩子等材料在現場成型的新型保溫系統。該保溫系統集墻體保溫、防火、抗裂、防蛀和裝飾功能為一體。系統適用范圍廣、工藝簡便合理、能滿足我國大部分地區不同氣候條件下的建筑節能施工要求。

泡沫玻璃保溫系統各材料之間匹配性是整個保溫系統成功應用于建筑節能保溫的關鍵。在最近幾年發現的泡沫玻璃保溫系統工程質量問題中，大多數是系統材料匹配性產生的問題，在多年的研究生產實踐中，上海永麗節能墻體材料有限公司對泡沫玻璃保溫系統各材料之間匹配性的研究與實踐一直處于國內領先地位，已經應用于數千個工程，無任何系統質量問題，說明系統的研發是成功的。

2　泡沫玻璃與其他材料的性能比較

目前，我國建筑節能保溫市場上推廣應用的保溫材料主要有發泡聚苯板(EPS板)、膠粉聚苯顆粒、擠塑聚苯板(XPS板)、聚氨酯、膨脹玻化微珠制品、無機保溫砂漿、巖棉、泡沫玻璃等，現就市場最常用的膨脹聚苯乙烯(EPS)、巖棉、無機保溫砂漿和泡沫玻璃進行比較分析。

從表中數據可以看出，保溫性能方面，EPS最佳，結合修正系數，巖棉和泡沫玻璃保溫性能相當，無機保溫砂漿最差；防火性能方面作為有機保溫材料的EPS最差；吸水率方面泡沫玻璃最好，無機保溫砂漿最差；抗壓強度方面無機保溫砂漿和泡沫玻璃較好，另外兩個保溫材料較差。

表1　4種常用保溫體材料的主要性能對比[2-5]

2.1有機保溫材料EPS的主要缺點

（1）使用EPS板的火災隱患問題。有機保溫材料火災事故越來越受到重視。2009年3月中央美術學院、2009年4月中國科學技術館新館、2010年11月上海膠州路教師公寓等火災事故，無—不與保溫材料有關。施工單位常說設計、使用的都是阻燃型的EPS板，事實是,經建設部的調查,作為墻體保溫的EPS板,實際應用中80%以上是非阻燃型的[5]。

（2）抗風壓特別是抗負壓不安全。體系存在整體貫通的空腔，正負風壓對保溫隔熱墻面進行擠或拉，易造成板縫處開裂，極端情況下負風壓還可能將保溫板掀掉。

（3）易變形造成墻面開裂。EPS板在晝夜和季節變化發生熱脹冷縮、濕脹干縮時會在板縫處產生集中應力，由于其本身的受力變形，必然發生徐變，長期的變形將導致受力的失衡引起墻面開裂。

（4）老化、粉化問題。作為有機物，EPS的老化降解只是個時間問題，縱然EPS不易老化，但EPS板系由聚苯顆粒受熱膨脹后在模具中擠壓粘連在一起的，在長期浸水及水蒸氣、氧化降解的作用下，聚苯顆粒從擠壓粘連狀態下分散出來，變為一個個獨立的顆粒，即粉化，故使用年限通常定為15 a，在70 a的房屋使用期內，需更換4次以上，保溫成本隨即增加。

2.2巖棉板的主要缺點

（1）巖棉吸水率偏高，保溫效果易受影響。

（2）巖棉的質量優劣相差很大。保溫性能好的密度低，其抗拉強度也低，耐久性比較差。

（3）巖棉對人體危害嚴重，存在著致癌問題。部分發達國家對巖棉的使用進行了嚴格限制，長期吸入巖棉塵可導致支氣管內膜炎和肺氣腫，接觸性皮炎等癥狀，從產業人員健康方面考慮，應嚴格限制使用。

2.3無機保溫砂漿的缺點

（1）保溫隔熱效果差。目前大多數企業為了節省技術資金，使用原材料供應商的簡單配方；再因為成本的限制，因而大多數保溫砂漿產品的干密度較高、導熱系數大，再加上施工可能不規范，保溫厚度不能得到保障，以及因玻化微珠的破碎導致的導熱系數進一步增大，實際所能夠達到的節能效果與設計要求相比將大打折扣。

（2）保溫砂漿的強度低。造成保溫砂漿強度低有多種原因；砂漿中引氣劑摻加量大，現場攪拌時間過長，產生大量氣泡造成干密度低和強度；砂漿生產時有機增強組分添加量太低或者根本沒有添加；砂漿施工時調班的稠度稀、加水量過大等。當砂漿的強度低不能滿足附著安全要求時，可能就需要采取進一步的修補措施，甚至會將已經施工的保溫層鏟除，造成材料、勞動力以及工期等的大量浪費。

（3）保溫層的吸水率高。這對于其保溫隔熱性能很不利，尤其是應用于可能經常受到水侵蝕的外墻面。

（4）保溫層厚度不夠。因導熱系數的不穩定造成設計上可能保溫厚度太薄。另外就是施工時候，由于人為因素等，很難保證保溫層厚度。

（5）使用憎水劑導致系統中材料不相容。在實際中，有過因使用憎水劑造成系統中界面的粘結強度很低，并由此帶來工程質量事故。

2.4泡沫玻璃應用優勢及劣勢

針對上述EPS、無機保溫砂漿和巖棉板各項缺點,泡沫玻璃保溫具有以下優勢:

