高性能泡沫混凝土板薄抹灰外墙外保温技术研究—吴飞

    非常荣幸今天有机会和大家交流目前社会上比较关注的一个，这一两年发展起来的泡沫混凝土外保温系统，前段时间北京的几个同仁在北京市建委备案的，开过几次专题的会议，对这个话题做了比较深刻的分析。目前建筑节能对于防火、安全比较关注，所以也催生大家对无机的A1级的外墙外保温材料的关注。

    还没有形成泡沫混凝土的军阀，目前泡沫混凝土行业里面没有这样的企业存在。叫百团大战，还是目前的一个现状。因为泡沫混凝土这个产品门槛不是很高，做还是比较容易的。但是我们公司是从2008年开始研究这个事情，目前有一位博士、四位硕士参与这项研究工作。2008年开始做，到2010年我们才做了样本工程，才完成耐候性实验等等一系列的基础研究工作。我们深刻的体会到门槛不高，做容易，但真正想做好太难了。我把我们几年来研究的结果跟大家做一个报告，不当之处请批评指正。

    我们研究背景大概就是总结的这几项，主要是针对有机保温材料。有机保温材料它有燃烧、熔化产生滴落物还有毒性的问题，现在建筑节能对这方面比较关注，几把大火烧出来这个结果。无机材料也有无机材料的问题，像我们泡沫混凝土确实是优点非常突出，但它的缺点也非常突出。正因为这么一个条件，这么一个环境，我才认为这个项目更有的做。如果要是说比较成熟的一个产品，恐怕也没有一个现在千帆竞渡的这么一个状况。比如说像饮料市场，可乐，基本上就是可口可乐、百事可乐的天下，就没有这么多是是非非，没有这么多热情的企业来参与了。也正是因为这个产品不是很成熟，但它确实是优势和劣势非常明显，也才引得这么多研究单位在做。

    我这个报告在另外一个场合也做过类似的内容，但是没有今天讲的这么细，从大方向上讲过。那次是在中国消防协会今年的年会，在嘉峪关上他们特意邀请，前年做过这个内容的介绍了。去年他们组委会说对这个消防系统，对这个比较关注，再讲一次。可以看到这个产品虽然门槛不高，目前还不是很成熟，但是确实得到了社会方方面面的关注。所以我觉得也在这借这个机会呼吁一下在座的高校、研究院所还有热衷于无机保温材料研究的企业，能够联合起来，能够共同来研究。

    这个项目我是觉得拿得诺贝尔奖可能远一点，但是课题的牵头人评个院士还没问题。外墙外保温建筑节能所需要的一些性能，确确实实有待于提高，如果有愿意在这方面做工作的，尤其是高校，尤其是研究院所，我呼吁大家能够参与一下，如果要是能够在性能上有所突破的话，一定对于我们建筑节能，对于我们中国的保温事业来说是一个巨大的贡献。

    火灾其实有很多，我在里面没有列出来。最主要的在火灾过程中，可能就是刚才我简单介绍的，有机保温材料的燃烧、熔化产生滴落物、毒性、烟等等。这些对于社会的危害的造成，我们更需要在无机材料上研究一些工作，无机材料在这方面明显要优于有机材料。

    这是我做的一个有机材料和无机材料的对比，重点还是以我们泡沫混凝土这个产品为主。比如说我们总结的第一项叫能耗低涡，应当说泡沫混凝土在现有的保温体系中，这个材料应当是最低碳的。本身材料的生产过程中，碳的排放应当是最低的，相比较有机材料和其他的无机材料，我们本身这个产品就是低碳产品。

    第二无污染，生产过程中无污染，做了一些工程之后，通过和施工队的交流和工人的交流，工人反映无污染。其他材料做，工地有一个要求，每一天把工程的现场做一个清扫，否则的话边角废料会形成一个工地的污染。尤其还有一些安全隐患，我们这个材料没有这个问题，没有任何污染，边角废料不需要处理，直接工程完工之前回填，它是一个真正无污染的产品。

    再就是耐久，它毕竟是一个无机性材料，可以和建筑物同寿命。当然防火问题不用说，不会像有机材料一样，复合A，还有一些说法在里面，这个材料无论怎么样做测试、检测，都是达到目前我们国家A级的要求。在防火性能来说它是非常可靠的。

    泡沫混凝土我重点介绍制品，一种做的比较早，目前在建筑上应用比较多的物理发泡的泡沫混凝土，还有我们做建筑节能的化学发泡的混凝土。容重上物理发泡会重一些，导热系数大一些，现在成熟的用在800公斤以上，导热系数在0.1几大概这么一个范围。作为建筑节能那个容重和那个导热系数不适于外墙外保温的应用。

