广东建材２００８年第１０期 研究与探讨 外墙外保温隔热材料的研究进展 任启芳 丁益 （安徽建筑工业学院材化学院料的组分、配制、保温隔热性能及其发展前景等。 先进建筑材料安徽省重点实验室） 摘 要：本文主要介绍国内外最新发展的几种具有代表性的外墙外保温隔热材料，简单分析不同材 关键词：保温隔热材料；外墙外保温；无机保温隔热材料；有机保温隔热材料 １前言 节能是涉及人类可持续发展和生存环境的大课题， 其战略目标不仅是要： 约有限的资源，造福子孙后代， 同时也是改善被能耗所污染的环境，使人类赖以生存的 环境得以改善。现代建筑要消耗大量的能源，建筑节能 １０月１日，国家建设部颁布了《夏热冬冷地区居住建筑 节能设计标准》昭］，本标准的基本目标是：在我国的夏热 冬冷地区改善居住建筑室内热环境质量，同时提高能源 利用效率，２００５年国家在重点城镇开始节能改造。 墙体既要作为维护结构又要具有节能效果，因而对 墙体材料的要求就比较高，单一种类的材料很难满足上 述要求，因此对于墙体材料的选择趋向于选择复合材 料。作为复合材料能同时具备几种单一材料的性能同时 还有其独特的性能，因而复合墙体被广泛的应用。复合 是近年来世界建筑发展的一个基本趋向，也是当代建筑 科学技术的一个新的生长点。 １９８６年国家建设部颁发了《民用建筑节能设计标 准》 ］，其后又将此标准的指标进一步提高。在实施建筑 节能标准以前，我国历年建造的住宅面积近８Ｏ亿平方 墙体…般用砖或钢筋混凝土等作为承重墙，并与绝热材 料复合；或者用钢或钢筋混凝土框架结构，用薄壁材料 米。１９９６年７月，《民用建筑节能标准（采暖居住建筑部 夹以绝热材料作墙体。目前，我国节能住宅的外墙保温 分）》 颁布实行。《标准》以我国２Ｏ世纪８０年代的住宅 能耗为基准，要求新建居住建筑节约采暖能耗５０％。其 分为外墙内保温、外墙夹心保温、外墙外保温及墙体白 中３０％依靠提高建筑围护结构的保温性能来实现。在建 筑围护结构中，墙体在采暖能耗中所占的比例最大，约 占总能耗的３２．１％￣３６．２％。因此，如何改善墙体的保温 性能成为重中之重。从２０００年起，对采暖区热环境差或 能耗大的原有建筑的节能改造工作已经开始，２００１年 保温四种保温形式 。］。外墙外保温是建设部倡导推广的 主要保温形式，其保温方式最为直接，效果也最好，是我 国目前应用最多的一项建筑保温技术。 在复合墙体中，大多采用外墙内保温或外墙外保温 两种形式。节能技术发展的初期，内保温技术为推动我 ）：５８—６３ 加发泡倍率，改善发泡层形貌和基材的时间背温曲线， ［Ｊ］．建筑材料学报，１９９９，２（１增强炭化层强度，消除膨胀过程中生成的气味和烟雾。 （２）通过对ＥＧ儿个物理性能对防火性能的各自影响 分析，粒度影响ＥＧ的分散和其他助剂之间的相互作用， ｌ２］Ｓ．Ｄｕｑｕｅｓｎｅ，Ｓ．Ｍａｇｎｅｔ，Ｃ．Ｊａｍａ，ｅｔ ａ１．Ｔｈｅｒｍｏｐｌａｓ— ｔｉＣ ｒｅｓｉｎｓ ｆｏｒ ｔｈｉｎ ｆｉｌｍ ｉｎｔｕｍｅｓｃｅｎｔ ｃｏａｔｉｎｇｓ ｔｏｗａｒｄｓ ａ ｂｅｔｔｅｒ ｕｎｄｅｒｓｔａｎｄｉｎｇ ｏｆ ｔｈｅｉｒ ｅｆｆｅｃｔ ｏｎ ｉｎｔｕｍｅｓｃｅｎｃｅ 粒度小的防火性能好：起始膨胀温度与基质树脂的熔融 过程和防火助剂的化学分解协同作用密切，起始膨胀温 ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ［Ｊ］．Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｓｔａｂｉｌｉｔｙ，２００５ （８８）：６３—６９ ［３］席发臣，陈小庆，裴国龙．水性环氧涂料的研究．试验研究与应 度为１５０℃是较为合适的；膨胀体积影响涂层的防火性 用，２００６（５）：１４—１７ 能和最终炭化层的高度，但是膨胀容积和防火性能的关 ［４］刘国钦，周敏．钢结构防火涂料及发展．攀枝花学院学报， 系没有前两种因素影响大。确定了最适于环氧基防火涂 １５０℃、膨胀容积１８０ｍｌ／ｇ。● ２００２，１９（６）：５ ７ 料的可膨胀石墨的种类为０．１８ｍｍ、起始膨胀温度 ［５］张龙，王建祺．新型无卤可膨胀石墨防火涂料［Ｊ］．北京理工 大学学报，２００１，２１（５）：６４９—６５２ ［６］刘学军，付若愚，成才军等．可膨胀石墨在膨胀型钢结构防 【参考文献】 ［１］王国建，张小翠，汪新民．乳液型膨胀防火涂料的研究（Ｉ） 火涂料中的应用［Ｊ］．精细化 ，２００５，２２（５）：３２９—３４１ ［７］～［１０］略 一２５— 研究与探讨 广东建材２００８年第１０期 国建筑节能技术迅速起步起到了应有的历史作用，但外 树脂与异氰酸酯反应构成聚氨酯主体，由异氰酸酯与水 墙内保温存在以下弊端： （１）保温隔热效果差，外墙平均传热系数高； （２）热桥保温处理困难，不易处理出现结露的现象； （３）占用室内使用面积； （４）不利于室内装修，包括重物钉挂困难等； （５）不便于现有建筑的节能改造； （６）保温层易出现裂缝。 而外墙外保温却有内保温所不具备的的优点： （１）适用范围广； （２）保护主体结构，延长建筑物的寿命。采用外墙外 保温方案，由于保温层置于建筑维护结构的外侧，缓冲 了由于温度变化导致的结构变形产生的应力，避免了 雨、雪、冻、融、干、湿循环造成的结构破坏，减少了空气 中有害气体紫外线对维护结构的侵蚀； （３）基本消除了“热桥”的影响； （４）使墙体潮湿情况得到改善； （５）有利于保持室温稳定； （６）有利于提高墙体的防水和气密性； （７）便于ｌＥｌ建筑物的节能改造； （８）增加房屋的使用面积。 基于国家对节能利废、改善人居环境、实现生产的 良性循环和国民经济可持续发展的新要求，保温隔热 材料发展趋势将是向着轻质、高强、高效保温和良好防 火性能的方向发展。本文主要简单介绍国内外新近发展 的几种外墙外保温隔热材料，并简单介绍它们的生产工 艺、性能指标和优缺点。 ２有机保温隔热材料 ２．１聚苯乙烯泡沫塑料 用于建筑保温隔热的聚苯乙烯泡沫塑料板，是以聚 苯乙烯树脂为基料，加入一定剂量的含低沸点液体发泡 剂、催化剂、稳定剂等辅助材料，经加热使可发性聚苯乙 烯珠粒预发泡，然后在模具中加热而制得的一种具有密 闭孔结构的硬质聚苯乙烯泡沫塑料板。其作为建筑保温 材料［４～，具有以下优点： （１）热导率小，保温性能良好； （２）密度小，减轻了结构载荷，有利于抗震； （３）降低工程造价，综合效益明显。 ２．２聚氨酯泡沫塑料 聚氨酯泡沫塑料是由含有羟基的聚醚树脂或聚酯 一２６一 反应产生Ｃ０ 气体，或用低沸点氟氯烃受热气化而成［６］。 聚氨酯泡沫塑料一般可分为：硬质泡沫塑料、软质泡沫 塑料、半硬质泡沫塑料以及特种泡沫塑料。其中聚氨酯 硬质泡沫塑料制品热导率低、质轻，广泛用作保温隔热 材料。 ２－３聚氯乙烯泡沫塑料 聚氯乙烯泡沫塑料是以聚氯乙烯树脂为基料，加入 发泡剂、稳定剂，经捏合、模塑、发泡而制成的一种闭孔 泡沫塑料。聚氯乙烯有软质和硬质两种。聚氯乙烯泡沫 塑料具有质轻，热导率小，吸水率低等性能，可用于房屋 建筑上保温、隔热、吸声和防震的材料。 ２．４脲甲醛泡沫塑料【 ０】 由尿素和甲醛生成二羟甲基脲，然后二羟甲基脲 缩合生成线性脲甲醛树脂。采用合成发泡剂溶液进行发 泡，能使发泡完全、均匀、疏松、发泡过程缓和，操作容易 进行，在催化剂存在下固化成型，再经过干燥而制成闭 孔结构的脲甲醛泡沫塑料。它无毒、阻燃、密度小、价格 低廉。可用做隔热保温材料、隔音材料。温度适应范围 宽、使用寿命较长、吸水率低、易清洗、不老化、施工方便 等优点。可广泛应用于建筑、交通运输、化工、等行业。 综上所述，泡沫塑料制品具有质轻、保温、隔热、吸 声等良好的性能（表１），在北方寒冷地区有较长的使用 历史。但是在外墙保温施工时，工序十分复杂，且有机材 料与砖墙结合困难，容易造成空鼓、脱落等事故隐患。而 且泡沫塑料制品抗老化能力差，使用寿命在２０年左 右，废弃材料造成‘白色污染”。 表１泡沫塑料制品的技术性能 种类 表观密度 热导率 抗拉强度 抗压强 吸水率 耐热性 ／（ｋｇ／ｍ。） （ｗ／（ｍ・ｋ）） （ＭＰａ） 度（ＭＰａ） ／％ ／℃ 聚苯 乙烯 ２１～２５ ０．０４７ ０．１０４４～ Ｏ．１３～ ０．０ｌ６～ ３５８ ７５ ．Ｏ．３４ ０．００４ 硬质聚 氯乙烯 ４５ ０．０４３ Ｏ．１８ ０．４０ ０．２ ８０ 聚氨酯 硬质 ３０～４Ｏ ０．０３７ Ｏ．２ ０．２４４ 脲醛 ｌ５ Ｏ０．０ｌ５～ ．Ｏ４ｌ ０．０２５ ３无机保温隔热材料 ３．１颗粒状材料 ３．１．１球形闭孔膨胀珍珠岩 传统膨胀珍珠岩为一种外形极不规则，表面有许多 广东建材２００８年第１０期 研究与探讨 孔洞、裂缝，凸凹 平和表面不连贯的粒状产品。这种结 以静态凝胶法生产以雪硅钙石为主的普通中温型硅酸 构特征使材料易碎，压缩比大，强度低，而且由于多孔， 钙制品，蒸压养护温度一般为ｉ００～Ｉ５０￣Ｃ，压力为 吸水率可以高达５００％，这些缺点大大影响产品的长期 ０．８１～１．４２ＭＰａ，最高使用温度为６５０℃，二是以动态水 寿命和保温质量。而球形闭孔膨胀珍珠岩的外形比较规 热合成法合成以硬硅石为主的高温型制品，即在水热 则，呈微球形，表面连续光滑，孔隙封闭。其表观密度为 合成的过程中不断搅拌使生成的针状的一次粒子团聚 ４０￣３００ｋｇ／ｍ。，常温下当表观密度为１８０ｋｇ／ｍ。时，热导 成球形的二次粒子然后加人纤维压滤成型烘干后即可 率＜０．０４６５Ｗ／（ｍ・ｋ），在高温时热导率为０．０５８～ 得到制品。 ０１．１７５Ｗ／（ｍ・ｋ），吸湿率小，吸水性大，表观密度８０～ 综上所述，简单的介绍了几种多孔性材料的工艺， ３００ｋｇ／ｍ。，吸湿率０．００６￣０．０８０％，而且表观密度越小吸 湿率越小、吸水越大。球形闭孔膨胀珍珠岩具有强度高、 吸水率低、砂浆流动性能优良、生产无环境污染等优点。 ３．１．２膨胀蛭石 蛭石是由黑云母、金云母、绿泥石等矿物风化或热 液蚀变而来，自然界很少产出纯的蛭石，而工业上使用 的主要是由蛭石和黑云母、金云母形成的规则或不规则 问层矿物，称之为 Ｌ业蛭石。