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浅析改性聚苯板

  来源:www.saimu74.com

 很多老铁(Old iron)在外保温实际工作中遇到匀质板、硅质板、改性聚苯板(这些材料代号AEPS)、真金板等,这类保温材料又作为A级(A2)级在推,与岩棉等A级材料共同享用A级保温市场,那这类材料有哪些特点,又该如何去认识它们的现象与本质呢?与传统岩棉相比它又有哪些特点呢?

一、材料介绍

1.1政策背景

    这是一款政策性的产品。改性聚苯板类型的材料本质上可以说是一款政策性的产品。近年来的建筑外墙火灾频发(2009年南京中环国际广场、2008年哈尔滨经纬360度双子星大厦、济南奥体中心、2009年北京央视新址附属文化中心、2010年上海胶州路教师公寓、2011年沈阳皇朝万鑫大厦相继发生建筑外保温材料火灾,甚至在前几天2019524日南京新街口金鹰可燃物质失火外墙烈焰滚滚)让保温材料的燃烧性能得到非常重视。

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5.24南京新街口金鹰失火警情通报


外墙保温防火规范历程

1)屡屡发生外墙火灾,政策锁紧,提倡A级。

2009928日《民用建筑外保温系统及外墙装饰防火暂行规定》(公通字[2009]46号)

第二条民用建筑外保温材料的燃烧性能宜为A级,且不应低于B2级。

22010年又发生触目惊心的上海胶州路教师公寓火灾,造成58人死亡,70余人受伤送医,56余人失踪的惨剧。直接经济损失1.58亿元。2011年沈阳皇朝万鑫大厦火灾发生。随后防火政策空前严厉!对建筑外墙保温材料使用及管理提出了应急性要求。

2011314 公消【201165号文《关于进一步明确明确建筑外墙外保温材料消防监督管理有关要求通知》其中规定:

在新标准发布前,从严执行《民用建筑外保温系统及外墙装饰防火暂行规定》(公通字[2009]46号)第二条规定,民用建筑外墙保温材料采用燃烧性能为A级的材料。

该规定更加严苛,在保温材料市场引起轰动,这一下让B级保温材料没了市场。以岩棉、无机发泡水泥板、无机保温砂浆、发泡玻璃板、甚至改性聚苯板之类的材料发展如火如荼。当然在生命面前,安全还是第一位的。A级材料确实在外墙失火时可以遏制火灾。

32011年的外墙必须使用A级保温材料的规定引起了很大的争论,一年后新标准出台。

2012123日,公消【2012350 号《关于民用建筑外保温材料消防监督管理有关事项的通知》,该通知规定:2011314 公消【201165号文《关于进一步明确明确建筑外墙外保温材料消防监督管理有关要求通知》不再执行。

那不再执行的话,执行下列政策:

20111230日,国务院下发的《国务院关于加强和改进消防工作的意见》(国发【201146号)和2012717日新颁布的《建设工程消防监督管理规定》对新建、改建、扩建建设项目使用的外保温材料的防火性能及监督管理工作作了明确规定。

4201551日实施的GB50016-2014《建筑设计防火规范》中,明确了A级材料的使用范围:

6.7.4 设置人员密集场所的建筑,其外墙外保温材料的燃烧性能应为A

6.7.5 与基层墙体、装饰层之间无空腔的建筑外墙外保温系统,其保温材料应符合下列规定

1住宅建筑:

1)建筑高度大于100m时,保温材料的燃烧性能等级为A级;

……

2除住宅建筑和设置人员密集场所的建筑外,其他建筑:

1)建筑高度大于50m时,保温材料的燃烧性能应为A级;

……

6.7.6 除人员密集场所外,与基层墙体、装饰层之间有空腔的建筑外墙外保温系统,其保温材料应符合下列规定:

