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    發泡水泥保溫板——泡沫混凝土有望成為保溫材料首選

    放大字體  縮小字體 瀏覽次數: 發布日期:2013/8/29 11:42:14

    無機保溫材料呼聲日高
      近年來,以聚苯板為主材的建筑保溫體系存在的火災隱患、脫落隱患、耐久性、服役期后產生巨量垃圾等問題逐漸暴露 出來,業界呼吁淘汰泡沫聚苯、泡沫聚氨酯等有機保溫材料的聲浪日高。央視北配樓特大火災之后,這一呼吁聲浪更掀高潮。大多數專業人士基本形成了共識,在建 筑節能中以無機保溫取代有機保溫,只是時間問題。行業協會對此已給予重視并開展工作,建筑保溫材料的基本走向將進一步明確。
      以無機保溫材料取代有機保溫材料在建筑節能中已是大勢所趨,方向基本確定,那么淘汰聚苯泡沫、聚氨酯泡沫等有機保溫材料,以何種無機保溫材料取代,能否取代,技術上有無把握等,就成為業界乃至全社會關注的焦點。
      筆者從事泡沫混凝土研究和實踐數十年,看到泡沫混凝土在我國得到應用,建筑保溫步伐越來越快,專業隊伍日益壯 大。由此認為,泡沫混凝土應該是有機泡沫保溫材料在建筑節能中的最佳取代者,而且在技術上也是基本成熟、有把握的。在未來的建筑節能中,泡沫混凝土很有可 能會成為最大宗的主導材料。筆者對此充滿信心。
      泡沫混凝土與有機保溫材料相比的優勢
      有機保溫材料本文是指以聚苯泡沫、聚氨酯泡沫為代表的,已在建筑中廣泛應用的那些泡沫塑料。泡沫混凝土與這些材料相比,在建筑保溫中有很大優勢。這些優勢決定了以泡沫混凝土取代有機保溫材料是必須的,也是合適的。
      1.防火
      泡沫聚苯、泡沫聚氨酯等其他有機保溫材料,都具有易燃性,且轟然性強,火勢兇猛,難以撲救。即使是阻燃型有機泡沫材料,也仍然避免不了火災。我國最近的一些特大火災,其工程使用的均是阻燃泡沫塑料。另外,泡沫塑料燃燒煙霧大,毒性大,彌漫起來可達幾公里。
      泡沫混凝土以水泥為主料,為安全不燃材料,耐火級大于2小時,可達A級防火標準,完全可以滿足任何建筑的防火要求。以泡沫混凝土進行建筑保溫,完全不會引發火災。
      更大的優勢是,我們研發的現澆泡沫混凝土保溫墻體,可以將鋼結構完全包覆在泡沫混凝土中,將鋼結構保護起來,即使發生火災,鋼結構也不易變形倒塌、解決了鋼結構的防火問題,起到雙重防火的作用。
      2.耐久
      建筑的設計壽命一般為50~100年。有機保溫材料都有一個不耐老化問題,難以和建筑同壽命。目前,建筑保溫相 關規范對有機保溫材料的設計壽命大多為20~25年。這就意味著保溫層與建筑不能同壽命。一幢建筑至少要進行2~4次保溫施工。這種對建筑的反復折騰,縮 短了建筑的使用期,因為每次施工都要對建筑造成損害。
      泡沫混凝土耐久性大于50年,可與建筑同壽命,一次保溫施工可使建筑終身保溫,避免了多次保溫施工的不足。我國 黑龍江等地的泡沫混凝土屋面保溫層,為上世紀50年代初期前蘇聯專家指導施工的工程,至今近60年依然完好無損,仍在使用。這充分證明了泡沫混凝土的耐久 性。在規范施工的前提下,優質泡沫混凝土的服役期限完全可達100年,對重點建筑工程也是適用的。
      另外,由于有機外墻外保溫和墻體結合不好,往往引發開裂、脫落等工程事故,不但使工程的耐久性無法保證,脫落物下落也對人造成嚴重威脅。
      泡沫混凝土大部分為墻體自保溫,不存在外保溫層脫落問題。少部分采取外墻外保溫,大多為錨固或干掛,不易脫落,極少數采用粘貼。由于泡沫混凝土與墻體為同性材料,粘結十分牢固,也不易脫落。
      3.隔聲
