常用建筑保溫材料研究

【摘要】：本文從近年來頻繁發生的高層建筑火災事故談起，概述了現有建筑保溫材料的性能和不足，指出了建筑保溫材料未來的發展方向。

【關鍵詞】：保溫材料；高層建筑火災

發展高性能建筑圍護結構保溫材料是實現建筑節能的關鍵。然而近年來，國內幾起因保溫材料發生的重大火災事故已經讓人們清楚地意識到，推廣應用具有良好防火性能房屋建筑外墻保溫材料已經勢在必行，在保溫材料的研發和墻體保溫系統的設計過程中，必須將安全與節能、防火與保溫放在同等重要的位置。

1.火災頻發對建筑材料提出了更高要求

近年來，高層建筑火災事故頻繁發生，究其原因，不合格的建筑保溫材料是導致火情事態快速蔓延和惡化的重要因素，以致造成了不可挽回的巨大財產損失和人員傷亡。

事故案例1：央視大火案。2009年2月9日晚，在建央視新臺址園區文化中心發生特大火災事故，大火持續六小時，造成直接經濟損失近兩億人民幣。在案發后的原因分析里面，其中有兩條涉及到建筑材料的問題，一方面就是所用保溫板的生產廠家進行違規生產，所銷售的產品質量嚴重不合格，不能起到阻燃作用；另一方面就是相關質量監管部門未能貫徹落實國家安全生產等法律法規，對該工程中使用不合格保溫板問題監管不力。

事故案例2：上海大火案。2010年11月15日，上海市中心膠州路靠近余姚路附近的一座約30層的公寓樓發生大火。本次火災事故共造成58人死亡，近百余人因不同程度傷情被送往醫院救治，房屋直接經濟損失近5億。在本次事故的原因分析中提到，外墻面結構由鐵質腳手架、綠色塑料過濾網、泡沫、聚氨酯以及木板等組成，均為易燃物，可在短時間內形成密集火災。

事故案例3：沈陽大火案。2011年2月3日午夜正值除夕，東北第一高的首家白金五星級酒店沈陽皇朝萬鑫酒店突然發生火災，200多米高的大樓被大火吞噬。據了解，萬鑫酒店總投資近30億，是沈陽地標式建筑之一。本次事故的直接損失據央視報道為31億，間接損失可能更多。公安部消防局有關負責同志在接受新華社記者采訪時表示，燃放鞭炮是發生火災的誘因，而大火的強烈程度終歸究于起火樓房外立面上有大量易燃的聚氨酯泡沫保溫材料，是造成火災難以控制的重要原因之一。

通過以上案例可以看到，個別建筑保溫材料存在嚴重的火災隱患，甚至是助長火災的禍首，火災頻發對建筑材料提出了更高要求，保溫材料的防火性能已成行業的關注焦點。

2.現有建筑保溫材料的分類及特點分析

按照材料的成分來看，傳統的建筑保溫材料可分為有機建筑保溫材料和無機建筑保溫材料。

（1）有機建筑保溫材料

當前，常用的有機建筑保溫材料主要有膨脹聚苯板（EPS）、擠塑聚苯板（XPS）和聚氨酯類材料等。這些材料主要的特點就是高致密度、重量輕和保溫隔熱效果比較好，所以應用比較廣泛，但在實際中也暴露出諸多方面的問題，例如產生裂縫、耐久性以及防火性能差等。

裂縫是有機建筑保溫材料普遍存在的一個問題，產生的原因主要有溫度和風荷載兩個方面。就溫度來看，如果保溫層溫度超過70℃，有機建筑保溫材料極有可能產生不可逆轉的變形以至于開裂，同時，保溫層與抗裂砂漿具有明顯的導熱系數差，溫度變化的加劇如果超出抗裂砂漿承受臨界點也會造成開裂；風荷載導致開裂的主要原因在于，有機建筑保溫材料通常以點粘的方式鋪設在建筑物的表層，難以做到充實性密封，在風荷載的反復作用下，容易導致保溫層的脫落。

耐久性的問題主要是因為有機建筑保溫材料普遍具有易老化或粉化的特點，其理論壽命通常不超過30年，這與建筑的設計壽命通常為50年以上不匹配，以至于需要在中途進行保溫材料的更換，這將是一項耗資很大的工程。另外，由于當前的有機建筑保溫材料其原材料多來源于石油，所以在石油愈發匱缺的情況下，其使用也將會受到限制。

防火性能是重點需要解決的問題，在近年來火災頻發的情況下，顯得更為迫切。EPS和聚氨酯類材料均是可燃或易燃材料，即使有阻燃劑的存在，也未必能達到阻燃的標準，未從根本上解決防火性能低下的問題。同時，絕大多數有機材料都易在高溫條件下軟化，且在火災發生以后，其帶火滴液可導致火勢擴散傳播，對施救形成更大阻礙。另外，有機建筑保溫材料的燃燒會伴隨大量有毒氣體的產生，也是對人員造成致命傷害的主要原因之一。

（2）無機建筑保溫材料

常用的無機建筑保溫材料分為三種：①自保溫墻體構成材料；②無機保溫纖維；③骨料型保溫砂漿。其共同優點有阻燃防火、可變形量小、不易老化、不消耗有機資源以及能與抹面良好結合等，缺點在后文分類說明。

自保溫墻體構成材料即是通常所說的泡沫和加氣混凝土等，具有輕質多孔的結構且隔音效果較好，但同時存在強度低承重不高、干燥收縮大、可粘連性差以及隔熱效果不如有機材料等缺點，特別在某些較寒冷地區，其節能效果難以滿足既定標準。

無機保溫纖維如巖棉、玻璃棉等雖然具有較好的保溫效果，但存在擠壓的情況下容易產生形變，對水的耐受性及防火溫度都很有限。

多數骨料型保溫砂漿其制作工藝就包括“燒”，是典型的不然材料，具有較高的耐候性、環保性和防火性能。例如復合硅酸鹽保溫砂漿，該材料是我國新近研發的一種無機復合保溫砂漿，其組成材料主要為無機膠結料、硅酸鋁、礦物填料、增強增粘組分以及輕骨料（如玻化微珠、陶砂等），具有和易性好、與墻面粘結牢固、表面平整等特點，其保溫性能一般且目前造價偏高。又例如膠粉聚苯顆粒漿料，它是一種復合有機材料的無機建筑保溫材料，具備了無機材料多方面的優點，如高強度、高粘連性、高抗裂以及造價低廉等，但其缺點也同樣表現為隔熱性能較有機材料差，同時其高容重和高致密性也對可加工性造成了影響。

3.房屋用建筑保溫材料未來的發展方向

通過以上對有機和無機兩種建筑保溫材料的分析，就防火性能來說，無機材料明顯優于有機材料。那么，是否要因為這個原因而放棄無機保溫材料的發展呢？答案是否定的。在能綜合解決絕大多數問題的新材料問世之前，以上兩種材料還是可以通過優勢互補地加以利用。比如在防火要求高的城市公共建筑和高層建筑就可多采用無機保溫材料，而在北方較嚴寒地帶，則可利用有機保溫材料來實現更高的節能效率。所以，房屋建筑保溫材料未來的發展方向可歸結為：一方面是研制出防火性能更好、更適于工程應用的有機保溫材料；另一方面是研制出更保溫節能和更具可加工性的無機保溫材料；當然也可以是加強兼具兩者優點摒棄兩者缺點的復合型保溫材料的研究。

參考文獻：

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