1建筑高度大于24m时,保温材料的燃烧性能应为A级。

2建筑高度不大于24m时,保温材料的燃烧性能应不低于B1级。

保温材料的燃烧等级分类,B1级可以有限制的使用。B2级不使用,B3级严禁使用。

A级材料属于不燃材料,火灾危险性低,不会导致火焰蔓延。因此,在建筑的内、外保温系统中,要尽量选用A级保温材料。

B2级保温材料属于普通可燃材料,在点火源功率较大或有较强热辐射时,容易燃烧且火焰传播速度较快,有较大的火灾危险。现在一般不让B2级保温材料上墙。

B3级保温材料属于易燃材料,很容易被低能量的火源或电焊渣点燃,且火焰传播速度极为迅速,无论是在施工,还是在施工过程中,其火灾危险性都非常高。因此,在建筑物的内、外保温系统中严禁采用B3级的保温材料。

综上所述:

A级保温的需求坚挺。为了过消防设计,又必须使用A级材料。企业为了差异化,又推出各种各样的A级材料,改性聚苯板就是其中之一。

1.2 改性聚苯板

  改性聚苯板是一个大类,包括我们常说的匀质板、硅质板、真金板等,他们万变不离其宗。采用分仓式用不燃材料,把这个EPS颗粒包裹起来。根据JG/T536-2017《热固复合聚苯乙烯泡沫保温板》规定

热固复合聚苯乙烯泡沫保温板以聚苯乙烯泡沫颗粒或板材作为保温基体,使用处理剂复合制成的板状制品,其复合工艺主要有颗粒包覆、混合成型或基板渗透等,在受火状态下具有一定的形状保持能力且不产生熔融滴落物的特点。

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改性聚苯板

 

 序号  改性聚苯板的种类  材料简介
 1  复合聚苯板    简单在两个面覆盖砂浆处理,在成型后的EPS板的侧面、顶面和底面分别涂覆1mm~2mm厚度的无机类浆体材料制成,无机类浆体材料多为水泥砂浆或界面剂。其特点是:EPS板的生产工艺不变,成型后增加一个涂覆环节。由于表面无机类材料的隔离作用,可较好地提高EPS板的耐老化性能,同时遇到明火情况下,EPS板不与明火直接接触,可有效降低火灾事故的发生。
  不过其高温会让内部EPS产生浓烟,浓烟一样毒害很大,是一种权宜之计
  严格讲,不能当做A级防火材料使用
 2  石墨聚苯板    石墨聚苯板也是改性聚苯板的一种,当然不在本文的A级防火材料之列,属于B1级保温材料
  石墨聚苯板是在普通EPS板的生产过程中,加入一定比例的石墨(4.5%~5%)作为阻燃剂,通过悬浮聚合的方法制备膨胀PS颗粒,进而加工制成,或者采用挤出法工艺生产。
  其特点是:添加的阻燃剂石墨耐高温、化学稳定好、韧性好,在常温下使用时能经受住温度剧烈变化而不破坏,温度突变时,石墨的体积变化不大,不会产生裂纹;导热系数随温度升高而降低,甚至在极高的温度下,石墨成绝热体。因此石墨的添加对保温板燃烧性能和保温性能的提高是有益的。同时也是被动式超低能耗建筑的首选产品
 3  热固改性聚苯板    热固改性聚苯板颗粒防火隔离膜的技术,将阻燃浆料裹覆EPS单体颗粒,形成防火隔离膜,使每一个颗粒形成相对独立的有机颗粒防火单元,遇火焰时能形成断热阻隔连续蜂窝状结构,阻隔火焰穿透,达到“准不燃”的防火效果。由于产品是分仓热固改性泡沫塑料,市场上称之为“热固改性聚苯板”或“热固分仓改性聚苯板”,某企业注册商标称之为“真金板”。
  热固改性聚苯板与传统EPS板技术思路和方向不同,采用了高分子颗粒防火隔离分仓的发泡工艺,与传统的EPS板相比,遇明火时颗粒表面迅速形成闭孔的、连续的蜂窝状阻隔结构,以隔绝氧气、阻止热量的进一步传导,达到防止火焰穿透的目的,且表面结碳、无滴落、无卷曲,显著提高了防火性能。
  该材料要做到A级,会添加很多物质,其密度会很高。在市场上也不能按A级材料使用,上墙板材其燃烧性能达不到A级
 4  硅质聚苯板    质改性聚苯板或硅质热固性聚苯板  硅质聚苯板在成型后的EPS板的正面渗透无机防火物质,固化,使聚苯颗粒周围包裹着有防火性能的特殊无机材料结晶体而成的聚苯板
  不能按A级材料使用,上墙板材其燃烧性能达不到A级


