高效建筑外墙保温板的制备与研究

吴建兵

(天津市市政工程设计研究院，天津 300457)

0 引言

随着经济社会的发展，整个社会对于节能减排的要求日益强烈。在民用建筑领域，近年来民用建筑中普遍采用外墙覆盖保温板的办法来实现民用建筑的室内保温，整个社会对于外墙保温板的需求越来越强烈。目前国内普遍使用的建筑外墙保温板是采用纯有机类保温材料作为芯材进行填充，如膨胀聚苯乙烯板、挤塑聚苯乙烯板、聚氨酯板等。该类保温板导热系数低、保温效果良好且材质轻，拥有着较广阔的市场。但其材料为高分子材料，极易燃烧，消防隐患巨大，无法达到公安部关于建筑保温材料A级防火要求。随着对于高层建筑防火要求日益增加，尤其是在央视大楼火灾、上海高层住宅大火等高层建筑火灾发生之后，该类外墙保温板的缺点日渐凸显。本文旨在研究一种新型防火外墙保温板，在保证建筑保温效果的同时，彻底杜绝外墙保温板的消防隐患。

1 保温板的制备

1.1 原料

菱苦土、卤水、高效生物发泡剂、介孔低导热硅粉、三维编织玻纤网格。

1.2 制作方法

菱苦土为一种廉价易得的工业原料，其有效成分是活性氧化镁(MgO)。卤水为工业卤片溶解得到，其中含有大量MgCl2。二者按比例混合为水泥状材料，放置后经化学变化硬化，内部会形成大量由MgO-MgCl2-H2O组成的镁质胶凝材料，即氯氧镁水泥［1］。氯氧镁水泥具有机械强度好，成本低廉，适宜工业化生产，耐火性能优异，良好的耐腐蚀性等优点［2］。

在本文中介绍的外墙保温板以氯氧镁水泥为基材，通过生物发泡剂发泡，制成内部结构具有面包状蜂窝的发泡氯氧镁水泥。在发泡的同时向基材中添加介孔低导热硅粉来增加其保温效果。介孔硅粉为粉状纳米材料，内部为纳米级的半开放孔隙，这种结构能有效地抑制空气分子在孔隙中的自由流动，从而限制对流传热来实现保温隔热。将上述发泡氯氧镁水泥浇入被模具固定两侧的三维编织的玻纤网格中，在模具中进行硬化，养护12 d以上即可。

2 保温板性能的研究

2.1 发泡剂添加量的影响

根据发泡剂添加量不同，最终得到的发泡氯氧镁水泥内部的泡沫孔隙比例就会不同，从而直接影响材料的容重、强度和导热系数。本文通过一系列的研究，得到最佳平衡配比。如表1所示，发泡程度越大，孔隙比例越大，有利于降低材料容重，但材料强度会随之下降。导热系数随着发泡程度的增加呈现先降低后略增的现象，说明发泡少孔隙率低时，泡沫孔隙增加有利于降低导热系数，增加保温性能，但泡沫孔隙过于密集容易造成泡沫相连形成大孔，增加对流传热，导热系数反而有所增加。综合各方面考虑，发泡剂比例为2%～2.5%为宜。

表1 发泡程度对性能的影响

2.2 介孔硅粉对于导热系数的影响

在按一定发泡剂发泡的前提下，对比不同添加量的介孔硅粉的保温板以及不添加介孔硅粉的保温板的导热系数，其结果如图1所示。

图1 介孔硅粉与导热系数的关系图

由此可见，介孔硅粉的加入有利于降低导热系数，增加了保温效果。介孔硅粉的添加量越大，其导热系数就越低。但在实际操作中，由于介孔硅粉密度极低，即使在质量添加比很小的情形下，其仍能占据较大的体积分数，体积分数过大时会对添加造成一定困难。

2.3 防火性能

将依据本方法制成的外墙保温板进行灼烧试验。火焰喷枪喷嘴处火焰温度可达1 000℃以上。利用其对保温板进行高温灼烧5 min，保温板不燃烧不融化不变形，说明其完全符合防火的要求。

2.4 防水性能

水以其巨大的比热容会对保温材料造成严重的不良影响。发泡氯氧镁水泥材料本身不具有出色的防水性能，但在施工过程中可以通过在其表面覆盖防水面层和基层来解决，在防水面层和基层上可通过涂覆防水硅烷等材料进一步增加防水性能。

3 结语

利用氯氧镁水泥为基材，通过发泡和添加介孔硅粉的方式降低导热系数，成功地制成了一种新型复合建筑外墙保温板。该保温板集高强度、低导热系数、防火不燃、低成本等优点于一体，性价比高，满足现阶段对于外墙外保温材料的要求，有广阔的应用前景。

［1］C Mazuranic，H Billinski，B Matkovic.Reaction products in the system MgCl2-NaOH-H2O［J］.J Am Ceram Soc，1982(65):523.

［2］严育通，景 燕，马 军.氯氧镁水泥的研究进展［J］.盐湖研究，2008，1(16):60-66.