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第二届建筑表皮设计与应用国际大会(DAF)

第十七届亚洲建筑表皮设计与材料展览会

同期举办:第十九届上海国际保温材料与节能技术展览会

2021亚洲金属建筑设计与产业博览会

2021年12月22-24日      上海新国际博览中心

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建筑保温材料工程应用及发展前景简述

  天津市建材业协会 张方

 

主要内容:

一、建筑保温材料的发展进入“新常态”

二、天津市主要外保温材料的工程应用简析

三、建筑保温材料发展前景展望

 

一、建筑保温材料的发展进入“新常态“

 

  1、 从防火安全看:

 

  回顾自2009年2月起,央视大楼、上海胶州路公寓、沈阳皇朝万鑫大厦等相继发生的震惊全国的火灾,对保温材料行业带来的冲击前所未有。此间,有关部门政令的多变,相关标准的前后矛盾,市场应用的混乱,各方意见的纷争……  带来一些乱象和负面作用,使保温材料发展无所适从,难有定论。当然,也逼得保温材料走上不断研发创新之路。

 

  直到2014年底,就建筑节能工程防火而言,一些关键性的行政规定以及技术标准陆续正式出台,结合 2013年10月《建筑材料及制品燃烧性能分级》GB 8624-2012的颁布,今年5月1日《建筑设计防火规范》GB 50016-2014实施,致使涉及建筑节能工程中保温材料的防火安全的要求,基本上尘埃落定。目前,一些省市正在结合本地域实际情况,按照《建筑设计防火规范》GB 50016-2014的要求,编制外保温材料防火技术规程或技术要求。

 

  2 、从节能要求看:

 

  近几年,国家节能减排的要求不断加强。国家居住建筑、公共建筑节能设计标准、农村居住建筑节能设计标准均已修编。外墙、屋面等围护结构传热系数限值进一步降低,各省市建筑节能设计标准也在相应修编。北京、天津已出台了更高的节能要求,要达到居住建筑节能率75%、公共建筑节能率65%的节能设计标准。这些标准的制定,一般情况下,今后3-5年内建筑节能要求不会有大的变化,会稳定一段时间。

 

  3、从材料标准看:

 

  与此同时,保温材料的行业产品标准和系统材料标准及应用技术规程也在修编,且有不少新的标准、规程出台。如《真空保温板》、《泡沫玻璃绝热制品》等,还有一些标准的征求意见稿在编制中。2013-2015两年间出台了20余个标准和应用技术规程,为统一保温材料的性能标准及规范工程应用起到了一定的作用。基本上形成了比较完善的标准体系。

 

  随着《建筑设计防火规范》GB 50016-2014和居住建筑、公共建筑节能设计标准的修编、颁布,用于建筑外保温材料的产品标准、系统材料标准和应用技术规程的出台,以上三个方面:防火、节能、产品及应用,从标准的层面上来说,基本上有了统一、明确的要求。因此说,今后一段时间内,建筑保温材料在产品生产和技术应用上将进入“新常态”——即稳定提高阶段,这个阶段是经济增长动力的转变,是产业结构的深层调整,这对于保温材料质量和应用技术水平的提高将呈现出一个良好的氛围。

 

二、天津市主要外保温材料的工程应用简析

 

  1、天津市保温材料行业概况

 

  据统计,2014年天津市保温企业112家,民营企业占96%,职工人数4246人,人均年收入4.2万元,工业总产值29.6亿元,工业销售产值24.6亿元,利税总额2.4亿元,应收账款8.7亿元,应付账款3.7亿元。其中,总产值在2000万元、1000万元、500万元以上的企业各占31%、46%、66%。保温材料总产量466.87万m3(其中:配套砂浆63.52万吨)。用于建筑工程的模塑聚苯板、模塑石墨聚苯板、挤塑聚苯板、岩棉产量分别为95.79万m3、77.13万m3、80.14万m3和83.55万m3。(不含进入天津市场的45家外阜企业)

 

  2015年2月“天津市城乡建设工作会议”上提出:今年建筑施工在施面积1.3亿平米,新开工面积5000万平米,完成既有居住建筑节能改造1000万平米,新建居住建筑实施四步节能设计、公共建筑实施三步节能设计。目前,市场上的建筑保温材料主要有两大类,一类是有机类保温材料,主要是模塑聚苯板、模塑石墨聚苯板、酚醛泡沫板、硬泡聚氨酯复合板、挤塑聚苯板等;另一类是无机类保温材料,主要是岩棉、建筑用保温砂浆、泡沫水泥板、真空绝热板等。在本市建筑保温工程中,模塑聚苯板/模塑石墨聚苯板和岩棉占75%以上的主要市场。

 

  2、存在的主要问题

 

