一、引 言
經過幾十年來的持續發展，人們對建筑節能保溫技術的要求也越來越高，一方面節能設計標準由節能50%，逐步提高到了75%，另一方面節能保溫技術的結構安全、防火安全也都已成為建筑節能市場自我選擇的重要決定因素。特別是GB50016《建筑設計防火規范》發布實施以來，保溫隔熱性能優異的有機保溫材料因均為燃燒B1、B2 級材料，使用范圍、使用形式均受到了極大的限制。同時，雖然無機保溫材料為A級材料，可以很好地符合GB50016《建筑設計防火規范》的相關使用要求，但無機保溫材料導熱系數偏大，難以滿足節能75%標準要求。那么，在節能75%標準和GB50016《建筑設計防火規范》雙控的條件下，單一保溫材料該怎么去選用？能不能為建筑節能市場提供一種安全可靠的復合材料？
二、巖棉復合板
本項目組充分考慮無機保溫材料與有機保溫材料各自的優勢和不足，提出了無機/有機復合保溫材料的技術思路，分別選取無機保溫材料－巖棉和有機保溫材料－硬泡聚氨酯(PUR) 這兩種保溫材料，采用合適的方式將二者進行復合，制成巖棉復合板。復合方式可采用粘結膠漿粘貼或聚氨酯直接發泡的方式進行。其基本構造見圖1，工程應用時巖棉側為外側。
因為巖棉板本身的抗拉強度較低，為了保證巖棉復合板具有較高的抗拉強度，我們選用了某公司產的縱絲巖棉帶，其主要性能參數見表1。
硬泡聚氨酯( PUR) 保溫材料我們選用的是某公司生產的外墻保溫用硬泡聚氨酯，其主要性能參數見表2
無機/有機復合保溫材料巖棉復合板的優點：自GB50016《建筑設計防火規范》發布實施以來，燃燒性能B1、B2級保溫材料的使用受到諸多限制(建筑高度、構造形式、須配套耐火門窗等)，極大的阻礙了有機類保溫材料的使用。但是當滿足GB50016《建筑設計防火規范》中第6.7.3條“當保溫材料的燃燒性能為B1、B2級時，保溫材料兩側的墻體應采用不燃材料且厚度不應小于50 mm”的規定時，有機保溫材料的應用可不受建筑高度、設置防火隔離帶和耐火門窗的限制。巖棉復合板可以通過控制巖棉保溫層和聚氨酯保溫層各自的厚度，來滿足這一防火規范要求。同時，在節能標準日益提高的前提下，巖棉復合板可以擴大巖棉類無機保溫材料在保溫領域中的應用，這類無機保溫材料導熱系數偏大，單獨應用需大幅增加保溫層的厚度。但是，無論從經濟適用性，還是使用安全性來說，保溫層厚度是有限值要求的，無法靠一味增加保溫層厚度的做法來解決這一問題。
以山東省工程建設標準 DB37/5026—2014《居住建筑節能設計標準》(節能75%)中外墻傳熱系數K限值0.45 W/(m2·K) 為判定依據，來分別計算當滿足傳熱系數限值要求時保溫材料的厚度取值。
表 3 保溫材料厚度計算選用表
從表3可以看出，單獨使用巖棉時，巖棉厚度105 mm，傳熱系數K為0.440 W/(m2·K)，而采用巖棉/聚氨酯復合板時，在滿足GB50016《建筑設計防火規范》第6.7.3條規定的前提下，復合板的總厚度為80 mm，傳熱系數K就能達到0.417 W/(m2·K)。如果考慮一些現澆類外保溫系統還需要在保溫板外側進行找平和抹面，從而降低巖棉/聚氨酯復合板中巖棉層的厚度進一步減少巖棉復合板的整體厚度，降低了材料成本，減輕了保溫系統的自重，提高了工程質量的穩定性。
三、巖棉復合板的安全穩定性研究
實驗用主要儀器設備：
（1）BH－NH 保溫系統耐候性試驗裝置源自沈陽紫微機電設備有限公司。
（2）JW－Ⅱ型建筑熱工溫度熱流巡回檢測儀為北京東方奧達儀器設備有限公司生產。
（3）HG101－3A 鼓風干燥箱源自南京實驗儀器廠。
（4）游標卡尺為上海量具刃具廠生產。
