外墻外保溫技術(shù)在我國進(jìn)行研究開發(fā),已有10余年的歷史。在
建筑節(jié)能日益受到重視的今天,由于
外墻外保溫突出的優(yōu)越性,外墻
外保溫技術(shù)已經(jīng)得到了迅速的發(fā)展,并越來越受到廣大居民和開發(fā)商的歡迎。
外
保溫的突出優(yōu)點就是有效節(jié)能,尤其是對維護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行保溫隔
熱處理,降低
建筑能耗,相對內(nèi)保溫能夠杜絕冷(熱)橋帶來的弊病,有效的保護(hù)建筑結(jié)構(gòu)及室內(nèi)裝修,使結(jié)構(gòu)體的自然壽命相對較長,不僅提高了人們居住的舒適度,還可以減少二
氧化碳的排放和不可再生資源的浪費,從而保護(hù)了我們賴以生存的地球環(huán)境。
目前外墻外保溫所選用的材料為膨脹型
聚苯乙烯(
EPS,簡稱
聚苯板)居多,近兩年也有用擠塑型聚苯乙烯(
XPS,簡稱
擠塑板)。由于當(dāng)前各建筑單位的施工水平及材料廠商的生產(chǎn)水平參差不齊,導(dǎo)致外墻外保溫的后遺癥很多,且造成大家對EPS、XPS兩種
外墻保溫體系的優(yōu)劣性爭執(zhí)不休。
現(xiàn)結(jié)合北京某小區(qū)近十年的開發(fā)過程,就EPS、XPS的生產(chǎn)工藝、材料參數(shù)和其保溫體系作一比較。
一、EPS與XPS的生產(chǎn)工藝
1、 典型的EPS的生產(chǎn)工藝
(1)懸浮聚合EPS珠粒:不溶于水的苯乙烯(PS)單體在懸浮
穩(wěn)定劑和劇烈攪拌下分散為液滴,接著在引發(fā)劑的作用下,聚合而成
聚合物顆粒,然后經(jīng)
冷卻、固液分離、
干燥、篩分等處理而成可發(fā)性EPS珠粒。通常聚合過程分為兩個階段:一是40℃升溫至90℃后,恒溫聚合5小時;二是從90℃再升溫至120℃,然后恒溫聚合3小時。一般二次升溫前即加入
發(fā)泡劑、
阻燃劑等
添加劑。EPS珠粒的粒徑約為Φ0.5~1.5mm。
(2)EPS珠粒的預(yù)
發(fā)泡:EPS珠粒在發(fā)泡機(jī)中用飽和蒸汽
加熱到其
玻璃化轉(zhuǎn)變溫度以后,發(fā)泡劑在PS中擴(kuò)散并形成Φ2~5mm的 EPS大顆粒。其間,EPS珠粒的體積可增加40~80倍。
(3)EPS大顆粒的存放和熟化:空氣滲入到冷卻成接近
真空的EPS珠粒中直至內(nèi)外壓力平衡。
(4)模塑EPS大板塊:分為充模、蒸汽加熱、冷卻、
脫模等階段。模塑成1*1.2*6m的大板塊。
(5)烘房養(yǎng)護(hù):EPS大板塊的高溫養(yǎng)護(hù)。
(6)EPS大板塊的
切割:根據(jù)需求切割成
板材600×900×70mm等規(guī)格。
EPS的整個生產(chǎn)過程中,壓力一般都是常壓或負(fù)壓,過程(2)~(6)的溫度一般均在100℃以下。
2、 典型的XPS的生產(chǎn)工藝
(1)發(fā)泡劑——(原料準(zhǔn)備——高溫高壓造粒)——配料、
上料——1#擠塑機(jī)——2#擠塑機(jī)——?
