国外建筑保温材料的发展及应用.pdf

64 4安徽 节能减排博士科技论坛论文集国外建筑保温材料的发展及应用王学森张利强(安庆 市建材业协会2460 04)摘要:随着国家对节能减排力度的不断加大,强制 实施建筑节能工程的规范已于近日颁 布。而建筑保温材料是 实现建筑节能的最基本的条件。本文介绍了发达国家在建筑工程应用保温材料的现状及其发展情况。关键词:节能减排;规范;建筑节能;保温材料1前言按照新近颁布的建筑节 能工程施工质量验收规范(GB5 o4n一2。7)的 相关规定,自20 0 7年1 0月1日起,建筑工程节能不符合规范不能通过验收。而建筑保温材 料是实现建筑节能的最基本的条件,和实施节能减排目标的得力举措,因此,世界各国在建筑工程中均采用 了大量 的新 型保温材料。针 对建材行业是我省支 柱产业之一 的现实,本文简要介绍 国外保温材 料 发展及其在建筑工 程中的应 用情况,以期在 我省建材行业的产业升级 和可持续发展过程中能有借鉴作用。2国外保温材料发展简史2.1矿物棉国际上矿物棉制品的发展 迄今已有16 0多 年 的历 史。1840年,英国首先发 现熔化的矿 渣喷吹 后 可以形成纤维,并开始生产矿渣棉。1 880年,通 过对矿渣棉性质和用途的研究,德国和美国开始生产矿 渣棉,尔后在其他国家相继使用 和生产。19 3 0年一195 0年,开始 了矿物棉大规模的生产和应用。从1 98 0年至今,国际上矿物棉制品的产量处 于比较平 稳 的 阶段,因 为其他的保温材料如玻璃棉、泡沫塑料的发展加快,而主 要矿物棉生 产 国家的发展速度放慢。虽 然矿物棉产量 增幅不大,但在生产规模、技术及深加工方面有了很大的发展。2.2玻瑞棉国外玻璃棉年产量约在20 0万 吨左右,主要生 产国是美 国、法国和日本。玻璃棉制品品种较多,主要有玻璃棉毡、玻璃棉板、玻璃棉带、玻璃毯和玻 璃棉保温管。玻璃棉制 品 主要 用 于 建 筑业,其用量占玻璃棉 产 量 的8 0%以上,甚至 在日本达 到 了9 0%。自1 9世纪 9 0年代开始,美国就以玻璃制取玻璃纤 维,2 0世 纪3 0年代开 始 用 机械 方 法 制 造玻璃 纤应 用与实践6 4 5维。当时有 棒拉法、平 吹法等,纤 维直径比较粗,达 2 5拼m以上。第一 次世界 大 战期间,德 国 由于 进口石棉来源 断绝,就大力研制玻璃棉作为替代品。由于它绝 热、隔音 的优异 性能,一 经 问世,各国便争相研制。因棒拉法等生产方 法工 艺落后、产 量低,不 能满 足需 要,因此,新 的工艺 方法便应 运而 生。2 0世纪4 0年代,美国欧 文斯一康宁公司研制成 功 火焰喷 吹 法 工艺,并于194 9年 获 得了专利权,可生 产棉纤 维 直径为3拼m一5拼m,甚 至更 细 的超 累棉、造纸棉。19 5 6年,法国圣 哥本公司,研制成功离心喷吹法(即Te l法),并向十几个 国家出售专利。2.3膨 胀珍珠岩世界 多数国家,首先从建筑业 开发应 用膨胀珍珠 岩,并 逐 步 推广到农业、工业过 滤 剂、冶金等其他行业,时至今日,膨胀珍珠岩虽 应用范围很广,但其产品仍绝大部分应 用在建筑业,其用 量 约占世界膨胀珍珠岩 总产量 的 6 0%以上。在 国外,膨胀珍珠 岩 及其制品 的应 用范围仍在继续 扩大,其用 途已知 的就有1 60多种。在 目前的建筑业 中,美国是膨胀珍珠岩用 量最大的 国家,主要 在高层建筑中作夹层墙板、屋 面板、楼板,也用作耐 火保温层。以珍珠岩混凝土作中 间层、金 属薄板作面层 的经济夹层墙板在美国也获得了广 泛 的应用。广泛用于屋顶结构的珍珠岩混凝土都采用了这种珍珠岩隔热材料。德 国在建筑业中,广泛采 用膨胀珍珠岩作散铺隔 热、隔音层,作隔 热 和 耐热抹灰砂浆的集料,产用 于调 制快硬砌筑砂浆。此外,采 用 沥青珍珠岩板作屋 面保温 层,可以与泡沫玻璃相媲美。2.4硅 酸钙 绝热制品自20世纪4 0年代以来,硅酸 钙绝热制品首先在美 国问世。在众多 的保温材料中,硅 酸钙绝热制品具有在中高温范围的应用 中抗压强度高,导热系 数 小,施 工方便,可反复使用等优点,故硅 酸钙产业 发展迅速。19 52年开 始用湿法生产,其密度降为2 3Okg/m”左右。到 2 0世纪 7 0年代初,日本生产耐温“0的硅酸钙制品的厂家有:韩日石棉公司、日本石棉 公 司、大阪包装公司、神鸟化学 工业公司等,其中3家还生产了耐 温10 0 0的新产品。到20世纪8 0年代,日本三菱化工公 司进一 步 用动态法 工 艺 生产了密 度 为lo okg/m“的无石棉微孔硅酸钙产 品,并以专利卖给了美国的琼斯一曼维尔(J.M)公司。