  由于有些企业保温材料生产与经营水平、能力不足,产品的技术含量偏低,质量低劣;加之系统配套产品胶粘剂、抹面胶浆、耐碱网布、锚栓等良莠不齐,系统材料质量得不到保证;建筑节能工程中材料供应商提供的“检验报告”造假和不实现象仍有存在;招投标中低价竞争泛滥;社会诚信缺失;市场监管不力等等……导致保温工程质量事故时有发生,尤其是火灾事故和外保温开裂、脱落等问题所造成的财产损失和社会影响巨大。

 

  3、为保证建筑节能工程质量采取的措施

 

  (1)完善天津市建筑节能标准体系

 

  发布了《天津市居住建筑节能设计标准》DB29-1-2013、《天津市公共建筑节能设计标准》DB29-153-2014、《天津市门窗节能技术标准》DB29-164-2013、《天津市民用建筑节能工程施工质量验收规程》DB29-126-2014、《天津市民用建筑能耗监测系统设计标准》DB29-216-2013等一系列设计、施工、检测及验收标准。

 

  (2)开展科研专题研究,解决工程质量通病

  

   A、为保证保温板材的粘贴质量,胶粘剂、抹面胶浆的质量很关键。专题立项进行了《外墙外保温系统用胶粘剂、抹面胶浆中聚合物有效成分含量的研究》并列入天津市工程建设标准,要求对胶粘剂、抹面胶浆中的胶粉的有效成分含量进行检测,胶粘剂中不得低于2.0%,抹面胶浆中不得低于3.0%。

 

  B、立项并完成了《挤塑聚苯板薄抹灰系统组成材料性能试验方法研究》课题。确定了对XPS板合理工艺以外的再生料、无机填料的检测方法。通过对原料和XPS板材玻璃化转变温度、热重测定,对原料PS的玻璃化转变温度、残重,以及受检XPS板样本与其所用的原料PS玻璃化转变温度、残重的差值作出规定,以此判定XPS板中再生料、无机填料含量是否超量。该项研究成果已编入天津市的新地标中,提高了XPS板的质量要求。

 

   C、鉴于挤塑聚苯板、酚醛泡沫板、岩棉等界面拉伸粘结力低,易造成开裂脱落,发生质量问题的工程案例较多,我们立题进行了《外墙外保温系统用界面剂的研究》,该课题主要针对单组份乳液的界面剂与挤塑聚苯板、酚醛泡沫板、岩棉进行配套时的检测研究,确定界面剂的相关性能指标。该项研究成果也已编入天津市的新地标中,加强了外墙外保温系统配套材料的质量要求。

 

  (3)编制天津市工程建设标准,规范节能工程做法

 

   A、2013年4月编制并发布实施《天津市岩棉薄抹灰外墙外保温系统应用技术规程》DB/T29-217-2013。

 

  B、编制了《天津市泡沫塑料板薄抹灰外墙外保温系统应用技术规程》DB/T29-227-2014,该规程包括模塑聚苯板、模塑石墨聚苯板、挤塑聚苯板、酚醛泡沫板、硬泡聚氨酯复合板五种保温材料的选材、设计、施工、检测及验收,已于2014年12月发布实施。

 

  C、鉴于矿物棉喷涂绝热层这种材料执行的标准性能指标达不到我市的质量要求,且施工无标可依,造成个别企业以次充好、难于保证质量,我们编制了《天津市矿物棉喷涂保温应用技术规程》 DB/T29-234-2015,现已发布并实施。

 

  4、几点建议

 

  (1)对不同构造形成的外保温系统防火技术应有不同要求

 

  除了燃烧性能B1级的泡沫塑料类材料直接用于外保温外,但在外保温工程中尚有近年新开发的系列复合板材,如复合保温外模板、模塑聚苯(EPS)模块以及用于现浇混凝土施工工艺的钢丝网架模塑聚苯乙烯板等。鉴于当前建筑保温的构造形式多种多样,《建筑设计防火规范》GB 50016-2014第6.7节规定的外墙的内保温、夹芯保温、外保温三大系统尚无法完全涵盖各种构造做法。对于其他构造形式的建筑保温的做法的防火要求,提出以下建议:

 

  A、 复合保温外模板现浇混凝土外保温系统

 

  该系统是近年来研发的一种能够代替外墙钢制或竹胶板外模板的复合保温板材,板材主要是用两面开有凹槽的燃烧性能为B1级的模塑板或挤塑板做保温芯材,板材的内表面为3mm-4mm厚带增强耐碱玻纤网布的胶粘剂面层,外表面为2mm厚带增强耐碱玻纤网布胶粘剂面层,在该面层上抹7mm厚建筑保温砂浆(I型)过渡层,砂浆层上再抹带增强耐碱玻纤网布的3mm-5mm厚抗裂砂浆层,经工厂化预制而成的具有保温和模板双重功能的板状制品。

 