擠出——整平機(jī)——牽引機(jī)——
切割機(jī)
(2)1#主機(jī)可分為:進(jìn)料段160℃~170℃、壓縮段170℃~190℃、
塑化段200℃~220℃、混合段200℃~210℃、計量段200℃~210℃。
(3)2#主機(jī)的整機(jī)加熱區(qū)溫度在165℃~180℃左右。
(4)?跍囟燃s為130℃~150℃。
兩級主機(jī)中的壓力都非常高,中間能達(dá)20MPa左右。XPS的厚度一般直接在整平機(jī)處定好后成批生產(chǎn),不能在短時間內(nèi)任意調(diào)整。整體而言,相比于EPS,XPS的尺寸規(guī)格不易任意調(diào)整。
二、EPS與XPS的技術(shù)參數(shù)比較
聚苯板(EPS)是以聚苯乙烯
樹脂為主要成份,通過發(fā)泡、模塑成型而成的具有
閉孔結(jié)構(gòu)的泡沫材料。
擠塑板(XPS)是以聚苯乙烯樹脂或其共聚物為主要成份,添加少量添加劑,通過加熱擠塑而制成的具有閉孔結(jié)構(gòu)的硬質(zhì)泡沫材料。
聚苯板與擠塑板都是以聚苯乙烯樹脂為原料,經(jīng)過兩種不同的生產(chǎn)工藝加工而成的
保溫材料。其各項性能指標(biāo)
見表1:
表1 EPS、XPS的技術(shù)比較
項 目 指 標(biāo)
EPS XPS
導(dǎo)熱系數(shù),25℃,w/(m.k) ≤0.042 ≤0.030
表觀
密度,kg/m3 18~25 30~40
抗拉強(qiáng)度,MPa ≥0.10 ≥0.20
熔結(jié)性
斷裂彎曲負(fù)荷,N ≥25 ——
彎曲變形,mm ≥20 ≥10
尺寸
穩(wěn)定性,70℃±2℃,% ≤0.5 ≤1.5
水蒸汽透濕系數(shù),ng/(Pa.m.s) 2.0~4.5 1.2~3.5
吸水率,%(v/v) ≤4 ≤2
燃燒性 B2級,離火自熄 B2級,離火自熄
氧指數(shù),% ≥30 ≥26
市場價格,元/m3 350 720
對于保溫材料而言,相對于EPS,XPS有一些優(yōu)點:
強(qiáng)度較高、
導(dǎo)熱系數(shù)較小、隔汽性能較好、
吸水性低等。
三、EPS與XPS的外墻外保溫體系比較
1、經(jīng)濟(jì)性:
XPS導(dǎo)熱系數(shù)比EPS。ㄒ姳2),且具有高
熱阻、低線性、
膨脹比低的特點,其結(jié)構(gòu)的
閉孔率達(dá)到了99%以上,形成真空層,避免空氣流動散熱,確保其保溫性能的持久和穩(wěn)定,相對于EPS 80%的閉孔率,領(lǐng)先優(yōu)勢不言而喻。實踐證明30mm厚的XPS
保溫板,其保溫效果相當(dāng)于50mm厚EPS保溫板,120mm厚水泥
珍珠巖。所以為了達(dá)到相同的保溫效果,XPS的保溫厚度可以比EPS薄30%左右。但由于XPS的價格是EPS的2倍左右,所以XPS的經(jīng)濟(jì)性還是不如EPS。
表2 使用不同厚度保溫板相對應(yīng)的外墻
傳熱系數(shù)[W/(m2.K)]
保溫
類型 結(jié)構(gòu)墻體 聚 苯 板 厚 度 (mm)
40 50 60 70 80 90 100
聚苯板
(EPS) 180mm
鋼筋混凝土 0.95 0.80 0.69 0.60 0.54 0.49 0.44
190mm
混凝土空心砌塊 0.90 0.76 0.66 0.58 0.52 0.47 0.43
240mm KP1多孔磚 0.74 0.64 0.57 0.51 0.46 0.42 0.39
擠塑板
(XPS) 180mm
鋼筋混凝土 0.73 0.61 0.52 0.46 0.40 0.36 0.33
190mm混凝土空心砌塊 0.70 0.59 0.51 0.44 0.39 0.36 0.32
240mm KP1多孔磚 0.60 0.51 0.45 0.40 0.36 0.33 0.30
注1:聚苯板導(dǎo)熱系數(shù)計算值——模塑板 0.042×1.2 = 0.050 [W/(m.K)]
擠塑板 0.030×1.2 = 0.036 [W/(m.K)]。
注2:190mm混凝土空心砌塊(單排孔)熱阻取0.16 (m2.K/W)。
2、
熱穩(wěn)定性:
根據(jù)國標(biāo)進(jìn)行檢測(100×100×原厚,70℃下48h),目前國內(nèi)使用的(含外企的)XPS的
變形量為1.2%左右,而EPS的在0.5%以內(nèi),所以使用X
PS板的建筑外保溫系統(tǒng)外面的保護(hù)
砂漿和
涂料易
開裂。而EPS有很好的
耐候性和在溫度變化時的尺寸穩(wěn)定性,是國際、國內(nèi)應(yīng)用最廣泛的建筑外墻
保溫隔熱材料。
原因分析: EPS一般是常壓下自由發(fā)泡的,然后又經(jīng)過中間熟化、模塑(終發(fā)泡)、大板養(yǎng)護(hù)等過程,其間經(jīng)歷時間達(dá)數(shù)天之久,其孔結(jié)構(gòu)基本是圓形的、孔間融合也比較好,所以整體尺寸穩(wěn)定性較好。而XPS幾乎是在瞬間發(fā)泡的,由于是由高溫高壓下突然變?yōu)槌,發(fā)泡過程很難控制,如果后面冷卻不好,急冷也會引起
