水泥基材料裹覆保溫板在老舊小區改造中的應用研究

檀春麗，劉佳

[1.奧來國信（北京）檢測技術有限責任公司，北京 101318；2.北京建筑材料檢驗研究院有限公司，北京 100041]

0 引言

既有建筑節能改造工程施工環境復雜，施工改造與居民生活、工作和社會活動交雜在一起，互相影響、互相制約。施工現場沒有專門用于堆放保溫材料的場地，只能分散放置于待施工的樓房周圍，無法隔絕火源。外保溫材料在其堆放、施工及竣工后等3個階段都可能存在火災安全問題，一旦在施工過程中發生火災，造成的損失將會是非常慘痛和巨大的。堆（碼）放的保溫材料、施工過程中和竣工的外保溫系統發生火災的案例如圖1所示。

從防火安全角度考慮，使用燃燒性能等級A級的保溫材料相較而言是最安全的，但目前A級保溫材料供不應求，性價比也不是最高，所以將燃燒性能等級B1級保溫材料使用水泥基材料進行六面裹覆，使保溫材料與火源進行一定程度上的隔絕，既可以大大降低施工現場發生火災的風險，又可以降低使用成本，符合市場需求。

圖1 堆（碼）放的保溫材料、施工過程中和竣工后的外保溫系統發生火災

1 標準的立項背景

綜合北京市住建委相關政策及北京“十二五”和“十三五”期間老舊小區綜合改造外保溫材料應用情況，復合聚氨酯和復合酚醛泡沫2種燃燒性能為B1級的保溫材料占比超過70%，占絕大多數。此類材料在應用于老舊小區節能改造工程時，應使用無機不燃材料進行六面裹覆。但用無機不燃材料六面裹覆的保溫板檢測無依據標準，材料檢測多數依據芯材標準檢測，造成工程檢測爭議較大。為了適應市場需要，一些生產單位以制定的企業標準進行檢測，試驗方法和技術指標等方面差別很大，工程和產品質量控制也存在一定的隱患。

目前產品在應用中突出存在的問題有：

（1）水泥基材料六面裹覆保溫板在進行檢測時，其復合層是否去除；去除復合層，可能會對芯材產品性能造成不利影響；如果不去除復合層，存在無標準可依。

（2）目前關于復合保溫板標準指標存在一定的差異性，如《北京市老舊小區綜合改造外墻外保溫施工技術導則（復合硬質酚醛泡沫板做法）》中氧指數指標值≥37%，GB/T 20974—2014《絕熱用硬質酚醛泡沫制品（PF）》中氧指數指標值≥38%。

（3）水泥基材料六面裹覆保溫板屬于成品還是半成品，行業中存在爭議。

鑒于B1級保溫材料經水泥基材料六面裹覆后，有利于預防施工現場發生火災，從政策上也是鼓勵老舊小區改造使用B1級保溫材料時進行六面裹覆。2019年12月中國建筑材料聯合會團體標準T/CBMF 88—2020《水泥基材料裹覆保溫板》立項。2020年1月標準編制組成立，開始進行廣泛的市場調研，向行業內專家廣泛征求意見，收集了大量相關產品標準、地方標準、相關法規、施工技術規程等文件，初步確定了標準編制工作計劃，制定了驗證試驗方案，同時面向社會廣泛征集驗證試驗的樣品。2020年3月，標準立項申請獲得通過。經過1000余組驗證試驗、10余次編制組內部討論會、征求意見的反饋，最終形成標準送審稿。2020年7月，該標準順利通過標準審查會的審查，并于2020年9月24日正式實施。

2 標準指標的研究

經過對老舊小區節能改造工程質量問題分析發現，外墻外保溫系統工程質量問題主要有以下幾個方面。

2.1 外墻外保溫系統脫落

在外保溫系統施工完成經過一段時間后，由于大風或降雨，可能引起復合板大面積脫落，部分復合板的復合層被剝離（見圖2）。

圖2 外墻保溫板脫落案例

相對于有機類保溫板“裸板”而言，裹覆保溫板與粘結材料相容性更好。為防止因裹覆保溫板自身抗拉強度不足造成外墻脫落的情況發生，需對其垂直于板面方向的抗拉強度指標進行控制。經過比對大量產品標準（見表1），PU型裹覆保溫板垂直于板面方向的抗拉強度指標可統一設定為≥0.10 MPa。PF型和TEPS型產品涉及的各標準指標值不一致，通過驗證試驗（見表2）可以發現：PF型有2組樣品垂直于板面方向抗拉強度＜0.10MPa。考慮到PF型材料脆性較強、吸水率高、易開裂，產生脫落的風險較大，需進行嚴格限制，故統一將垂直于板面方向的抗拉強度指標設定為≥0.10MPa。