该类产品按密度分为

D型,低密度型,标称密度35~50kg/m³,采用以有机材料为主要成分的处理剂通过颗粒包覆处理加工制成。

G型,高密度型,标称密度140~200kg/m³,采用以无机材料为主要成分的处理剂通过混合成型或基板渗透处理加工制成。

按导热系数分类分为

040级,导热系数≤0.040w/m·k  对应D型(低密度型)

050级,导热系数≤0.050w/m·k  对应G型(高密度型)

060级,导热系数≤0.060w/m·k  对应G型(高密度型)

二、材料特点

    企业响应国家政策,积极研制A级保温材料这是值得肯定的,这样保温行业才能进步。但目前对EPS进行改性使其作为A级保温材料使用,确实有很多弊端。

2.1 燃烧性能能不能达到A级?

    难以达到A级。

改性聚苯板除石墨改性模塑聚苯板(改性聚苯板的一种)老老实实标注B1级外,其余改性聚苯板如匀质板、硅质板、热固性改性复合板(真金板)等等,这些材料的生产厂家都将其作为A2级保温材料在推广销售。JG/T536-2017《热固复合聚苯乙烯泡沫保温板》标准也规定了G型(高密度型)可以做到A2的燃烧性能等级。但实际上该材料在外墙保温实践中应用上墙后的板材难以达到A级材料。

厂家送检的A级材料是高容重,但现场实际使用往往被替换为低容重的了,其密度不超过90kg/m³,超过的很难施工了。

真金板的红色部分,有阻燃剂,也用酚醛材料,这些材料掺杂在一起,达到A2级是很牵强的。单纯的酚醛虽然氧指数达到38左右,但也不是A级材料,与EPS颗粒杂合在一起也是不能达到A级。

硅质板用了二氧化硅硅酸盐之类(水泥)的东西,在实验室可能达到A级,但掺入物质大大增加,保温板的保温性能大打折扣,虽然防火但作为保温材料使用就牵强了。

 2.2 保温性能如何?

   “准A级”改性聚苯板保温性能差。

保温性能是保温材料的关键指标之一。从产品标准可以看到保温材料导热系数在0.040 w/m·k)以上。简单分析,改性聚苯板的主要成分,大多数成分为EPS聚苯颗粒,纯粹的这种材料其导热系数在0.039~0.041 w/m·k),当板体掺加了其他物质,如硅质水泥、阻燃材料等,其导热系数只增不减。倘若按照G型高密度A级保温板使用,其导热系数在0.050~0.060 w/m·k)甚至更高,所以完全不像有些厂家宣称的匀质板(硅质板)延续了聚苯板导热系数低,保温性能好。保温性能尚可的,做到0.040 w/m·k)左右的是低密度板,其燃烧性能只能划分到B1级范畴。

在很多地方,这种主要成分为EPS的改性聚苯板的燃烧性能判定为B1级。

在目前的市场上,我们搜一下硅质保温板改性聚苯板可以看到厂家都是按照A级来宣传,这是有局限性的。很多负责任的大厂虽然取名AEPS声明其还是B1级的。

2.3板材重不重?

有厂家虽然宣称可以做A级的检验报告,但其产品密度达到180~200kg/m³甚至更高,这样的板材自重大,成本高,导热系数高,基本上不会大面积的用于外墙,用作外墙的材料往往成了D型低密度的改性聚苯板。有些厂家标称:密度为80~100的硅质板就能达到A2级的燃烧等级,是不负责任的。可以说这类改性聚苯板与水泥发泡板的密度范围属于同一个范畴,他们都是150~300kg/m?左右的区间。高于岩棉的80~160kg/m?的密度区间。这些“A级”改性聚苯板上墙后的重量重,安全性能差。

 

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  自重较重

实验室称量

重量:1.040kg  体积0.295*0.295*0.08=0.006962m³折合为149kg/m³

2.4板材物理性能指标如何?