為了研究巖棉復合板在保溫系統應用中的安全穩定性，我們設計了巖棉復合板現澆混凝土保溫系統，其基本構造做法為：現澆混凝土墻體+巖棉復合板(巖棉帶50 mm、聚氨酯25 mm)+10 mm厚膠粉聚苯顆粒漿料+5 mm抹面膠漿(內復合耐堿玻纖網)+飾面涂料。在實驗室擬進行大型耐候性試驗。耐候性試驗模擬夏季墻面經高溫日曬后突然降雨和冬季晝夜溫差情況下的反復作用，是對大尺寸的保溫系統墻體進行模擬自然氣候條件下的加速老化試驗，是檢驗和評價保溫系統質量穩定性最重要的試驗項目。耐候性試驗與實際工程有著密切的相關性，能較為實際地反映保溫工程耐候性能的優劣。根據法國 CSTB的試驗，通過在嚴酷氣候條件下經過了幾年考驗的保溫系統實際性能變化與實驗室耐候性試驗的對比來看，為了確保保溫系統在規定使用年限內的可靠性，耐候性試驗是十分必要和可行的。
同時，為了研究整個保溫系統在外界溫度變化時各材料層的溫度分布情況，我們在進行耐候性試驗的同時進行了溫度測點布置，測點位置如下：1#測點(基層混凝土墻體與聚氨酯板間)，2 #測點(聚氨酯板中間)，3#測點(巖棉帶中間)，4 #測點(聚苯顆粒漿料間)，5#測點(抹面膠漿間)，6#測點(試驗裝置內部空間)。溫度巡回測試及耐候性試驗墻見圖2所示。
從圖2和實際耐候性試驗結果來看，經過耐候性試驗的巖棉復合板現澆混凝土保溫系統試驗墻完好，未出現飾面層起泡、粉化，抹面層空鼓、脫落、開裂等破壞現象。這說明使用了巖棉復合板的保溫系統是穩定可靠的，從而也證明了巖棉復合板是穩定可靠的。為了進一步驗證巖棉復合板的穩定可靠性，我們分別選取了加熱升溫階段、加熱恒溫階段、噴淋降溫階段3組測點溫度數據，見表4。
從表4數據可以看出，最外側抹面膠漿層(,5#測點)直接面對外界溫度(6#測點)的變化，在不同升降溫階段的變化是比較顯著的，這也反過來要求抹面膠漿必須要具備優異的柔韌抗裂性能，這也是所有的保溫系統標準均要求抹面膠漿的壓折比必須≤3.0的緣由。而聚氨酯(2#測點)因其前面有巖棉和聚苯顆粒漿料，在不同升降溫階段溫度變化相對均勻平緩，最高 40.6 ℃，最低35.8 ℃。巖棉(3#測點)的變化也相對比較平緩，最高51.3 ℃ ，最低,40.2 ℃。眾所周知，對于巖棉和聚氨酯等有機類保溫材料進行復合，無論是采用粘結膠漿粘貼還是采用聚氨酯直接發泡的復合方式，二者之間的粘結安全性是沒有問題的。對這類有機/無機復合材料而言，最容易導致其不穩定、不安全的影響因素是面對外界溫度變化，二者因各自材性特質會產生差異較大的尺寸變化差，二者無法實現同步形變，進而出現破壞。從表1和表2我們也可以看出同為70 ℃的測試條件，因巖棉是經高溫燒結熔融而成，所以尺寸變化率較小，長度、寬度、厚度方向尺寸變化率分別為0.1%、0.1%、0.2%，而聚氨酯則分別為0.5%、0.4%、0.8%，二者相差比較懸殊，但為什么巖棉復合板現澆混凝土保溫系統在嚴酷的耐候性試驗中并沒有因二者懸殊的形變差異而導致出現破壞現象呢？筆者以為，這主要是因為巖棉與聚氨酯復合后，因有巖棉保溫層的保護作用，在面對外界溫度變化時，聚氨酯一方面不會出現較高的溫度，另一方面其溫度變化速率也變得較為平緩。為了驗證這種推斷，我們在實驗室對聚氨酯在不同溫度下的尺寸穩定性進行了測試，測試數據見表5。
從表5中測試數據我們得出聚氨酯在50 ℃以下時，尺寸變化率是較小的，特別是在40℃左右時與巖棉的尺寸變化率相近。因此，綜合耐候性試驗結果、現澆體系各材料測點溫度數據及聚氨酯在不同溫度下的尺寸變化率測試數據，相互印證，巖棉復合板及其現澆體系均是安全穩定的，這也說明無機/有機復合保溫材料這一技術思路是切實可行的。
四、結 語
( 1) 巖棉復合板可很好地融合有機保溫材料與無機保溫材料各自的優點，規避各自單一使用時的不利因素，符合 GB50016《建筑設計防火規范》的相關防火規定和建筑節能高標準的要求， 有較高市場推廣應用價值。
( 2) 經耐候性試驗、系統各材料層溫度測試及尺寸穩定性測試，證明巖棉復合板及巖棉復合板現澆保溫系統均是安全可靠的， 同時亦表明無機 /有機復合保溫材料這一技術理念是可行的。
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