      泡沫聚苯板等有機保溫材料的隔聲性較差。以50mm厚芯層的泡沫聚苯墻體為例,墻體兩邊的說話聲清晰可聞,而 50mm厚芯層的泡沫混凝土墻體,墻體兩邊的說話聲則基本聽不到。泡沫聚苯夾芯墻體敲打時嘭嘭響,發空,而泡沫混凝土夾芯墻體敲擊時卻沒有那么響,也沒有 發空的感覺。
      泡沫混凝土在閉孔率大于90%時成為優異的隔聲材料,西方一些發達國家用泡沫混凝土生產隔聲板。去年,我們已對外提供泡沫混凝土隔聲板生產技術,其產品全部出口美國。
      4.無毒無害
      泡沫聚苯、泡沫聚氨酯等有機保溫材料,在生產時釋放大量的有害氣體,生產現場氣味嗆人,對空氣污染嚴重,危害操作人員健康。其在使用前期仍有殘余氣味,在使用后期,其老化分解過程仍將釋放有害物質。所以,其生產與使用均是不環保的。這還沒有考慮其容易造成的其他污染。
      泡沫混凝土基本以無機材料為主體,生產時無有害物質產生,生產現場無任何異味。其在使用過程中不會產生分解物,綠色環保。從建筑綠色化角度講,也應該是建筑保溫的最佳選擇。
      5.不會大量消耗石油資源
      建筑節能除了減排的意義之外,還有降低我國能源消耗、保護國家能源安全的意義。而泡沫聚苯等有機保溫材料,大多以石油為起始原料,大量消耗石油資源,其應用將加劇能源危機。它的使用雖可使建筑節能,但原料卻耗能,使節能與耗能相沖突,失去了節能的意義。
      泡沫混凝土的原料為水泥,不以能源為原料。水泥的生產雖也有能耗,但畢竟低于泡沫聚苯的原料耗能及生產耗能總量。{}
      與其他無機保溫材料相比的優勢
      可取代有機保溫材料的無機保溫材料主要是泡沫混凝土、加氣混凝土、泡沫玻璃、礦棉巖棉、;⒅、陶粒等。這些 無機材料在未來的建筑保溫市場上,都將占有一定的比例,實現各種無機材料的優勢互補,但泡沫混凝土的優勢更多,憑借其優勢,將在這些無機保溫材料中脫穎而 出,占有建筑保溫的主體地位。
      1.與加氣混凝土相比的優勢
      加氣混凝土與泡沫混凝土比較,其明顯的優勢是強度比泡沫混凝土高,水泥用量少。加氣混凝土的水泥用量僅5%~10%,而泡沫混凝土大多100%為水泥,至少也要50%以上的水泥。
     但泡沫混凝土的綜合優勢要遠遠大于加氣混凝土,使它在未來的市場競爭中占有更大的市場份額。泡沫混凝土的最大優勢有五個:
      1)可以現澆施工
      加氣混凝土因需蒸壓,無法現場施工。泡沫混凝土一輛汽車就可把全套設備拉到現場,7個人一天可現澆 100~200m3.現澆屋面保溫層、現澆地暖保溫層、現澆各種自保溫墻體、現澆外墻外保溫墻面、現澆樓地面墊層、現澆灌芯立柱,都是泡沫混凝土的強項, 且將在未來的建筑保溫中大顯身手?梢院敛豢鋸埖卣f,將來建筑保溫應用量最大的,可能是現澆泡沫混凝土。
      泡沫混凝土雖然材料成本高,但由于它可以現澆,省去了大量的生產能耗與制品加工成本,且密度低,生產原材料總用 量少。就把總成本降了下來,化解了它的劣勢,成本反而低于加氣混凝土。以自保溫墻體為例,每立方米加氣混凝土北京價格約為200元,加上砌筑費及運費,總 成本應不會低于300元。而墻體現澆泡沫混凝土總成本僅130元/m3,如考慮由于其密度低(加氣混凝土600~700kg/m3,現澆泡沫混凝土 300~400kg/m3),可減薄墻體,降低了保溫材料用量,則現澆泡沫混凝土的墻體造價還要更低,顯示出現澆保溫的優勢。
      2)低吸水率
      加氣混凝土的吸水率高達45%以上,這一直是它的一大劣勢。這一劣勢使之粉刷難,須使用界面劑。即使用上界面劑,也經常出現粉刷層的空鼓、脫皮、裂紋等工程事故。
