建筑外墙保温材料燃烧性能探索

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[摘要]针对现阶段我国建筑节能与防火设计现状，本文简要介绍了岩棉、聚合聚苯板、真空绝热板和胶粉聚苯颗粒砂浆四种A级外墙外保温系统常用保温材料的主要性能、应用优势和劣势，同时对不燃性、单体试验和热值等燃烧性能进行测试分析。期望能够为建筑外墙保温材料的防火安全性能提升提供参考。

[关键词]保温材料；燃烧性能；防火；节能

1前言

2015年5月1日，国家标准GB50016-2014《建筑设计防火规范》[1]开始实施，对建筑外墙保温材料燃烧性能提出了更加严格的要求，条款第6.7.7条第一项规定“建筑外墙保温除采用B1级保温材料且建筑高度不大于24m的公共建筑或采用B1级保温材料且建筑高度不大于27m的住宅建筑外，建筑外墙上门、窗的耐火完整性应不低于0.5h”。B级外墙保温材料的应用范围被严格限制，因此近年来A级外墙外保温材料受到了广泛的关注。

2建筑材料燃烧性能标准要求

A级外墙外保温材料燃烧性能在国家标准GB8624-2012《建筑材料及制品燃烧性能分级》[2]中有明确规定，其试验方法及判定依据如表1所示。

3常见A级保温材料概述

3.1岩棉。岩棉是玄武岩、白云石等经1450℃以上高温溶化后高速离心成纤维的无机纤维保温材料，具有保温、隔热、隔声及吸音等基本的性能，同时还具有导热系数小、阻燃、无毒、化学性能稳定、耐久性好等突出特点。岩棉保温材料分为岩棉条(即竖丝岩棉板)和岩棉板(横丝岩棉板)两种材料。岩棉吸水率高，横丝岩棉抗拉强度低等问题限制了岩棉在外墙外保温系统中的应用。3.2聚合聚苯板。聚合聚苯板按照生产工艺分为两类，一是无机料包覆型，是通过负压、渗透等工艺将硅酸盐水泥类无机材料充分包裹低密度模塑聚苯乙烯颗粒成型；二是渗透型，将低密度的EPS渗入到无机材料中成型。燃烧性能等级与无机材料种类及性能、无机材料添加量、生产工艺等因素影响。其中无机包覆型一般可达到A级，燃烧性能较渗透型更佳。但由于生产工艺、成本等原因，市面上的聚合聚苯板产品质量良莠不齐。3.3真空绝热板。真空绝热板是以纳米级多孔介质超细玻璃丝绵、微硅粉及气相二氧化硅等无机材料为芯材，复合阻气膜为包裹材料，经抽真空、封装等工艺制成的建筑保温用板状材料。复合阻气膜通常为PET、PE、铝箔和玻璃纤维网布等材料组成。真空绝热板能有效避免热传导、热辐射、热对流，防火性能好，是可靠的A级材料。真空绝热板存在不能切割，对施工人员技术要求高，真空破损失效，存在热桥等问提。铝硅锰板敷面的真空绝热板，大大减少了真空板破损的几率，是比较完善的A级材料。3.4胶粉聚苯颗粒保温砂浆。胶粉聚苯颗粒保温砂浆由胶粉与聚苯颗粒组成，该材料导热系数低，保温隔热性能好，抗压强度高，粘接力强，附着力强，耐冻融、干燥收缩率小，不易空鼓、开裂。采用现场成型抹灰工艺，施工工艺简单，总体造价较低，能满足相关节能规范要求，广泛应用于各种外墙保温系统中，要达到保温效果通常需要在墙面达到20~30mm厚度，厚度偏大，导致保温系统整体重量偏大。

4燃烧性能试验

岩棉是一种无机纤维保温材料，燃烧性能优良，可达到A1级标准。本文选取三种不同岩棉，其中1号和2号样品为横丝岩棉，3号样品为竖丝岩棉。岩棉主要成分为玄武岩、白云石无机纤维，化学性能稳定，不燃性试验中在高温下出现融化变形现象。由表2试验结果分析可知三种岩棉燃烧性能差距不大，热值为0.3~0.6MJ/kg，不燃性试验温升8~14℃，出现6%~11%的热失重，均通过A1级燃烧性能试验。聚合聚苯板中有机物模塑聚苯乙烯颗粒的存在会影响其燃烧性能。一般来说，聚合聚苯板容重与聚苯乙烯含量成反比，容重越大，无机材料添加量越多，防火性能越好，但保温性能却越差。本文选取了三种不同容重的聚合聚苯板，其燃烧性能差距较大，单体试验中三种样品聚合聚苯板受火均出现熔融滴落现象，但火焰横向蔓延未到达试样长翼边缘，可达到单体燃烧试验A级要求。但在热值试验中，容重小的样品1热值为3.6MJ/kg，达不到GB8624-2014标准中要求，未通过A2级燃烧性能试验。表三种胶粉聚苯颗粒砂浆不燃性试验中无持续火焰出现，试验后样品无坍塌、熔融变形现象，仅表面的聚苯颗粒熔融消失，胶粉骨架无变化，热失重较小。三种试样热值均小于2.0MJ/kg，均通过A1级燃烧试验。

5结论和建议

本文对岩棉、聚合聚苯板、真空绝热板和胶粉聚苯颗粒砂浆四种A级外墙外保温系统常用材料燃烧性能进行了试验分析，对四种A级材料应用优势和劣势进行了对比分析，主要结论和建议如下：(1)聚合聚苯板选用时应注意其产品的容重、燃烧性能与保温性能三者之间的对关系。其性能良莠不齐，容重高的产品燃烧性能可达到A2级，在设计选用时应谨慎确认其能否真正达到A级。(2)岩棉、胶粉聚苯颗粒砂浆燃烧性能级别为A1，防火性能更优。但岩棉易吸水，导致系统重量增加，保温性能降低，应注重提升其防水性能。同时岩棉在实际工程应用中施工难度较大，易造成施工人员过敏等，也应通过技术创新来改进。胶粉聚苯颗粒砂浆容重大，保温层重量大，存在工程应用安全隐患，在外墙外保温系统中往往无法单独达到良好的保温效果，可与其他保温材料配合使用。(3)真空绝热板可达到A2级，对比岩棉和胶粉聚苯颗粒在耐水性能、系统减重等方面更有优势。应通过技术创新解决热桥问题，降低生产成本，降低破损率，降低施工难度等进一步完善该材料的性能。

参考文献

[1]中华人民共和国公安部．GB50016-2014建筑设计防火规范[S]．北京：中国计划出版社，2014．

[2]中华人民共和国公安部．GB8624-2012建筑材料及制品燃烧性能分级[S]．北京：中国标准出版社，2014．

[3]中华人民共和国公安部．GB/T5464-2010建筑材料不燃性试验方法[S]．北京：中国标准出版社，2010．

[4]中华人民共和国公安部．GB/T14402-2007建筑材料及制品的燃烧性能燃烧热值的测定[S]．北京：中国标准出版社，2007．

[5]中华人民共和国公安部．GB/T20284-2006建筑材料或制品的单体燃烧试验[S]．北京：中国标准出版社，2006．

作者:时姣 吴莉莉 刘建志 刘驰宇 刘博 宋甲芳 单位:山东省产品质量检验研究院