（1）不燃性。泡沫玻璃的防火性能與鈉鈣硅酸鹽玻璃相當,屬A級不燃材料。

（2）粘貼的牢固性。泡沫玻璃板使用專用粘結劑直接粘貼在各種墻體(紅磚、混凝土、空心砌塊等)的找平砂漿層上，其線膨脹系數與找平層材料相當，再加上斷面毛糙的孔隙與砂漿形成鑲嵌構造，粘貼牢靠，耐久性好。

（3）抗老化性能。泡沫玻璃作為無機保溫材料,不存在老化分解問題,其耐久性超過建筑物主體。

（4）材料性能穩定，防水性好。玻璃本身不吸水,加上是閉孔構造,保溫用泡沫玻璃吸水率小于0.5%,不會因為吸水導致絕熱性能下降。

（5）環境安全性好，以無毒、無污染的無機材料為主，其生產、施工和干燥后的應用過程中不會對周圍環境產生不良影響。

當然，泡沫玻璃作為一種建筑保溫材料也有其不足，就是生產成本相對較高；大規模生產初期投資較大；生產工藝比較復雜，且產量提升較為緩慢。

綜上所述,泡沫玻璃保溫系統最大限度地保存了其他3種材料的優點的同時，基本克服了它們的缺點，泡沫玻璃應用于建筑節能保溫有著其他材料不可比擬的優勢。

3　泡沫玻璃及其保溫系統在建筑保溫市場上節能領域的困難及建議

3.1設計要求與泡沫玻璃性價比矛盾

目前在項目的設計中大多希望泡沫玻璃的導熱系數越低越好，對泡沫玻璃的導熱系數要求達到了≤0.045 W/（m·k）（25℃±2℃），從生產的角度來說，這個導熱系數是完全做到的，但是要求生產原材料使用全新玻璃，從價格、資源利用等方面綜合考慮，這樣的產品性價比非常低。多年的生產實踐、工程實踐，我們還是建議主張用廢舊玻璃生產導熱系數≤0.058 W/（m·k）（25℃±2℃）的泡沫玻璃。既符合發展循環經濟，建設節約型社會的要求又能保證建筑節能保溫的要求。

3.2修正系數在相關設計軟件中過高

2006年首次出版上海市建筑產品推薦性應用圖集《泡沫玻璃保溫系統建筑構造》開始，經過有關專家和部門的論證審核，確定泡沫玻璃修正系數在1.05，但目前有關的設計軟件中采用了1.20的修正系數，兩者存在較大的差異。

3.3屋面保溫材料假冒偽劣、以次充好現象時常發生

以上海地區為例，目前用于建筑墻體的泡沫玻璃節能保溫系統是需要備案的，所以以次充好、假冒偽劣產品基本是杜絕的。應用于屋面保溫時，泡沫玻璃是以部品件的形式供應的，不需要備案，就出現以次充好、假冒偽劣等現象，并有擴大的趨勢。我公司多次在工地上發現冒牌我公司產品的質量很差的泡沫玻璃，甚至有些工地使用黑色的發泡水泥充當泡沫玻璃，后果不堪設想。鑒于此，建議增加泡沫玻璃部品件也實施類似墻面保溫系統備案體系（現場核驗單）的備案制度。

3.4市場對泡沫玻璃保溫系統認知度不夠

泡沫玻璃保溫系統綜合成本是低的。從施工角度來說，施工簡便，有效減少施工成本。從長遠角度來說，對于工程項目來說總以項目驗收核算來計算成本，沒有考慮后期因為材料自身問題產生的后果，導致節能工程總成本高而保溫效果不達標。

4　結語

泡沫玻璃是一種性能優良的保溫材料，泡沫玻璃及其保溫系統，性能穩定，能與建筑物同壽命，是環境友好的綠色建材，值得應用推廣。

泡沫玻璃在建筑節能領域的應用還有很多困難，還有許多工作需要科研、設計、生產、施工等單位通力協作，以共同推動泡沫玻璃在建筑節能領域的應用。

參考文獻

[1]上海建科建筑設計院.YL絕熱泡沫玻璃保溫系統建筑構造[S].2013滬J/T-130.

[2]上海建筑建業市場管理總站.建筑節能工程施工質量驗收規程[S]. DGJ08-113-2009.

[3]國家質量監督檢驗檢疫總局.絕熱用巖棉、礦渣棉及其制品[S].GB/T 111835-2007.

[4] 上海建筑建業市場管理總站.無機保溫砂漿系統應用技術規程[S]. DG/TJ08-2088-2011.

[5] 國家工業和信息化部.泡沫玻璃絕熱制品[S].JC/T 647-2014.

[6] 孫德民.關于推廣應用苯板(EPS)外墻外保溫技術的三點質疑[J].遼寧建材,2008(9):28230.

節能信息與動態

Discussion over Foam Glass and Its Heat Insulation System Application in Building Energy Saving Field

Tao Yaling
Shanghai Yongli Energy Saving Wall Material Limited Company

Abstract:Through building materials performance index comparison, combined by engineering practices, the article concludes that foam glass will be the best choice for building energy saving material. Focused on some problem confronting foam glass in building energy saving, the article puts forward some feasible suggestions.

Key words:Building Energy Saving, Materials Performance, Foam Glass

DOI:10.13770/j.cnki.issn2095-705x.2016.02.006