硅酸铝复合隔热保温多功能材料的研究及应用

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麦展铭  

一、概述

外墙外保温概念和技术起源于欧洲。随着人们对房屋隔热保温要求越来越高，逐渐发展成为一门系统性建筑节能技术，用以提高居住舒适性，延长建筑寿命，减少供暖热量流失和冷气耗能。在我国外墙外保温工程由于强制性规范和文件的实施，得到迅速推广，建筑节能工程从设计到施工迅速普及开来。随着世界能源危机的加剧和生态环境的进一步恶化，建筑能耗约占我国GDP总产值28%，能源与环保问题因经济继续高速发展而矛盾更加突出，建筑保温节能工作对于生态环境的影响已引起业内关注，节能减排的呼声越来越强烈，建筑节能低碳意识已成为人们的共识，这为保温市场的进一步发展提供了良机。

目前我国现有的聚苯板、挤塑板、聚氨脂、闭孔珍珠岩、聚苯颗粒保温浆料等产品不会很快被淘汰。但随着科学技术进步和行业不断规范，在建筑保温节能工程的设计与选材上，将更加实用化、功能化和理性化。有机保温材料质轻、致密性高、保温隔热性好，但缺点是不耐老化，变形系数大、稳定性差、安全稳固性差、易燃烧、成本较高；而无机保温材料比有机保温材料容重稍差、致密性和可加工性较差、保温隔热性稍差，但防火阻燃、变形系数小、抗老化、性能稳定、安全稳固性好、施工难度小、成本较低。因此，一些能耗高、性能差、使用寿命短、适应性不强的产品及系统，将逐渐被能耗低、性能好、适用性强、安全稳定性好，使用寿命长的产品及系统所取代。特别是低成本的新型高效复合型保温材料和成熟可靠先进的工艺，将会受到市场的欢迎。

二、我国建筑市场隔热保温节能材料存在的缺陷

作为建筑节能维护结构的隔热保温系统，目前国内市场上流通的大多数是采用无机干粉保温砂浆、EPS、XPS板和胶粉聚苯颗粒浆料产品。但这些材料固化后，隔热保温层均无自防水功能，一旦雨水渗入到保温材料中，就不可能起到隔热作用。反之雨水在保温层里出不来，在太阳照射的作用下，会产生气体膨胀和分解，促使材料分层空鼓，爆裂甚至发霉脱落，出现难以弥补的建筑围护结构隔热保温质量失控，给建筑物带来严重安全隐患，将给业主带来极大的损失，也是我国建筑市场节能保温材料的通病。我国如此规模宏大的建筑保温工程，如果不能达到与建筑物相等的使用寿命，若干年后或不久的将来，将会产生大量的建筑垃圾，面临极大的环境灾难。

近年来，许多省、市建设部门颁布红头文件，谨慎使用或禁止使用“胶粉聚苯颗粒浆料”做外墙外保温工程，防止建筑质量和安全事故发生。那么如何解决隔热保温层不被雨水浸润，保障建筑节能结构质量和安全，现行的方法是必须在隔热保温层界面涂刷一层防水涂料。这种弥补性的施工方法，不仅降低了饰面砖粘贴强度，还提高了工程成本造价。由此可见，憎水功能在建筑维护结构保温系统应用中，工程质量安全和使用寿命保障起到决定性的作用。

三、功能性隔热保温材料成膜憎水机理研究与探讨

广州市苏葆节能环保材料有限公司与广州大学、华中科技大学联姻，为确保隔热保温材料质量安全稳定性，改变以往隔热保温材料性能单一的缺陷，考虑到材料元素理化指标的差异和相容性，把握住单项材料指标的控制尤为重要。业内人士都知道，任何优质的隔热保温材料技术指标，均要求蓄热系数高，导热系数低，因此单一的一种材料是无法同时具备导热系数低，蓄热系数高和憎水性强的特征。要想隔热保温材料达到憎水型功能性节能产品，轻质绝热材料的选择、活化憎水改性、高分子化合物及无机胶凝材料的合成技术是技术的关键。当然，解决好材料的兼容性，绝热材料改性后润湿性程度的把握，分子交联程度的控制和聚合反应分子量大小的控制成为该项目的技术难题。