      泡沫混凝土卻可以通過調整它的閉孔率來自由控制吸水率,其一般吸水率約20%~25%,低吸水率產品約為 8%~12%,超低吸水率產品則可達2%~5%.這種低吸水率的優勢,不但避免了加氣混凝土的上述弊端,而且還填補了加強哦混凝土在高寒地帶不能應用的空 白。目前,我們已在黑龍江生產應用了陶粒泡沫混凝土砌塊。這些地方最需要保溫,加氣混凝土都因高吸水率而不能應用?梢灶A測,在東北、內蒙古、青海、新 疆、西藏等至今加氣混凝土無法使用的地區,泡沫混凝土將大有作為。
      3)低密度超輕
      加氣混凝土密度大,一般多為500~800kg/m3,低于500kg/m3的產品很少,不能穩定生產,低于 300kg/m3的產品幾乎沒有。由于工藝技術的制約,加氣混凝土難以生產400kg/m3以下的超輕產品。而目前的建筑節能,最需要400kg/m3以 下的超輕產品,因為其保溫性能更優異,更有利于建筑輕型化。
      目前,廣泛應用的泡沫混凝土,密度一般為200~450kg/m3,正好彌補了加氣混凝土性能上的不足,二者形成了市場互補和錯位。
      加氣混凝土主導產品B05~B07級的導熱系數為0.14~0.18w/m.k,而泡沫混凝土主導產品 B02~B04級的導熱系數僅為0.065~0.10w/m.k,只相當于加氣混凝土的一半。這意味著,使用泡沫混凝土達到了建筑節能標準,墻體可比加氣 混凝土減薄近一倍,這可以大量節約材料并增加使用面積。
      4)工藝靈活、品種多
      由于受蒸壓工藝和設備的限制,加氣混凝土基本以砌塊和條板兩大產品為主,其他種類的產品還沒有,這在一定程度上縮小了它的應用范圍和市場份額。
      泡沫混凝土既可以進行各種現澆施工,也可采用不同工藝生產制品。目前,泡沫混凝土保溫產品已有10多種,將來會 達到幾十種。泡沫混凝土對市場需求反應快,適應性強。當市場需求某種產品時,它可以很快生產出來,甚至變換一種模具,就變化出一種新產品。加氣混凝土就無 法如此。例如,泡沫混凝土可生產大規格夾芯屋面、墻體保溫板,目前最大規格已達3000x6000mm,加氣混凝土就不能;再如,泡沫混凝土可方便地生產 出輕質灌芯產品、夾芯產品,加氣混凝土卻不能;另外,泡沫混凝土很容易生產出陶粒增強制品、彩色制品、異型制品等,加氣混凝土則不能。這就決定了泡沫混凝 土會以其生產的靈活性占有更多的應用領域。
      5)投資小,易于普及
      中國現階段的國情,決定了建筑保溫材料的生產企業以中小型為主,動輒幾千萬元的投資,他們是無法承擔的。而加氣混凝土的投資一般也要千萬元以上,對中小企業的實施是有難度的。
      泡沫混凝土投資很小,一套現澆設備不超過10萬元,就可以方便施工。制品生產線一般也在幾十萬至幾百萬元之間,與加氣混凝土相比,要小的多。這非常有利于泡沫混凝土的推廣和實施,對其在建筑保溫中的普及應用創造了有利的條件。
      綜上所述 ,可以得出以下結論:加氣混凝土與泡沫混凝土作為同類型保溫材料,各有優勢,但泡沫混凝土的優勢要更多一些。在B06~B07密度等級范圍,加氣混凝土由 于強度好,會占有優勢。而在現澆及B05以下密度等級范圍,泡沫混凝土會占有優勢。二者可實現市場的優勢互補。從應用總量來看,泡沫混凝土在3~5年后肯 定要超過加氣混凝土。
     2.與無機纖維保溫材料相比的優勢
      人造無機纖維保溫材料包括巖礦棉、玻璃棉、硅酸鋁纖維等。
      目前,在建筑保溫中應用量較大的主要是巖礦棉。泡沫混凝土和這類材料相比,優勢更明顯。雖然這類纖維材料在建筑保溫中會有一定的應用,但不可能成為主導產品。
      1)低價格
      無機纖維材料的價格遠高于泡沫混凝土,提高了保溫的造價。目前,纖維棉主要應用于吸聲產品,在建筑保溫中由于價格高,在競爭中處于不利地位。泡沫混凝土以130~300元/m3的低價無疑比無機纖維棉更有優勢。
      2)無害化
