新型无机轻骨料防火保温隔热板

摘要：介绍新型无机轻骨料防火保温隔热板的研究背景、组成与制备、性能与特点及应用．研究及应用表明：新型无机轻骨料外墙保温板作为兼具建筑防火与建筑节能优势的匀质保温隔热材料，燃烧性能(A1级)和保温隔热性能(导热系数小于0.07 W／(m·K))优异，持久稳定性、强度、韧性和增水性良好，以此为主体组成的外墙外保温系统施工方便，质量稳定，节能防火，与建筑物同寿命。应用前景广阔。

关键词：无机轻骨料；建筑防火；保温板；外墙外保温；

1研究背景

我国“新材料产业十二五发展规划”中强调加快推广新型墙体材料、无机防火保温材料，壮大新型建筑材料产业规模。特别是应用“高效阻燃安全保温隔热材料”，提高建筑材料抗震防火和隔音隔热性能，推动新型节能环保建材发展。2013年1月1日，国务院办公厅转发了《发展改革委、住房城乡建设部绿色建筑行动方案》，强调“大力发展安全耐久、节能环保、施工便利的绿色建材，加快发展防火隔热性能好的建筑保温体系和材料”。

2009年公安部和建设部曾联合下发了《民用建筑外保温系统及外墙装饰防火暂行规定》的通知，体现了国家相关部门对建筑防火安全问题的高度重视．但实施中有机材料外墙保温系统仍为主导．导致火灾频发。2011年3月14日，公安部消防局下发通知(公消2011第65号)，在新标准、规定未发布前，为遏制当前建筑易燃可燃外保温材料火灾高发的势头。把好火灾防控源头关，将民用建筑外保温材料纳入建设工程消防设计审核、消防验收和备案抽查范围。自2011年3月15日起，从严执行《民用建筑外保温系统及外墙装饰防火暂行规定》第二条规定，民用建筑外保温材料采用燃烧性能为A级的材料。

目前采用的有机类外墙保温材料具有引发火灾、加速火灾蔓延的危险性和易老化、性能稳定性差的缺陷。无机保温材料是在满足建筑节能保温材料要求保温与防火兼备的前提下。最有发展前景的材料，但无论是材料性能和应用技术都有待改善和提高。

在此背景下，不燃类(A级)无机防火保温板材成为近年建筑保温材料研究开发的热点。但在现有的技术中，在保证板材安全防火方面燃烧性能达到A1级(GB8624—2006)、保温隔热方面板材导热系数小于0.07 W／(m·K)且所组成保温系统耐候性与抗冲击性符合JGJ144—2004《外墙外保温工程技术规程》，并具有良好施工性能和较低综合成本的防火保温隔热板还很少。

2 新型无机轻骨料防火保温隔热板的组成与制备

针对现有技术不足。笔者采用改性无机高分子材料为结合系统、将封闭空腔状无机轻骨料颗粒牢固连接，且此结合系统具有独特的微孔化成孔性和柔性释放应力特点的无机轻骨料防火保温隔热板。

所用主要原料为：无机轻骨料、改性无机高分子粉体、有机硅憎水剂、固化剂和水，其中：无机轻骨料可采用膨胀玻化微珠、憎水型闭孑L膨胀珍珠岩、粉煤灰制成的超轻陶砂或漂珠；改性无机高分子粉体为水溶性复合改性粉体，如含Si-O或Al-O无机基团的硅树脂、含无机基团的聚硅硼烷；固化剂为同改性无机高分子粉体配合使用的氧化镁等助剂。

新型无机轻骨料防火保温隔热板的制备步骤为：

(1)配混料。先按配比将改性无机高分子粉体、有机硅憎水剂和固化剂预混均匀成基质细粉溶解到水中制得结合剂，然后再将结合剂均匀混入无机轻骨料中充分搅拌，混料3～5min；

(2)模压成型。将混好的物料置于模具内摊平，压机压制成板状，压缩比为1:1.5～1:1.8，脱模后板状生坯置于底架上准备固化；

(3)固化。将生坯进行热处理，经固化得到无机轻骨料防火保温隔热板，固化温度为150～220℃，固化时间为5～12h。

此制备工艺较简单，可制成匀质不燃型(A1级)保温隔热板。成型后只需要低温固化，不需要中高温热处理或烧结，综合性价比高。

经过对国内外相关研究的科技查新。“改性无机高分子材料结合的无机轻骨料防火保温隔热板”属国际首创，这是此防火材料的突出创新点。

3 新型无机轻骨料防火保温隔热板的性能与特点

新型无机轻骨料防火保温隔热板为不燃型(A1级)均匀轻质防火保温材料，具有良好的强度、韧性和憎水性，较低的导热系数，并且施工性能良好，综合成本较低。图1、图2为新型无机轻骨料防火保温隔热板样品和憎水性图示。图2表明，光学显微镜放大50倍，左侧为水滴，与水平板面接触24h仍不润湿。表1～表3分别为新型无机轻骨料防火保温隔热板物理性能、燃烧性能、所构成外墙保温系统的耐候性能和抗冲击性能。