表1 相關標準對垂直于板面方向抗拉強度的指標要求

表2 垂直于板面方向的抗拉強度驗證試驗結果

此外，裹覆保溫板外覆的水泥基裹覆材料密度較大，如果生產企業為了通過燃燒性能等級測試而加厚裹覆層厚度，那么單塊樣品自重過大，不僅給施工操作帶來困難，也增大了脫落的風險，因此需限制水泥基材料裹覆層的厚度。選擇相同廠家、相同密度、相同芯材厚度（50 mm）、不同裹覆厚度的PU型樣品按照GB 8624—2012《建筑材料及制品燃燒性能分級》進行燃燒性能等級試驗（見表3）。

表3 相同廠家、相同密度、相同芯材厚度、不同表面裹覆層厚度PU樣品的燃燒性能等級

由表3可以看出，對于同種芯材，去除自然表皮后，燃燒增長速率指數增大，但600 s的總放熱量變化不大。隨著裹覆面層厚度增大，燃燒增長速率指數逐漸降低，600s的總放熱量有所降低。綜合全部數據可得，六面裹覆對燃燒性能的影響是有利的，0.5 mm厚裹覆層就可以起到明顯的阻燃效果，當裹覆層厚度為2.0 mm時，阻燃效果較“裸板”有顯著提升，可以認為裹覆層2.0 mm以內就能夠有效降低材料堆放和施工時火災隱患。因此，標準一般要求中規定“裹覆保溫板的單面裹覆層厚度不宜大于2.0 mm”，同時在技術要求中規定裹覆層單位面積質量≤10 kg/m2，用以限制裹覆層厚度，防止產品自重過大引起脫落。

2.2 酚醛保溫板開裂

經過走訪調研發現，在使用酚醛復合保溫板的老舊小區節能改造工程中，存在使用錨栓將保溫板固定于墻面時錨栓周圍的酚醛保溫板破壞，甚至出現貫穿整板的裂縫現象（見圖3）。

圖3 貫穿裂縫及錨栓附近保溫板破壞

酚醛保溫板產生裂縫或破壞的原因主要為：酸性強、脆性大、強度低、彎曲變形小、尺寸穩定性差、吸水率大等。酚醛泡沫酸性過強，會與保溫系統其他材料發生酸堿界面反應，在施工后會給外墻外保溫系統帶來安全事故；彎曲變形小，則意味著柔韌性低、脆性大，容易破碎，因此吸收內應力和釋放變形的能力均較差，使用時易斷裂破壞，從而引起開裂而使外部液態水進入酚醛板；而酚醛板的吸水率較其他類型保溫板高，吸水的酚醛板干燥后質量降低，降解粉化現象也會加劇，其強度會降低，粘結性能會受到影響，并會影響到酚醛板的保溫性能，更進一步的導致酚醛板破壞，極易造成保溫層大面積脫落或者開裂，嚴重影響工程質量。

為了避免這類由于材料自身缺陷造成的質量問題發生，需要對材料性能做出限制，保證此類保溫板的物理性能能夠滿足既有建筑節能改造工程的需求。因此，針對PF型裹覆保溫板，對其pH值、彎曲變形、吸水率均提高了限制要求。遼寧省住房和城鄉建設廳發布的DB21/T 2171—2013《酚醛泡沫板外墻外保溫技術規程》標準中，對酚醛泡沫板pH值的技術指標要求為≥4.0。根據此標準，通過與多家酚醛制品生產企業溝通交流，了解到企業目前可以達到該生產技術水平。為進一步督促生產企業提高產品質量及發展生產技術，從而提高既有建筑節能改造工程質量，設定T/CBMF 88—2020中PF型、TEPS型產品pH值≥5的要求。彎曲變形指標引用CECS335—2013《酚醛泡沫板薄抹灰外墻外保溫工程技術規程》和DB11/T 584—2013《保溫板薄抹灰外墻外保溫施工技術規程》標準，規定PF型產品彎曲變形≥4 mm。PF型體積吸水率技術指標要求從嚴設定為≤5%。TEPS型裹覆保溫板芯材體積吸水率技術指標要求定為≤4%。