SUB型硅酸铝复合隔热保温憎水功能材料，就是利用了优质的绝热材料与保温材料有效地复合成膏状体，巧妙地将相互矛盾的功能有机地融为一体，采用以废弃EPS板预处理颗粒和硅酸盐水泥与膏体聚合。在水泥水化初期便附着于凝胶和未水化的水泥颗粒上，逐渐凝聚成膜，形成聚合物网络。常温下水化产物发生化学反应，形成特殊的键桥作用，改善了水化产物的物理组织结构，缓解了内应力，减少微裂的产生。材料凝固后，界面自然形成水泥基聚合物亲水膜，可与任何无机材料牢固粘结。材料自身有极好的透气性，憎水率却达到98%，从而形成隔热保温自防水系统。加之改进的压实收浆施工工艺，复合节能隔热保温系统符合国家施工规范，是工程质量和安全的可靠保证。改善了施工工艺，提高了施工界面粘结截面，这种产品不仅有很好的隔热保温性能和极好的透气性，还具有优越的自防水功能，完全不被雨水浸润。由于产品本身收缩率极小0.22%，不易开裂，抗压强度317kpa和粘结力强0.7Mpa，确保墙体、屋面工程质量和建筑物的使用寿命，解决了长期以来隔热保温材料不防水的技术难题。其各项技术指标均符合或优于国家行业标准，同时还具有无机材料良好的耐候性，综合性能又得到很好的改善，使用寿命远远超过传统单一性能的保温及防水材料，是我国现行JG158-2004标准“胶粉聚苯颗粒保温材料”所不具备的。

四、SUB型产品应用与工艺的研究

保温隔热效率主要靠优质高效安全的保温材料来实现，用科学严谨、合理、过硬的工艺技术来确保建筑保温层的安全稳固性，使保温层与建筑物的使用寿命同步，达到最佳化。因此，隔热保温材料和工艺技术水平是关系我国建筑节能事业成败的关键。在实践中，常遇到外墙外保温工程出现空鼓、分层、开裂和脱落的现象。主要是两个方面，一是保温材料层没有自防水功能，保温系统容易受到雨水浸入，会分解有机物，产生气体膨胀，造成空鼓分层；二是施工工艺技术上，涂抹型保温材料大多数没采用压实收浆工艺，无法提高与墙体界面的粘结截面，至使保温层容易产生空鼓等等。如此说来，表明隔热保温材料与施工技术工艺这二者是不可分割的，是建筑围护结构节能外墙外保温研究的新课题。

SUB型硅酸铝复合憎水型隔热保温材料克服了有机保温材料存在的缺陷，它将一些相互矛盾着的材料有机地相结合，复合型的浆料属丙烯酸树脂类，功能性共聚物，密实地包裹EPS颗粒，使其具备无机保温材料的特性，与基层界面通过压实收浆工艺的应用，隔热保温层的粘附力强、相容性好、保温层强度高、憎水率98%、难燃B1级、安全稳定性好，产品不仅应用在外墙外保温效果明显，坡、平屋面隔热保温性价比的可比性更佳，使用寿命完全可以达到与建筑物相一致。

在这里特别值得一提的是，夏热冬暖的广东地区，新型墙体材料加气砌块砖的应用，在建筑物墙体上，普遍出现开裂现象，一直困扰着建筑领域的业内人士。作为加气砌块砖在墙体的应用，成本低、基本能达到墙体节能标准，可以不再增加保温层，极具市场优势。然而，加气砌块砖的特性很容易受到气候温度变化的影响、热胀冷缩、雨水的浸入会膨胀。在墙体的应用中，仅靠水泥砂浆找平层覆盖，由于砂浆易导热，解决不了它的冷热桥现象产生，仍会出现大面积的开裂。广州市苏葆节能环保材料有限公司创新研制的SUB硅酸铝憎水型隔热保温材料解决了这一技术难题。仅在加气砌块砖墙体涂抹8-10mm该材料，就能完全阻隔外界的冷热桥和雨水的浸润。加气砌块砖饰面涂料、饰面砖外墙，从此不再开裂，建筑物的安全得到可靠的保障。

应用实例一：东莞市新世纪·亦居40栋别墅外墙外保温、平、坡屋面工程的应用，按夏热冬暖地区设计标准外墙外保温15mm厚保温层，屋面厚度40mm。饰面砖隔热保温层施工采用了较为先进的工艺技术，称为压实收浆方法。在涂抹保温层找平的同时，将准备好约1平方米的玻纤网格布进行压实泛浆，（以确保提高与墙体的粘结截面面积避免空腔）然后取出，待材料初凝48小时后，再挂钢丝网加膨胀螺栓、涂抹抗裂砂浆和粘结瓷砖。

