□□ 龐亞男

(山西職業(yè)技術(shù)學(xué)院,山西 太原 030006)

引言

目前,我國(guó)建筑節(jié)能采取分區(qū)域和分階段提高建筑的節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)。在全面推行建筑節(jié)能50%的基礎(chǔ)上,北京和上海等地已全面實(shí)施節(jié)能65%、75%[1-2]以及更高的節(jié)能要求。與此同時(shí),一些城市的超低能耗建筑和被動(dòng)式建筑等[3-8]高節(jié)能率、智能化項(xiàng)目陸續(xù)通過(guò)驗(yàn)收并投入使用。建筑物節(jié)能率的提升,使得對(duì)其保溫系統(tǒng)的保溫要求隨之提高,這就使得所采用的保溫材料越來(lái)越厚。

在當(dāng)前建筑節(jié)能設(shè)計(jì)中,外墻因其面積占比大而成為建筑物節(jié)能的關(guān)鍵部位。目前,建筑物外墻多采用外保溫系統(tǒng),該系統(tǒng)常用的保溫材料為有機(jī)類和無(wú)機(jī)類兩種。兩種材料及其保溫系統(tǒng)的技術(shù)特點(diǎn)[9-10]也較為明顯。在有機(jī)類保溫系統(tǒng)中,以模塑聚苯板(EPS)和擠塑聚苯板(XPS)較為常用,其燃燒等級(jí)為B1、B2和B3級(jí),屬于熱塑性塑料,具有熔滴性,熱值高,煙毒性大;一旦著火,火勢(shì)蔓延迅速,會(huì)從基層墻體上大片脫落,對(duì)于救火存在不利條件。無(wú)機(jī)類多采用巖棉板、泡沫玻璃保溫板、泡沫陶瓷保溫板和泡沫水泥保溫板等,這類材料燃燒等級(jí)可達(dá)A級(jí),且與建筑物同壽命,但其導(dǎo)熱系數(shù)偏大,表觀密度也大,導(dǎo)致保溫系統(tǒng)施工難度增加。

當(dāng)前研究較多的是對(duì)EPS板進(jìn)行熱固改性[11-12]或是滲透改性[13],但此類技術(shù)存在導(dǎo)熱系數(shù)增大和燃燒等級(jí)不可控的現(xiàn)象。而周洋等[14]研發(fā)的膠粉聚苯顆粒復(fù)合型保溫系統(tǒng),采用構(gòu)造防火方式較好地利用了EPS和XPS板材的熱工性能,又使得保溫系統(tǒng)的防火性能符合要求?；诖?結(jié)合當(dāng)前正在興起與推廣的保模一體板[15-16]的技術(shù)特點(diǎn),擬采用擠塑聚苯板(XPS)為主體、巖棉板為分倉(cāng)板形成保溫芯層,再對(duì)保溫芯層內(nèi)外兩側(cè)進(jìn)行防火處理,從而制備出新型的保模一體板(以下簡(jiǎn)稱分倉(cāng)式保模板),并對(duì)其保溫性能和防火性能進(jìn)行測(cè)試。

1 分倉(cāng)式保模板設(shè)計(jì)及原材料選擇

1.1 分倉(cāng)式保模板設(shè)計(jì)

從控制保溫材料燃燒所需的溫度和O2濃度出發(fā)[17],采用A級(jí)不燃材料對(duì)可燃保溫材料進(jìn)行六面裹覆,使難以具備燃燒條件,進(jìn)而達(dá)到防火的目的。分倉(cāng)式保模板結(jié)構(gòu)如圖1所示,設(shè)計(jì)原理具體如下:

1,7-內(nèi)、外側(cè)粘接加強(qiáng)層;2-XPS板;3-A級(jí)不燃材料;4-加強(qiáng)肋;5-粘接層;6-A級(jí)保溫過(guò)渡層圖1 分倉(cāng)式保模板結(jié)構(gòu)示意圖

(1)選用A級(jí)不燃材料作為分倉(cāng)板,以控制倉(cāng)內(nèi)XPS板的單倉(cāng)總熱值。建筑物著火時(shí),分倉(cāng)板可阻隔外部火焰,也可阻止燃燒所需O2或空氣進(jìn)倉(cāng),使得倉(cāng)內(nèi)難以達(dá)到燃燒條件;倉(cāng)內(nèi)XPS板因過(guò)度受熱碳化而不燃燒,且留聚于下部時(shí),堆積后集聚的熱量不足以自燃。

(2)通過(guò)增加防護(hù)層的厚度和蓄熱能力,延緩其受熱升溫,在一定時(shí)間內(nèi)使得XPS板的溫度達(dá)不到著火點(diǎn)。

(3)保溫材料內(nèi)側(cè)為基層墻體,形成無(wú)空腔結(jié)構(gòu)。因墻體熱惰性極大,遇火時(shí)升溫慢,XPS板熔融自縮成液滴,不流淌,并粘掛在基層墻體上,與外側(cè)防護(hù)層之間形成空腔,以削弱XPS板的受熱情況。