    这是泡沫混凝土的生产工艺，我重点介绍化学发泡，工艺也不是很复杂，所以造成现在的市场相对混乱，虽然比较热。北京近期在搞老旧小区改造，可以用的材料真的太少了。现在聚氨酯可以用，酚醛可以用，岩棉可以用，剩下没有太好的材料，泡沫混凝土应用的也不少，通过这些应用也反映出来的问题非常多，大家可以看到生产工艺不是很复杂。这个是泡沫混凝土板做出来的形态。

    下面我重点给大家介绍，大家也比较关注泡沫混凝土到底，尤其应用在外保温的泡沫混凝土，到底基本性能达到什么样，才能够适合于外墙外保温系统。通过这些年的研究做了一些分析，比如说像我第一图做抗压强度与干密度的基本分析，大家可以从图上看得到，随着密度的增加，导热系数也是明显的呈上升。这张图上，基本上我们取的值是在180公斤的干密度。现在市场上有应用，比如说像山东标定的250公斤容重，也有200的，为山东考虑的就是强度，其他的性能所以它考虑到那些因素前提下认为250公斤容重比较合适，导热系数这一块考虑的比较少。

    近期我和山东建科院专家做了一些交流，他们认为也应该有一些调整。他们也在讨论是不是能够选择一个更合适的导热系数这样一个性能来做推广，第一张图是抗压强度和干密度的关系。第二个是抗拉强度跟干密度的关系，随着容重的提高密度的提高，抗拉强度也会有所提高。我们外墙外保温更关注的是抗拉强度，抗压强度关注度比较少。通过这两张图分析，180公斤容重抗压大概是在0.4级兆帕，180公斤容重抗拉大概是0.1，现在有做标准，有定0.1的，有到0.10的，大概是在0.08这个水平，可以达到0.1这个标准。按照158的标准外墙外保温系统定的0.1。这个是干密度和抗拉、抗压强度的关系。

    下面是干密度和体积吸水率，正好相反，它是呈下降的趋势，随着密度的等价，吸水率下降。好一点能够低于10%，再好一点有八点几，更多的是10%左右，我们定的起标也是10%。随着干密度增加，吸水量呈下降的趋势。由于泡沫混凝土刚才讲吸水量比较大，它在不同的状态下导热系数有所变化，我们做的实验，同样一块泡沫混凝土，大概是0.055，标准状态下是0.06，这个和它的吸水率和它的含水量有直接的关系。无论江苏也好，北京也好，现在都有一个修正系数在建筑节能上。山东定的是1.2的修正系数，由于它的吸水率会导致它的修正系数。

    粉煤灰掺量对性能的影响。我重点介绍一下粉煤灰，随着粉煤灰的掺量，它的抗压强和吸水率有一定的变化。它不是完全上升或者完全下降的曲线，它有一个峰值，水煤灰掺量是一定的量，吸水量比较大。我们用两种方式处理，一种是增加一些防水剂，还有是用有机材料对泡沫混凝土改性，我们也做了不少工作。通过改性对泡沫混凝土的强度和吸水率的简单示意。

    通过三四年的研究，虽然我们认为这个产品还是有很多需要完善的地方，但是目前这些基本性能还是可以满足外墙外保温的需求，这是我们做的一些检测报告，做了很多很多，只是其中的一少部分。我们在2010年年底，请建设部帮我们做项目的评估，验收工作，按照建设部科技项目的评估，需要做很多的准备工作，比如说像专利的申请，企业标准的制定，一个是产品标准还有系统标准的制定。再就是按照企业标准和现有外墙外保温系统的一些通用的测试方法，泡沫混凝土系统进行测试，我们参照144和149这两个标准对我们泡沫混凝土系统做性能的测试，都能够满足目前这两套系统标准对外墙外保温的要求。

    这个是做的燃烧性能的检测，我想再多说一点，燃烧性能它牵扯到，因为我们的材料最大的弱点就是脆性比较大，它毕竟是无机材料，它脆性比较大，我们想用有机材料对它进行改性，使它降低脆性，提高柔韧性，但是有机材料的参量是要限制的，否则燃烧性能就受到影响。我们做了很多次燃烧性能的测试，所以，难度就在这，很多可以用有机材料对它进行改性的，由于受燃烧性能的影响，有机材料的选择和范围都受到影响，性能的改进也就比较困难。

    也鉴于泡沫混凝土我刚才提到的有一些脆性，用有机材料进行改性受到限制，我们也有两种方法，一种是刚才讲到的泡沫混凝土内部进行一些改性，加一些有机材料对它进行整体性能的改进，还有一个表面的改进，这个方法应当比较简单，我们做外保温系统经常有应用，叫界面剂。在这方面如果能够做的好的话，我们自己做可以做到百分之七点几吸水率，但是这也存在一个不要影响它的燃烧性能。我们做无机材料外墙保温系统，关注更多的就是它的燃烧性能，如果没有这个立足点，我们其他性能可能就失去它意义了。