3国外保温材料发展趋势现有保温材料产 品性 能 的提高、生产技 术 的改 进 和生产成本 的降低,一般是针 对各种保温材料生产和使用中的 问题加以改进 和提高,如 聚 氨醋 泡沫 塑料向无氟利昂发光及 提高阻燃性方 向发展;硅 酸钙保温 材料向超轻质全憎 水性方向发展;纤维素绝热制品 向解决阻燃剂硼酸 盐 的渗透问题及 强度方向发 展,以及提高各种保温材料使用 寿命,从而节约原材料及 生产的能 源。研制多功能复合保温 材料,提高产品的保温效率和扩大产品的应 用 面,是现代保温材料工业 的主 要研发方 向。目前,使用 的保温 材料在应用上都存在着 不 同程度 的缺陷:硅 酸钙 在含湿气状态 下,易生成腐蚀性的氧化钙,并由于长 时 间内保有水分,不易 在低 温 环 境下使用;玻璃纤 维易吸 收水分,不适于低温 环境,也不适于54 0以上 的高温;矿物棉同样存在 吸水性,不宜用 于 低 温环境,只适用 于 不存在水分的高温 环境 下;聚氨醋 泡 沫与 聚苯乙烯泡沫不 宜用 于高温下,而且 易燃、收缩、产生毒气;泡沫玻璃由于 对热冲击敏感,不宜用 于温 度急 剧变 化 的状态下,所以,为了克服保温 隔热 材料的不 足,各国纷纷研制轻质多 功能 复合保温 材料。64 6安徽节能减排博士科 技论 坛论文集4研发“绿色”保温材料制品发达国家强调保温材料 工业 的环保性,发展“绿色”保温材料制品。自上世纪 中 叶,国外 非常重视保温材料工业 的环保问题,从原 材料准备(开采或运输)、产 品 生产及使用,以及日后 的处理等问题,都要求最大限度地节 约资源和 减少对环境的危害。保温 材料工 业 是 国外资源重新回收 利 用 的一 个 很 成功 的典型,它不仅节 约了自然资源,降低了废弃物对环境的压 力,而且在生产 过程 中消 耗极 少 的能 量。例如,美国就鼓励在保温材料工业中大量使用 可再回收利 用的原 料,美国环境保护 总局(EPA)规定,如 果想 要 获得超过1 00。美元联邦基金 的资助,建筑工 程 中选用保温 材 料所含最低回收 利 用 成分必须达 到规定标准。此外,国外还 十分重视保温材料在 生产和使用 中环保问题。便如 在 泡 沫保温材料工业生产中,积极寻找氟利 昂(CFC类)发泡剂的替代产品,生产不含氟利 昂的泡 沫保温材料。5国外保温材料应用情况5.1在墙体及围护 结构 中 的应用建筑保温材料是实现建筑节能 的最 基本条件,各国在建筑中采用 了大量的新型建材 和保温材 料。实心砖已普遍被空心砌块和多孔砖所替代,在空心砌块的墙体中,为了提高墙体的保温性能,隔断 在砌 块之间形成的空心通道的气流,还要 向空隙中添加膨胀珍珠岩、散状玻璃棉或散状矿物棉等松散填充绝热保温材料。在建筑物的围护结构中,不论是商用建筑还 是民用建筑,都要 采用轻质高效玻璃棉、岩棉、泡 沫 塑 料等保温材料。墙体的保温基本上有 三种 形式:保温、外保温 和夹 心保温。居民建筑的墙体结构基本是最外面一 层为木质或塑料质的墙板,然 后是 一层 硬质的泡沫塑 料,里 面就是 墙 的标准主体、木框结构等。另外一种典型墙体的结构是 在空 心砌块或 空心砌筑好的 墙体的空 腔 中,填充 密实,同样能起到很好的保温作用。5.2在屋顶上 的应 用国外的民用建筑屋顶 一般采用尖顶 的较多,在尖顶 的 阁楼空 间紧接屋顶 的下 面都装有供空气流通 的通道,既能解决空气的流通,又 可起到一定的保温 隔热作用。同时在天花板的上 面,一般都要铺设玻璃棉或 矿物棉毡、垫,或在此空 间直接吹 人松散的保温棉,有 的直接吊装由玻璃棉或岩棉等保温材料和装饰贴面 复合而成的天 花板。5.3在地面中的应用国外大部分建筑都有地下 室和地 下 空 间,居 住和活 动 空 间 的地板并 不是直接 暴 露 在外界 环境中,这就为生 活空 间 的保温创造 了有 利条件。但是 如果地 下 室和地 下空间不 是 采 暖 空 间 时,尤其是 在冬季,仍会有 相当多 的热量,通 过一楼的地板传出。因此,在建筑物 的一楼地板下 面,仍然 需要填充高密 度 的保温材料,同时,在 地下 室 的混凝土地坪和地基与土壤之间铺设一 定厚度 的 刚性和半刚性保 温 材料。应用 与 实践6 4 76结束语面对 全球 能源 的日益紧张,为应对全球范围内的温室效应,世界各国特别是 欧美发 达国家对 节 能技术给 予了充分的重 视。近30年来,各国在建筑设计和施 工、新型建筑保温 材料的开 发和应用、建 筑 节 能法规的制 定和实施、建筑 节能产品的认证和管理等方 面做了很 多 的工作,不但节 省了大量 的能 源,取得了可观 的经济效 益,同时 改善了环境,降低了对大气臭氧层 的破坏。而 我 国建筑工 程 中 的环保节 能 工作在9 0年代初才刚 刚启动,到现在正日益受 到重 视,因此,国外建筑 节能和保温 材料 的发展 经验,对 进 一步 加强我 省建筑节 能,强化 节能减排,应 有 一定 的启示。