2.3 外保溫系統出現裂縫或凹陷

在老舊小區節能改造工程中常見問題還有：施工后，墻體外保溫系統出現裂縫或凹陷，如圖4所示。產生裂縫或凹陷的主要原因有：產品尺寸穩定性比較差，用于外墻外保溫工程中，在急冷急熱的條件下板材易發生變形，出現體積增大或縮小現象，可能出現擠壓脫落，也可能出現保溫板翹曲、凹陷或者空鼓，而面層也易出現開裂現象，液態水就會侵蝕進入保溫層，而經過冬夏季節輪換，如果保溫板大量吸水，到了冬天就會結冰，從而使得保溫板開裂，同時還會破壞砂漿粘結層，嚴重影響系統粘結強度，導致保溫系統開裂、脫落。此外，TEPS型產品在生產過程中會使用無機膠凝改性添加材料對聚苯基材進行改性，其中氯氧鎂水泥、硫氧鎂水泥等氣硬性材料由于價格低廉且能夠提高產品性能，而被部分生產企業使用。但此類氣硬性材料在產品應用于外墻保溫系統后，極易因干燥收縮過大而產生開裂。

圖4 施工后墻體外保溫系統出現裂縫

因此，T/CBMF 88—2020將PF型裹覆保溫板的尺寸穩定性技術指標要求從嚴設定為≤1.0%。TEPS型裹覆保溫板的尺寸穩定性技術指標要求≤0.8%。同時，為保證復合層與芯材相容性，T/CBMF 88—2020增加對復合層外觀質量的要求，即經過（70±2）℃、48 h后，復合層應無龜裂、起皮現象。在標準的一般要求中，規定保溫板裹覆材料以及保溫材料的無機膠凝改性添加材料均不應使用氯氧鎂水泥、硫氧鎂水泥等氣硬性材料。同時，為防止生產企業違規使用此類材料，標準中增加水溶出物含量試驗。經過驗證試驗（見表4），確定TEPS型產品的水溶出物含量≤3%。

表4 水溶出物含量試驗驗證結果

2.4 燃燒性能

T/CBMF 88—2020中術語和定義3.1對“水泥基材料裹覆保溫板”規定是以遇火后無熔融滴落物積聚且陰燃性能合格的保溫材料為芯材。首先是芯材陰燃性能合格，有些保溫板芯材受熱分解后能產生剛性結構的多孔碳的固體物質，此類物質在接觸到熱量足夠高的熱源時，易發生陰燃現象。陰燃現象發生時，由于無明火、產煙量小，很難在火災初期被及時發現，且當相對封閉的陰燃空間有新鮮空氣進入時，在空間內會形成可燃混合氣體，進而發生有焰燃燒甚至導致爆炸，這種由陰燃向爆燃的突發性轉變十分危險，存在安全隱患。所以，使用陰燃性能合格的芯材是水泥基材料裹覆保溫板可以應用于既有建筑節能改造工程的必要條件之一。陰燃性能試驗方法參照了GB/T 29416—2012《建筑外墻外保溫系統的防火性能試驗方法》和DB11 381—2016《既有居住建筑節能改造技術規程》標準中的相關內容。經過驗證試驗，確定陰燃性能指標值為：24 h試驗周期內，試件中心溫度不大于600℃。此外，規定遇火后應無熔融滴落物集聚，這是因為，熔融滴落物集聚易成為新的點火源，造成更大的火災風險。

在T/CBMF 88—2020中一般規定5.1保溫板芯材燃燒性能等級應達到GB 8624—2012中規定的B1級，這是因為依據GB 50016—2014《建筑設計防火規范（2018年版）》規定，建筑高度大于27 m且不大于100 m的住宅建筑和建筑高度大于24 m且不大于50 m的非住宅和人員密集場所建筑，可以使用不低于燃燒性能等級B1級的保溫材料，但禁止使用燃燒性能等級為B2級的保溫材料。目前需要進行節能改造的既有建筑，建筑高度大多數不超過100 m，使用燃燒性能等級B1級的保溫材料，符合建筑設計防火規范要求，而且與使用燃燒性能等級A級的保溫材料相比，成本更低。將此類芯材進行水泥基六面裹覆，可以在保障經濟效益的基礎上，保障節能改造工程材料存放和施工安全。產品在進行六面裹覆后，由于在一定程度上隔絕了熱源，有利于降低燃燒時放熱量，經過本編制說明中5.2.3節的驗證試驗，確定除燃燒性能等級滿足B1級指標要求外，增加指標值：600 s總放熱量≤7.5 MJ，以更進一步保障消防安全。

此外，T/CBMF88—2020要求此類產品在燃燒過程中，不應出現受熱出現融化收縮現象，遇火后應無熔融滴落物。這是因為，受熱后融化收縮會造成外保溫系統脫落，存在安全風險，熔融滴落物易成為新的點火源，造成更大的火災風險。

3 結語

中國建筑材料聯合會團體標準T/CBMF 88—2020的發布和實施，為完善既有建筑節能改造驗收提供了產品標準依據，也為既有建筑節能改造用水泥基材料裹覆保溫板的生產和使用提供了指導和規范依據，降低了施工和監管風險。