1.2 保溫層材料的選用

為保證分倉(cāng)式保模板熱工性能的可控性和企業(yè)生產(chǎn)質(zhì)量的穩(wěn)定性,選用保溫材料要求生產(chǎn)原料供應(yīng)可靠,產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定。試驗(yàn)采用由山西瑞豐保溫材料有限公司生產(chǎn)的擠塑聚苯乙烯泡沫塑料保溫板(XPS)為主要保溫材料,其性能參數(shù)見表1。

表1 XPS板的性能參數(shù)

試驗(yàn)選用由山西晟泰源新型建材有限公司生產(chǎn)的憎水型、高酸度系數(shù)、高密度等級(jí)和A級(jí)不燃的巖棉條作為分倉(cāng)隔板,其性能參數(shù)見表2。

1.3 防護(hù)層材料的選用

分倉(cāng)式保模板的防護(hù)層由粘接層(界面砂漿)、A級(jí)保溫過(guò)渡層(保溫砂漿)和粘接加強(qiáng)層(抗裂砂漿)等部分組成,是以水泥為膠凝材料,摻加石英砂、粉煤灰、膠粉、纖維素、減水劑、短纖維、淀粉醚和?；⒅榈仍吓渲贫?其性能參數(shù)分別見表3、表4和表5。在砂漿中摻入尼龍等短切纖維,抹灰防護(hù)層較薄,體積密度小,整體性好。防護(hù)層利用柔性漸變?cè)?可合理釋放應(yīng)力,同時(shí)改善外保溫系統(tǒng)的抗裂性能。分倉(cāng)式保模板中的增強(qiáng)網(wǎng)采用市場(chǎng)選購(gòu)的耐堿玻璃纖維網(wǎng)格布,其性能見表6。

表3 粘接層的性能參數(shù)

表4 A級(jí)保溫過(guò)渡層的性能參數(shù)

表5 粘接加強(qiáng)層的性能參數(shù)

表6 耐堿玻璃纖維網(wǎng)格布的性能參數(shù)

2 分倉(cāng)式保模板制備及性能測(cè)試

2.1 分倉(cāng)式保模板制備

分倉(cāng)式保模板的保溫芯層為非勻質(zhì)保溫板,可根據(jù)不同的氣候區(qū)、建筑類型和使用部位等情況設(shè)計(jì)出不同熱阻值或傳熱系數(shù)的保溫芯層供建筑設(shè)計(jì)選用,由此也可設(shè)計(jì)出不同傳熱系數(shù)的分倉(cāng)式保模板。在保證分倉(cāng)式保模板熱工性能的基礎(chǔ)上,綜合考慮其抗彎破壞荷載、面密度、垂直于板面的抗拉強(qiáng)度、生產(chǎn)成本及現(xiàn)有生產(chǎn)線適應(yīng)性等因素,設(shè)定每個(gè)分倉(cāng)內(nèi)XPS板的熱值為16 MJ[18]。分倉(cāng)式保模板的規(guī)格尺寸設(shè)計(jì)為3 000 mm×600 mm×78 mm;其中保溫芯層厚度為65 mm,以XPS板為主,巖棉條為分倉(cāng)板,XPS板與巖棉條的面積比為:84∶16。分倉(cāng)式保模板制品如圖2所示,其基本性能見表7。

表7 分倉(cāng)式保模板的性能參數(shù)

圖2 分倉(cāng)式保模板

由表7可知,該規(guī)格的分倉(cāng)式保模板導(dǎo)熱系數(shù)與XPS板相當(dāng)。在現(xiàn)場(chǎng)施工時(shí),兩塊板材不管如何切裁與拼接,均可有效控制倉(cāng)內(nèi)體積,即控制倉(cāng)內(nèi)可燃材料質(zhì)量、燃燒釋放最大熱量和燃燒所需的O2。

2.2 分倉(cāng)式保模板的防火性能測(cè)試

分倉(cāng)式保模板的防火性能按照GB/T 29416—2012《外墻外保溫系統(tǒng)的防火性能試驗(yàn)方法》進(jìn)行測(cè)試,檢測(cè)工作委托第三方檢測(cè)機(jī)構(gòu)進(jìn)行,檢驗(yàn)結(jié)果見表8,試驗(yàn)結(jié)論為:該系統(tǒng)的防火性能按GB/T 29416—2012方法檢驗(yàn)合格。

表8 保溫系統(tǒng)防火性能檢驗(yàn)結(jié)果

3 結(jié)論

通過(guò)以擠塑聚苯板(XPS)為主體、巖棉板為分倉(cāng)板制備保溫芯層,并對(duì)保溫芯層內(nèi)外兩側(cè)進(jìn)行粘接加強(qiáng)和A級(jí)保溫等處理,制備出分倉(cāng)式保模一體板。經(jīng)測(cè)試得出結(jié)論如下:

3.1 當(dāng)XPS板在保溫芯層中面積占比為84%時(shí),制備分倉(cāng)式保模板導(dǎo)熱系數(shù)為0.029 5 W·m-1·K-1,與所用XPS板材相當(dāng)。

3.2 由第三方檢測(cè)機(jī)構(gòu)按GB/T 29416—2012方法對(duì)分倉(cāng)式保模板的保溫系統(tǒng)進(jìn)行防火性能檢驗(yàn),其檢測(cè)結(jié)果為合格。