   1)抗拉强度低,这类板材如果作用A级高密度型,其垂直于板面的抗拉轻度050级≥0.10Mpa060级≥0.12MPa。实际上技术中心对市面上的改性聚苯板做复检,其强度达不到0.10Mpa便产生了破坏。

   2)尺寸稳定性差。在标准规范里面对D型低密度的改性聚苯板的要求为≤0.8%,这个值比较高了,EPS模塑聚苯板的尺寸稳定性为≤0.3%。而G型高密度的改性聚苯板对这一指标避而不谈,不做要求。不做要求是不可能的,做了又被动。厂家宣称的尺寸稳定性≤0.3%,完全照搬GB/T29906-2013《模塑聚苯板薄抹灰外保温系统材料》的指标要求,是很难达到的。这些改性聚苯板将有机的聚苯颗粒与无机的材料掺杂在一起,二者性能有差异,其尺寸稳定性只会变差,形变较大。

   3)吸水率大,这个很好理解,因为改性聚苯板中添加了很多无机的材料,这些无机的材料比如水泥、二氧化硅,水泥的主要成分就是硅酸盐,这些物质就是吸水的。吸水后颗粒之间的凝聚力就减弱掉,同时内聚力也被破坏掉。所以特别容易掉粉,掉渣。厂家宣称A级改性聚苯板吸水率≤6%V /V,在标准规范中为≤10%EPS为≤3%),可见改性聚苯板的吸水率是很大的,其规范值与水泥发泡板相当。吸水率大的保温材料会导致哪些不良后果呢

1)施工时,吸水率大的改性聚苯板会从胶粘剂和抹面砂浆中抢水分,导致胶粘剂的抹面砂浆的水灰比发生变化,其施工质量受到影响。吸水率较大容易让覆盖在其上面的砂浆养护不到位,因为胶粘剂和抹面砂浆养护过程中是需要水的。表现在作为粘结砂浆的胶粘剂无法按照预期达到粘结强度,同时抹面胶浆又因板面吸水容易产生开裂的现象。.

2)使用过程中,一旦外墙渗水,保温材料吸水受潮,重量加剧,保温性能丧失不说,强度降低,材料容易下坠沉积,产生脱落风险。

4)材质脆。由于其渗透工艺或分仓工艺,每个EPS颗粒之间包覆了一层阻燃物质或硅质无机材料,EPS颗粒之间的粘结能力减弱。改性聚苯板往往容易产生掉粉、颗粒容易剥落等缺陷。在做拉拔力时间的时候,观察板面的断裂面,往往是颗粒完好,颗粒之间的阻燃物质呈粉状掉渣。这表面颗粒之间粘结力不佳。

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改性聚苯板断面

 
 用手摸改性聚苯板,能感觉到碎屑的脱落,品质感觉不好。这款产品还要在表面打钉固定(其施工工艺与EPS保温板类似),电钻钻孔,敲击锚钉又会对这款材料本体造成冲击,脆性的特质更容易在外墙破碎。即熔结性较差。
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掉渣严重
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掉下来的包裹无机料和EPS颗粒

三、市场应用情况

   改性后的聚苯板吸水率较大,用于实际工程往往可能大大降低保温性能。手摸板材有掉渣现象,实际大批量生产因为价格低,其质量可能更差。材料性能达不到真正的A级。从工程实践看,尚未有大量的案例可以验证此板的实际操作性能和完工质量。所以选择改性聚苯板作为A级材料使用需要慎之又慎。

   这款产品也可以说是目前保温行业百花齐放百家争鸣时代的衍生产品,在GB50016建筑防火设计规范严格执行的今日,属于擦边球的产品,局限性很大。论防火性能应纳入B1级范畴,论价格成本又干不过石墨改性模塑聚苯板。