 

表1 新型无机轻骨料保温板及其他无机保温材料的物理性能

物理指标	检验方法	无机轻骨料保温板	发泡陶瓷	发泡水泥	岩棉	无机保温砂浆
体积密度/kg/m3	GB/T 5486-2008	190~240	180~230	160~240	≤150	280
抗压强度/MPa	GB/T 5486-2008	0.46~1.04	0.45~0.75	0.4~0.8	-	0.20
导热系数/W/(m·K)	GB/T 10294-2008	0.057~0.068	0.065~0.080	0.058~0.068	0.036~0.041	0.075
软化系数	GB/T 11969-2008	0.87~0.89	0.85	0.80	-	0.75
垂直于面 方向的抗拉强度／MPa	JG 149-2003	0.17~0.21	0.20	0.13	-	0.05

表2  新型无机轻骨料保温板的燃烧性能

检验项目	检验方法	标准要求		检验结果	结论
炉内升温/℃	GB/T 5464-2010	A1	≤30	7	合格
持续燃烧时间/s	GB/T 5464-2010		0	0	合格
质量损失率	GB/T 5464-2010		≤50%	8.1%	合格
热值/MJ/kg	GB/T 14402-2007		≤0.2	0.2	合格

(1)新型无机轻骨料防火保温板采用封闭空腔颗粒的无机轻骨料和具有微孔成型特征的改性无机高分子材料为主要原料；这些轻骨料单体具有封闭空腔结构和良好的憎水性；以改性无机高分子材料细粉组成基质，能提高结合系统的持久稳定性和韧性；制得的板材达到不燃型(A1级)匀质防火保温材料，导热系数低(小于0.07w/(m·K))，持久稳定性、机械强度和憎水性良好，软化系数高，并且具有良好施工性能；韧性好，能制成大尺寸板材，也可方便锚固而无裂纹，优势比同类无机保温隔热板在韧性和耐久性方面明显。

表3新型无机轻骨料保温板外墙保温系统的耐候性能和抗冲击性能

项目	检验方法	检验结果	结论
系统耐候性	JGJ 144-2004 JGJ 110-2008	未出现空鼓、剥落及渗水现象	合格
		0.15MPa，且破坏部位位于无机轻骨料板内
系统抗冲击性	JGJ 144-2004	10J试验10个冲击点中破坏2个 3J试验10个冲击点中破坏0个	10J

(2)新型无机轻骨料防火保温板制备工艺简单，不需要中高温热处理或烧结，综合性价比高，此防火保温隔热板材组成的外墙外保温系统施工方便，质量稳定，节能防火，与建筑物同寿命，应用前景广阔。

4 新型无机轻骨料防火保温隔热板的应用

JGJ 144—2004《外墙保温工程技术规程》指出：“外墙外保温系统是由保温层、保护层和固定材料(胶粘剂、锚固件等)构成，安装于建筑外墙基层墙体”。因此，新型无机轻骨料板材外墙外保温系统包括了材料、结构设计、施工三方面的内容，主体是新型无机轻骨料保温板，同时配套相应的粘接砂浆、抗裂抹面砂浆等，共同组成无机轻骨料保温板外墙外保温系统，置于建筑物外墙外侧，实现集建筑外围护结构、外保温和安全防火为一体的从材料到安装技术完整的构造体系，达到既能实现A1级安全防火，又高效节能且确保工程质量的稳定可靠性。图3为无机轻骨料保温板外墙外保温系统基本构造示意图。

 

2012年10月，河南省科技厅对郑州大学等单位完成的《节能防火型建筑外墙无机保温材料的研发及应用》项目进行了成果鉴定，并建立了研发基地和试生产线，该生产线自动化程度高，设计无机轻骨料保温板年产量为8×105 m2。目前，产品已在信阳、郑州、南阳等地的建筑外墙保温工程中推广应用，为生产单位和施工、使用单位带来显著的经济和社会效益。图4、图5为工厂产品及应用照片。

 

 

节能防火型无机轻骨料板材外墙外保温系统的成功推广应用，消除了使用有机保温材料外墙保温系统可能带来的火灾安全隐患，提升了无机类保温材料外墙保温系统的技术研发和高质量大规模产业化水平。

5 结束语

新型无机轻骨料外墙保温板作为兼具建筑防火与建筑节能优势的匀质保温隔热材料，燃烧性能和保温隔热性能优异．持久稳定性、强度、韧性和憎水性良好．以此为主体组成的外墙外保温系统施工方便，质量稳定．节能防火，与建筑物同寿命．应用前景广阔。

---摘自灭火剂与阻燃材料《新型无机轻骨料防火保温隔热板》