    我们可能要保证它燃烧性能是A级的前提下，提高那些性能，这个是改性后的。通过我们模拟做了一些检测，改性之后脆性有所下降，这是我们自己模拟测的一个数据。这个是表面处理不同的处理方式，我们做的一些实验过程。这个是经过表面处理之后，泡沫混凝土板的性能，体积吸水率最低可以做到5.6%，现在用户对这个比较关注，这是我们做的最低的，还不是我们定的标准，我们定的标准还是10%。因为大规模的生产要想达到5.6%还是很困难的，从实验角度来说，从研究的角度来说我们可以做到5.6%的数据。这是燃烧性能的报告。

刚才重点讲的就是材料，它应用外保温应该形成一个系统，我们前段时间北京有12家备案企业讨论的时候，也讨论这个问题。由于市场竞争，从企业角度来说相对而言会短视一些，它为了赢得一些竞争的优势，上次开会我直说，我说听到这样的信息，我定了我体积吸水率10%，有的企业敢定到8%，这可能是市场竞争的一个问题。所以也造成目前现在尤其是在建设主管部门对泡沫混凝土的产品，有了一些不同的声音，不同的想法。

我的观点，我认为，两方面，一方面是产品本身的性能的改进，还有一方面是系统，可能在产品性能方面的一些问题，我们可以通过系统的方式来解决。这样的话，其实我觉得定一个合适的标准，能够满足外保温的需要，在这么一个前提下，这样定一个标准很合适。最近北京市建委做了抽检，刚才我说的那四个系统加上泡沫混凝土，五套系统做了抽检，抽检的结果不是很理想，具体的情况我不说了，可以肯定的说结果不是很理想。这就牵扯到一个标准的问题，我认为定一个合适，适用的。

    我们到外地去，备案的时候，外地有提到，这个标准你要达到什么什么，我们说可能有一些困难要讨论一下，人家把文件一拿我们看都是红头文件，你执行也得执行，不执行也得执行。这个可能就确实是增加了我们这个产品将来一些检测方面的隐患，可能就会在某些指标上，由于过于追求指标的效果，好看，北京定的10%，我定9%，表面上好看，最后有一些不利的地方，甚至于会影响这个行业的发展。我们这12家为什么开了几次会，原因也是这个，如果不再规范，我们不再自律，这个行业就像我们讲的叫菱镁制品，还没有发展就被扼杀了，这个产品也要面临这个问题。我们希望通过我们这些企业的带头，自律，能够保证外墙外保温这个领域应用泡沫混凝土比较正常。

    系统方面也应当是一个很关键的，我想材料的一些短版不足可以通过系统进行弥补。时间关系，系统不再细说了，基本结构是和其他的外保温系统类似。这个是施工工艺，和其他外保温系统类似。这个是我们做的实验报告，这个是我们系统的一个示意图，它主要是两点。一点就是泡沫混凝土，第二点就是刚才我讲到的系统，我们可以通过保护层对这个系统进行进一步完善。在欧洲大家比较认可疏水的，德国对疏水涂料比较认可，但是在我们近临日本对疏水涂料不太认可，他们认为应该用浸水的涂料。作为外保温系统在这个基层上做我认为疏水涂料更好，更能体现对外保温系统的保温，选择的更好，可能对我们外保温系统是一个有效的保护。这就是我们的一些图片，可以做成仿瓷砖效果的。

    泡沫混凝土我们总结了一下，应用范围还是比较广，泡沫混凝土制品。六个方面，外墙外保温系统，第二建筑造型线条，这个在建筑上用的比较多。以往用聚苯的也好，作为建筑造型线条来说，泡沫混凝土是一个非常具有优势的产品。再一个墙体自保温，目前它导热系数还满足不了严寒地区的需要。第四就是幕墙系统保温。再就是防火隔离带，最后一个叫门芯结构。我们做了不少这样的项目，防火门的门芯一直是防火门行业的难点，用什么样的材料，既满足这个防火的要求，又能够成本低，他们也一直在探索。

    有这种超低泡沫混凝土在门芯上应用，我们也做了很多实验，还是很有前景的一个应用领域，这个是泡沫混凝土保温板制品应用的大概情况。这个是我们做了一些工程的情况，做建筑造型和装饰线条，这是北京顺义的朗姿中国。它要求必须有比较大的，比较突出的线条，选择了好多都没有做成，最后用我们泡沫混凝土。这张小图片是实际应用的图片，应用建筑造型的话，对这个产品是非常好的一个应用领域。这些是具体应用的大概情况，我不细说了。

    做一个小结，我总结了一下我们泡沫混凝土有几个优点。简单的说，我总结一下，我们这个产品在外保温领域应用，我们这个产品应当叫三无产品，为什么叫三无呢？一无，无明火，无烟，没有明火没有烟。二无，是无熔滴物，不会熔化，不可能产生熔滴物，上海的大火都是由于这样的原因造成比较大的损失。第三无就是无毒。所以我总结，我们这个产品就是三无产品，当然不是工商局查处的产品。还是一个非常有前景，非常值得我们大家投入更多的精力进行完善的一个系统。