   政府政策层面,已经有江西省限制使用这款材料了。在2019419日山西省出台《关于建筑节能产品(技术)推广应用有关事项的通知(试行)》中规定,热固复合聚苯板(D型、G型)限制使用,不再列入我省建筑节能产品推广目录。

其中G型高密度型的复合聚苯板不能用于薄抹灰外墙外保温系统,理由为热工性能差、吸水率较高、导热系数高、密度大、难以满足建筑节能设计标准要求,无机材料成分难以确认,镁系板尚存在返碱、返卤、返潮等现象。

D型低密度复合聚苯板不能作为A级保温材料使用,这就意味着用D型冒充G型作为A级使用明令禁止。当然了这类材料是不甘心被降级为B级材料的,这违背了他的研发初衷,要知道选择B级材料,EPSSEPS这两位老大哥的地位很稳妥的,又便宜,又轻质(才18~22kg/m³)。

总之,A级材料选择改性聚苯板是不合适的,虽然他在我国一些地方仍然有市场。目前半硬质的憎水性岩棉板/带是主流的常见的正宗A级材料。当然也有价格较贵的真空绝热板,也有目前市场地位减少的发泡水泥板等。A级无机保温材料还会面临防火性能与保温性能相矛盾的难题。

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四、A级保温材料性能指标对比

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结论:

1真空绝热板导热系数最低,保温性能好,燃烧等级A级不燃,吸水率较低,应用厚度最薄。但在某些区域禁用在外墙(如江苏),造价较高,板面无法打钉,现场不能裁切。成本造价较高;定型产品现场无法切割;工序复杂,2工期较长,板缝需要保温砂浆处理,在安装处理过程中容易受损。

3岩棉板/岩棉带A级不燃,导热系数较低,虽吸水率较高,但通过憎水性岩棉改性后可以弥补,目前是A级保温材料的常用材料。

4泡沫玻璃A级不燃,但密度大,产品本身容易粉化不适合低温地区使用,因为其物理性质并不算太稳定。

5复合岩棉板 岩棉裸板的升级产品A级不燃,提升防水性能,抗压抗拉强度高,施工便捷,人工成本低,平整度好、本体强度高、抗冲击性能好。但自重较重,应用高度受到限制,地方规范缺乏,推广难度较大。

6发泡水泥板防火性能好,燃烧性能等级A级不燃。但材质较脆,容易出现缺棱掉角的情况,上墙后强度低,破损率高,尺寸误差大、吸水率高。该产品为JGJ289-2012建筑外墙外保温防火隔离带技术规程中推荐的防火隔离带保温材料,但宜选用岩棉带。目前该类保温产品设计应用较少。

7无机轻集料保温砂浆 防火、阻燃、安全性高、 理化性能稳定且环保无公害。 理化性能稳定且环保无公害。 耐酸碱、耐腐蚀性能好、能有效阻止建筑梁、柱等构件部位冷热桥的产生,保温性能差,施工质量难以保障。吸水率高,防水性能差,安全性能差,空腔,起鼓,加上涂料系统,施工复杂、工期长;全国范围内已经全面叫停无机保温砂浆类等保温材料的推广应用,只有浙江省部分限制,只允许在12米以下项目使用。

8发泡陶瓷保温板 不燃烧(A级),与墙体粘结力强,强度高,无毒害放射物质,环保。与建筑物使用寿命同期,而且施工简便、快捷。技术性能优于泡沫玻璃、泡沫陶瓷等墙体保温材料。缺点:导热系数较高(≤0.085 w/(m ▪k))强度低(脆),吸水率高,无法与泡沫玻璃、泡沫陶瓷、酚醛泡沫板、聚苯颗粒、聚苯板、挤塑板等墙体保温材料相比。应用少。

改性聚苯板,假A级,高密度板热工性能满足不了要求,不建议用于外墙外保温系统。

来源:DW综合

王强经理语音技术支持

  卧牛山微信公众号文章《山西 这一次走在全国前列……》

  奇货技小宝谈涂保微信公众号文章《小宝谈材料,硅质板》

   GB50016 与JG/T536规范等