      人造無機纖維棉雖然不能與石棉劃等號,但它在生產及使用過程中仍會產生纖維粉塵污染。泡沫混凝土則完全無害。
      3)使用方便
      人造纖維棉大多為散狀材料,不易使用。加工為板狀、粒狀的產品,雖好用一些,但使用的方便性遠不如泡沫混凝土。泡沫混凝土可方便地現澆或生產成各種制品,無機纖維棉則不能。
      4)低碳
      人造纖維棉是巖石或礦渣等經高溫(1300~1500°c)熱熔后,經離心或噴吹使其纖維化而成的,能耗很高, 不符合我國低碳經濟的原則。從降低碳排量的基本經濟走向看,國家肯定不會大力發展高能耗巖礦棉,這就決定了巖礦棉不可能成為建筑保溫的主體材料。泡沫混凝 土的能耗較低,符合低碳經濟導向,對巖礦棉等無機纖維就有了競爭力。{}
      3.與其他無機多孔材料相比的優勢
      其他無機多孔材料包括塊狀的泡沫玻璃、泡沫陶瓷、微孔硅酸鈣等產品,以及粒狀的;⒅、膨脹珍珠巖等。這些保溫產品在未來建筑保溫領域都會有一定應用,但卻無法和泡沫混凝土的普及性應用相比。
      1)泡沫玻璃等塊狀材料價高
      在這類材料中,泡沫陶瓷、泡沫鋁由于產量低且價格很高,不可能在建筑保溫領域中廣泛應用,不需細講。泡沫玻璃已 用于外墻外保溫,但量很小。目前它用于建筑保溫的價格約在每立方米1000元左右。普通建筑考慮到保溫造價,很難選用。預計將來在高檔建筑的外保溫中,可 能會有少量的應用。加之泡沫玻璃生產的高能耗也不符合低碳經濟原則。因此,雖然它的強度、耐候性等性能優于泡沫混凝土,性價比決定了它不會成為未來建筑保 溫的主導材料。
      微孔硅酸鈣是以硅藻土和石灰為主要原料,加入石棉纖維增強,經高溫蒸壓而成的微孔板材。這種材料具有密度低(大 多為100~250kg/m3)、抗壓強度高(0.5~1.0MPa)、保溫性好(常溫導熱系數0.035~0.06w/m.k)、耐火性好(使用溫度 650°c~1000°c)等一系列優異性能,但以下幾個缺陷將大大限制它的廣泛應用:
      一是以硅藻土為主料,其資源有限且不廣,難以普及;
      二是以石棉增強,對人有害;
      三是用于建筑保溫的只有板材,品種單一,用量有限;
      四是價格較高,一般建筑使用不起;
      五是高溫蒸壓,投資大,不宜推廣。因此,它也不能成為未來建筑保溫的主體,只能在鋼結構防火覆蓋及其他墻面覆蓋中會有少量應用。
      2)散粒狀保溫材料不普及
      散粒狀保溫材料目前已用于建筑保溫的,主要是;⒅、玻璃微珠、膨脹珍珠巖、膨脹蛭石、超輕陶粒等。
      在上述幾種材料中,;⒅楹筒A⒅榭赡軙蔀橛昧枯^大的保溫材料。目前它們已被開發為保溫涂料、保溫砂漿、 保溫制品等建筑保溫材料。最近,山西省開發的"窯洞式保溫建筑",即是采用;⒅楸厣皾{及混凝土建成的。未來它肯定會成為一種建筑保溫體系,這是不容 置疑的。但是,由于;⒅榈脑鲜钦渲閹r,玻璃微珠是以廢玻璃為原料熔融噴吹而成,產量有限,且價格較高,同時,其吸水率高達40%~84%,也有嚴重 的性能缺陷。因此,這兩種材料雖會較廣應用,但不可能達到泡沫混凝土的普及程度。
      膨脹珍珠巖由于吸水率高達300%,制品抗凍融性差,這幾年已被淘汰,逐漸被;⒅槿〈。;⒅閷嵸|就是球形閉孔膨脹珍珠巖。膨脹蛭石由于產量較低,資源不廣,且吸水率高,雖會在建筑保溫中有少量應用但不會廣泛。
      超輕陶粒原用于生產空芯砌塊,有一定的產量,但應用不廣。近幾年,我們將其與泡沫混凝土相結合,開發出陶粒泡沫混凝土砌塊及板材,效果良好。二者優勢互補,在將來會獲得一定的應用。


     

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