應(yīng)力集中; XPS在發(fā)泡的同時,又受整平機(jī)的
擠壓,使其基本上只能在長度和寬度方向上膨脹,因此,其內(nèi)部孔結(jié)構(gòu)是梭形的,這種梭形孔的尖端在受到外力作用(如
溫度應(yīng)力等)時會產(chǎn)生應(yīng)力集中;應(yīng)力集中到一定程度就會引起變形,所以其尺寸穩(wěn)定性較差。
3、可粘性:
由于生產(chǎn)工藝的不同,EPS的
孔隙率比XPS大,即EPS保溫板的表面
平整度不如XPS,但正因為如此,加上EPS的密度小,EPS板的可粘性比XPS強(qiáng)。盡管現(xiàn)在建筑市場也出現(xiàn)了刨皮的XPS板,但保溫行業(yè)所要求的相關(guān)
界面劑及XPS的標(biāo)準(zhǔn)目前尚無行標(biāo)或地標(biāo)。所以一般XPS板的保溫外立面容易開裂、
空鼓、
脫落。
4、表觀質(zhì)量:
通過外保溫施工工藝知道,保溫板粘貼完成后,要進(jìn)行整體表面
打磨找平,但由于XPS板的強(qiáng)度高,導(dǎo)致打磨不容易控制,
異型板也不容易在現(xiàn)場加工,所以一般XPS板的
建筑外立面的表觀質(zhì)量不如EPS板。
5、透汽性:
XPS板的隔汽性能較好、吸水性低,但由于外保溫體系是若干保溫板拼接且和結(jié)構(gòu)墻之間有一定空腔的立體構(gòu)造,所以XPS板高抗蒸汽
滲透性的優(yōu)異性能用于外墻外保溫,就變成其致命缺點,因為板縫處吸水性、
防潮性我們無法提高或避免,而板材處卻不透汽,它阻礙了墻體中的潮氣透過,使潮氣大量聚集在墻體與XPS
保溫層之間的空腔內(nèi),極易造成在板縫處產(chǎn)生水汽集中以至保溫層變形和粘貼層的脫落,直接影響
外墻外保溫系統(tǒng)的使用壽命,以及外墻外保溫系統(tǒng)的安全性。而EPS板特殊的材料性能,能隔絕雨水,又能使墻體中的潮氣透過,有效的解決了建筑物的
透氣性問題。
6、成熟性:
首先看歐美的建筑節(jié)能,目前在歐美國家廣泛應(yīng)用的外墻外保溫系統(tǒng)主要為外貼保溫板薄抹灰方式,有二種保溫材料:主要就是
阻燃型的
膨脹聚苯板,還有部分為不燃型的
巖棉板。目前,歐洲和美國對外墻外保溫已有嚴(yán)格的立法工作,其中包括要求對外墻外保溫系統(tǒng)的強(qiáng)制認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn),以及對于系統(tǒng)中相關(guān)組成材料的標(biāo)準(zhǔn)等。由于歐美國家有著相應(yīng)健全的標(biāo)準(zhǔn)、嚴(yán)格的立法,對于外墻外保溫系統(tǒng)的
耐久性,一般都可以保證有25年的使用年限。事實上,這種系統(tǒng)在上述地區(qū)的實際應(yīng)用歷史已大大超過25年。2000年歐洲技術(shù)許可審批組織EOTA發(fā)布了名稱為《帶抹灰層的墻體外保溫復(fù)合體系技術(shù)許可》(ETAG 004)的標(biāo)準(zhǔn),這個標(biāo)準(zhǔn)是歐洲外墻外保溫體系幾十年來成功實踐的技術(shù)總結(jié)和規(guī)范。
再看中國,節(jié)能保溫也有十幾年的歷史,盡管以前走過很多彎路,但隨著我國參加WTO,許多國家的外墻外保溫企業(yè)都將紛紛進(jìn)入中國建筑市場,中國許多外墻外保溫企業(yè)為了自力更生,積極吸收國外先進(jìn)技術(shù),結(jié)合本國實際研究開發(fā),也呈現(xiàn)蓬勃發(fā)展的大好趨勢。關(guān)于外墻外保溫的相關(guān)工藝、標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范、圖集也逐步完善。目前中國市場上80%以上的建筑墻體保溫都是使用的聚苯板(EPS),而所有的相應(yīng)規(guī)范及標(biāo)準(zhǔn)也都是建立在膨脹聚苯板基礎(chǔ)上的,所以EPS保溫體系在國內(nèi)外都是比較成熟的。
而作為新生的擠塑板(XPS)保溫體系,卻要面臨很多的改善和實踐,因為沒有相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)法規(guī)去規(guī)范其材料質(zhì)量、工藝水平、實驗手段、檢測依據(jù),所以該保溫體系目前的弊病甚多,比如:整個體系材料不配套(包括
抗裂砂漿、
粘接劑、玻纖網(wǎng)、柔性
膩子等),導(dǎo)致經(jīng)不起大型耐候性試驗驗證及長期大量工程實例驗證。
結(jié) 論
總之,XPS作為一種優(yōu)良的
建筑保溫材料,可以應(yīng)用到建筑的很多領(lǐng)域,但作為外墻外保溫體系,暫時XPS是不可能替代EPS的。在中國建筑節(jié)能跨越式大發(fā)展的條件下,希望有更多的新工藝、新技術(shù)、
新材料來發(fā)展壯大中國的保溫節(jié)能市場,我們將拭目以待。