平屋面隔热保温层施工时，首先将女儿墙阴角接口处和落水管部位分别涂刷柔性和刚性防水涂料1.5mm×300mm×300mm，以防建筑物不同沉降撕裂漏水。（屋面二级防水须满涂）一次性涂抹40mm厚保温层，再将玻纤网格布压实泛浆，（确保与屋面的界面粘结不空腔和保温层界面形成水泥基聚合物网络）然后再施用细石混凝土25mm厚，并留分格缝和铺贴地板砖。坡屋面隔热保温层施工相对简便，仅在保温层压实泛浆的聚合物界面上，涂抹5mm抗裂砂浆就可直接座浆挂瓦。该项工程项目完毕，经过两个雨季都没发现一处空鼓、开裂和漏水现象。别墅经室内外温差测试，室外温度38.7℃，室内温度仅为30.5℃，隔热保温防水效果十分明显，并受到业内人士的一致好评。

应用实例二：佛山市兴辉陶瓷有限公司1608平方米的营销中心大楼，墙体和屋面面积共计3800平方米，按照设计要求应安装空调设备120匹，展厅内温度方能保持在25℃左右。为了达到节能效果，决定选用该隔热保温材料。施工前测试大楼室外温度38.3℃，室内温度为37℃，外墙外保温为涂料饰面，保温层15mm，而屋面隔热保温层甲方要求涂抹30mm厚，待施工完毕30天后测试，大楼室外温度38.7℃，室内温降至31℃。于是该公司变更了营销大楼原有设计方案，安装空调配置修改为60匹，空调设备运行中还没达到满负荷，展厅内温度就能稳定在23℃左右，仅电费这一项每年可节省30万元以上。

应用实例三：广西柳州市宏华生物集团公司的养鸡场，约7000平方米的3栋孵化生产车间，因搬迁简易厂房屋顶采用的石棉瓦材料。在炎热的夏季，厂房顶部温度通常在41℃~43℃，车间内温度达到37℃~38℃左右，而孵化小鸡的温度却要求低于35℃，这将需要购置十几台柜式空调满足厂房内温度的要求。该公司为了降低成本，选择了SUB型隔热保温材料，仅在石棉瓦屋面施工30mm厚保温层，5mm抗裂砂浆保护层，车间内的温度骤然降到30.5℃，既解决了车间生产降温问题，也节约了大量资金和能耗。目前广东、广西、海南等省众多拥有大型钢玻瓦厂房的生产企业，均先后要求采用SUB型材料拟解决钢玻瓦厂房防锈隔热保温防水问题。

五、SUB保温系统实用价值与展望

建筑保温节能工作是我国一项长远方针政策，我们要对保温材料的隔热保温性能及实用价值，材料的稳定性和使用寿命、工艺技术的可靠性、生态环保性和可循环利用等方面进行重点研究。SUB保温系统就是通过科技手段研制的可以循环利用的新型高效复合型无机保温材料的结晶，它已在广东、广西、福建、海南、湖北、河南等省市广泛推广应用，无论在生态资源、环境保护、节约成本、工艺技术水平等方面都具有可比性和实用价值。这类新型节能环保材料应用于城镇构建起城市与自然合一的生态系统，普遍在许多大中城市使用，可永久性减少空调的用电量。一个1百万人口的城市，按保守估算该复合保温材料需求量达25万吨/年。据资料分析，100㎡建筑面积每年可节约4800度用电能耗，将会产生巨大的经济效益和社会效益。由此可见，SUB型高效复合隔热保温材料研制及应用，成为国内众多同类产品中脱颖而出的一枝独秀，它将积极地影响和改变我国建筑节能产品的现状，促进我国新型环保节能技术的进步。

目前，公司将坚持实施全球化战略，为了实现国家建筑节能低碳减排的目标，在现有知识产权的基础上，正在研发更具实用性、功能化和理性化，更加稳定、安全、施工便利的外挂式板型材节能产品。确保产品优异性能，具有容重轻、柔韧性、防火、防水、强度高等优点。该项目产业化实施，将生产多种系列建筑节能型产品，必将为经济的可持续发展，创建节能环保型社会，作出应有的贡献。