  由于该板材芯材燃烧性能不低于B1级,且两个大面均为A级不燃材料覆盖,施工时作为外模板使用与现浇混凝土构成无空腔复合保温墙体,在运输、堆放、施工中,发生火灾的可能性几率很小,主体施工完成且外模板支撑拆除后,复合保温板材外面还要再抹3mm-5mm厚带一层耐碱玻纤网布的面层,保温材料外面的不燃材料防护层厚度达到15mm-19mm。这种保温系统构造做法与B1级保温材料的粘贴外保温系统构造做法不同,因此,该外保温系统进行相关防火试验并经专家论证后,可以不设防火隔离带,且对建筑外墙上门、窗不再提出耐火完整性的要求。

 

  B、 预制复合夹芯保温外墙板

 

  在建筑产业现代化进程中,装配式混凝土结构体系建筑中的预制复合夹芯保温外墙板是常用的构件之一。它的保温芯材的燃烧性能不低于B1级,其墙板内外表面层均采用厚度大于或等于5.0mm的A级不燃材料时,可以不设防火隔离带,且对建筑外墙上门、窗不再提出耐火完整性的要求,且应按照《装配式混凝土结构技术规程》JGJ 1-2014进行设计、施工和验收。

 

  C、 有的企业拟采用外墙面粘贴聚苯板后再抹50mm厚的砂浆或再粘贴50mm厚的岩棉板,即认为符合GB 50016中“保温材料两侧的墙体应采用不燃材料且厚度均不应小于50mm”的要求,视为“夹芯保温”,这是认识的一个误区。因为厚抹灰或岩棉均不能构成墙体结构体,不应视为夹芯保温。还应设防火隔离带,且建筑外墙上门、窗的耐火完整性不应低于0.50h。

 

  (2)采取内外保温做法,保证质量安全

 

  在“四步节能”要求下,采用A级不燃材料岩棉板作为外墙外保温材料时,岩棉板厚度一般要超过150mm,粘贴加锚固的方式将会带来一定的安全隐患。为解决这个问题建议用外墙外保温采用不超过100mm厚岩棉板系统,外墙内面采用外墙内保温复合板系统(按《外墙内保温复合板系统》GB/T 30593-2014选择产品系统材料,按《外墙内保温工程技术规程》JGJ/T 261-2011进行设计、施工和验收)。外墙上不必要求使用耐火完整性不低于0.50h的门窗,虽然工程造价稍有增加,但仍不失为解决特定情况下外墙保温的一种做法。

 

  (3)关注泡沫塑料类保温材料生产的环保要求

 

  作为泡沫塑料类的保温材料生产企业,应推行清洁生产,要向绿色建材方向努力,在生产过程中,不再使用氯氟烃发泡剂和含卤素及溴类的阻燃剂。HCFC(氯氟烃)是生产PUR、PIR和XPS所用的发泡剂,HCFC对大气臭氧层破坏很大。为保护环境, 2004年之前美国、欧盟已淘汰了HCFC141b(一氟二氯乙烷),2010年之前世界各国已淘汰了CFC(氯氟碳化合物,俗称氟利昂),而142 b(二氟一氯乙烷)也将在2020年逐步淘汰。

 

  欧美大部分国家生产PUR、PIR已改为异戊烷作为发泡剂,欧洲生产XPS改用CO2作为发泡剂,我国有些企业现在还在使用HCFC141b,但也有部分XPS板生产企业已经实现了CO2发泡,对环保做出了贡献。此外,作为EPS、XPS泡沫塑料的阻燃剂——六溴十二烷(HBCDD)亦属毒性较大的有机污染物,它可在生物体内蓄积,引发癌症,免疫系统疾病等等,欧盟已经禁止使用它作为阻燃剂。联合国《关于持久性有机污染物的斯德哥尔摩公约》已将其列入从全球淘汰的禁用化学品名单中。为了有足够时间寻找替代品,从2014年春开始设置了为期5年的缓冲期,也就是说到2019年春是最后期限,我们应当有所准备。

 

  (4)结合市场需求,研发新产品、新技术,不断提高保温材料的绿色度

 

  近期,建设、建材行业新政、新标出台不少,有机遇有挑战,创新之风正在兴起。比如气凝胶在门窗上已经应用,且效果良好,一些科研单位正在研发气凝胶复合夹芯板用于外保温的课题;各种预制墙板正在立题研发;解决“四步节能”后,岩棉保温过厚的安全性问题,时不我待;建筑用真空绝热板的耐久性问题还应深入研究;被动房(低能耗、超低能耗房)节能技术应进一步改进并推广应用;很多新开发的材料需要再上水平等等。

 

  三、建筑保温材料发展前景展望

 

  我国实施宏观经济调控,2015年GDP总量预计增长7.0%。(今年第三季度GDP同比增6.9%)当前,经济下行压力较大,固定资产投资放缓,房地产新开工面积及销售面积均出现下滑,且库存压力增大,建筑材料行业中水泥、钢材等主要建材市场均不景气,所以很多企业认为保温材料行业将受重创,前景堪忧。我们认为现阶段保温材料行业进入转型升级、兼并重组是不可避免的,但就整个行业来看前景依然看好。为什么?

 

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