膨胀蛭石的生产多采用焙 烧法，其生产工艺过程可包括破碎、筛分、烘干，焙烧和 速冷等工序。将蛭石去除杂质后，进行破碎，获得１～ ２ｍｍ的颗粒，筛去细粉，然后通过日晒或自然风干，将含 水量降至５％以下，置于干燥室内使用热力烘干，再进入 立窑或回转窑内焙烧膨化，焙烧温度一般在８５０～ ｌＯ００℃，时间为０．５～ｌｍｉｎ。膨化的蛭石立即进行冷却， 即得膨胀蛭石。膨胀蛭石具有耐热保温、保冷防冻和隔 音良好性能。表观密度３００ｋｇ／ｍ。，热导率０．１４Ｗ／（ｍ・ｋ）。 ３．２多孔性材料 ３．２．１加气混凝土 加气混凝土是以硅质材料（如砂、粉煤灰、铁尾矿 等）和钙质材料（如水泥、石灰等）为基本原料，加适量引 气剂和其他外加剂，经加水搅拌、发气膨胀、浇注成型、 预养切割、高温蒸养等工序形成的一种轻质多孔材料。 ３．２．２泡沫玻璃 按３０％粉煤灰、６５％碎玻璃、５％发泡剂配制泡沫玻璃 配合料，细度控制在０．０８ｒａｍ方孔筛筛余１０％，以２０～ ３０￣Ｃ／ｍｉｎ升温至１０００℃，发泡烧结５０ｍｉｎ，最后冷却即 可得到质量较好的泡沫玻璃。以粉煤灰、碎玻璃为原料 生产的泡沫玻璃，质轻，高强，保温隔热性好，应用范围 广泛，在不同温度、湿度下，仍能保持很好的使用功能， 同时还可以利用废玻璃和工业废渣，是一种很有发展前 途的保温隔热材料。 ３＿２＿３微孔硅酸钙 微孔硅酸钙作为保温材料主要有两种晶型，一是 技术性能详见表２。 表２多孔性材料技术性能 种类 表观密度 热导率 抗拉强度 特点 ／（ｋｇ／ｍ。） （ｗ／（ｍ・ｋ）） （ＭＰａ） 加气混凝土 ５００～７００ Ｏ１．５ 价廉，保温隔热 ．２５ 性能较好 泡沫玻璃 １６０ ０抗冻性、耐久性好，．０５８ ０．７ 易加工 ，但价格高 微孔硅酸钙 ＜２２０ ＜Ｏ０６２ ＞０．５ 保温性能较好，但 ．含一定有害物质 无机保温隔热材料除了上面介绍的两大类外，还有 纤维状材料，如石棉及其制品、矿渣棉（岩棉）及其制品 等，但因其结合性差、施工复杂、造价高且有害健康很少 用于建筑围护结构保温隔热。这里就不做详细的介绍。 ４结语 随着我国对建筑保温隔热材料性能要求的不断提 高，轻质多功能建筑材料的需求量不断增大，新型保温 隔热材料也将会越来越多。本文介绍的几种保温隔热材 料都是具有优良性能的高效保温材料。特别是那些具有 复合功能，生产过程节能利废，对环境无污染的保温隔 热材料应用前景将更加广阔。● 【参考文献】 ［１］苏超，蒋登高，王训道．建筑外墙外保温系统概述［Ｊ］．广西轻 ｒ业，２００６，５：５３ ５４ ［２］ＪＧＪ２６－－１９９５，民用建筑节能标准（采暖居住建筑部分） ［３］建筑外墙外保温技术导则［Ｍ］．北京：中国建筑 【业出版社， ２００６ ｌ４ＪＧａｇｎｏｎ Ｍ Ａ，Ａｄａｍｓ Ｒ Ｄ．Ｍａｒｋｅｔｉｎｇ Ｐｒｏｆｉｌｅ ｏｆ ｔｈｅ Ｕ． ＳＳｔｒｕｃｔｕｒａｌ Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ Ｐａｎｅｌ Ｉｎｄｕｓｔｒｙ Ｊ．Ｆｏｒｅｓｔ Ｐｒｏｄｕｃｔｓ Ｊｏｕｒｎａｌ，１９９９，４９（７）：３１～３５ ［５］涂逢祥，等．建筑节能技术［Ｍ］．北京：中国计划出版社， １９９６．４７ ［６］尹波，刘应，王玉霞．泡沫塑料在建筑： 能中的应用［Ｊ］．中国 塑料。２００４，１８（９）：１２～１６． ［７］～［ｉ７］略 ２７—