一、泡沫混凝土相比于有機保溫材料的優勢
有機保溫材料是指以聚苯泡沫、聚氨酯泡沫為代表的,廣泛應用在建筑中的那些泡沫塑料。泡沫混凝土與這些材料相比,在建筑保溫中有很大的優勢。這些優勢決定了,以泡沫混凝土取代有機保溫材料是合適的,也是必須的。
1.1耐久優勢
建筑的設計壽命一般為50~100年。有機保溫材料都有一個不耐老化問題,難以和建筑同壽命。目前,建筑保溫相關規范對有機保溫材料的設計壽命,大多為 20~25年。這就意味著,保溫層與建筑不能同壽命。一幢建筑至少要進行2~4次保溫施工。這種對建筑的反復折騰,縮短了建筑的使用期。因為,每次施工都 要對建筑造成損害。
泡沫混凝土,耐久性大于50年,可與建筑同壽命,一次保溫施工,可使建筑終身保溫,避免了多次保溫施工的不足。我國黑龍江等地的泡沫混凝土屋面保溫層,為 上世紀50年代初期前蘇聯專家指導施工的工程,至今近60年完好無損,仍在使用。這已充分證明了泡沫混凝土的耐久性。在規范施工的前提下,優質泡沫混凝土 的服役期限完全可達100年,對重點建筑工程也是合用的。
另外,由于有機外墻外保溫和墻體結合不好,往往引發開裂,脫落等工程事故,不但使工程的耐久性無法保證,脫落物下落對人的威脅是十分嚴重的。國內和國外都有機保溫層脫落的現象。
泡沫混凝土絕大部分為墻體自保溫,不存在外保溫層再脫落問題。少部分采取外墻外保溫,大多為錨固或干掛,不易脫落,極少數采用粘貼,由于泡沫混凝土與墻體為同性材料,粘結十分牢固,也不易脫落。
1.2防火優勢
不論是泡沫聚苯、還是泡沫聚氨酯等其它有機保溫材料,都具有易燃性,且轟燃性強,火勢兇猛,難以撲救。即使阻燃型有機泡沫材料,也仍然避免不了火災。我國 最近的一些特大火災,其工程使用的均是阻燃泡沫塑料。同時,泡沫塑料燃燒煙霧大,毒性大,彌漫可達幾公里,國家重點工程濟南奧體中心和央視新大樓都因有機 保溫材料引發的火災場景。
泡沫混凝土以水泥為主料,為安全不燃材料,耐火級大于2小時,可達A級防火標準,完全可以滿足任何建筑的防火要求。以泡沫混凝土進行建筑保溫,完全不會引發火災。
更有優勢的是,我們研發的現澆泡沫混凝土現澆保溫墻體,可以將鋼結構完全包覆在泡沫混凝土中,將鋼結構保護起來,即使發生火災,鋼結構也不易變形倒塌,解決了鋼結構的防火問題,雙重防火。
1.3隔聲優勢
泡沫聚苯板等有機保溫材料的隔聲性較差。50mm厚芯層的泡沫聚苯墻體,墻體兩邊的說話聲清晰可聞,而50mm厚芯層的泡沫混凝土墻體,墻體兩邊的說話聲 則基本聽不到。泡沫聚苯夾芯墻體,敲打時嘭嘭響,發空,而泡沫混凝土夾芯墻體,敲擊時卻沒有那么響,也沒有發空的感覺。
泡沫混凝土在閉孔率大于90%時,就成為優異的隔聲材料。西方一些發達國家用泡沫混凝土生產隔聲板。
1.4無毒無害優勢
泡沫聚苯,泡沫聚氨酯等有機保溫材料,在生產時釋放大量的有害氣體,生產現場氣味嗆人,對空氣污染嚴重,有害操作人員健康。其在使用前期,也仍有殘余氣 味。而在使用后期,其老化分解也仍將釋放有害物質。所以,其生產與使用均是不環保的。這還不考慮其容易造成的白色污染。
泡沫混凝土基本以無機材料為主體,生產時無有害物質產生,生產現場無任何異味。它在使用過程中,不會產生分解物,綠色環保。從建筑綠色化角度講,它也應該是建筑保溫最佳選擇。
1.5不大量消耗石油資源的優勢
建筑節能除了減排的意義之外,也有降低我國能源消耗,保護國家能源安全的意義。而泡沫聚苯等有機保溫材料,都大多以石油為起始原料,大量消耗石油資源,其應用將加劇我國的能源危機。它的使用雖可使建筑節能,但原料卻耗能,使節能與耗能相沖突,失去了節能的意義。
泡沫混凝土的原料為水泥,不以能源為原料。水泥的生產雖也有能耗,但畢竟低于泡沫聚苯的原料耗能及生產耗能總量。
二、泡沫混凝土與其它無機保溫材料相比的優勢
可取代有機保溫材料的無機保溫材料主要是泡沫玻璃、礦棉巖棉、泡沫混凝土加氣混凝土、玻化微珠、陶粒等。這些無機材料在未來的建筑保溫市場上,都將占有一定的比例,實現各種無機材料的優勢互補,但泡沫混凝土的優勢更多,泡沫混凝土憑借其優勢,將在這些無機保溫材料中脫穎而出,占有建筑保溫的主體地位。
2.1泡沫混凝土與加氣混凝土相比的優勢
加氣混凝土與泡沫混凝土比較,其明顯的優勢是強度比泡沫混凝土高,水泥用量少。加氣混凝土的水泥用量僅5%~10%,而泡沫混凝土大多100%為水泥,至少也要50%以上的水泥。
但泡沫混凝土的綜合優勢要遠遠大于加氣混凝土,使它在未來的市場競爭中仍然會占有更大的市場份額。泡沫混凝土的最大優勢有五個:
2.1.1低吸水率的優勢
加氣混凝土的吸水率高達45%以上,這一直是它的一大劣勢。這一劣勢使之粉刷難,須使用界面劑。即使用上界面劑,也經常出現粉刷層的空鼓、脫皮、裂紋等工程事故。
泡沫混凝土卻可以通過調整它的閉孔率來自由控制吸水率,其一般吸水率約20%~25%,低吸水率產品約為8%~12%,超低吸水率產品則可達2%~5%。 這種低吸水率的優勢,不但避免了加氣混凝土上述弊端,而且還填補了加氣混凝土在高寒地帶不能應用的空白。目前,我們已在黑龍江生產應用了陶粒泡沫混凝土砌 塊。這些地方最需要保溫,加氣混凝土都因高吸水率而不能應用。我想,在東北、內蒙、青海、新疆、西藏等至今加氣混凝土無法使用的地區,泡沫混凝土將大有作 為。圖6為泡沫混凝土超低吸水率產品表面的水珠狀況。
2.1.2可以現澆施工的優勢
加氣混凝土因需蒸壓,無法現場施工。泡沫混凝土一輛汽車就可把全套設備拉到現場,七個人一天可現澆100~200m3。現澆屋面保溫層、現澆地暖保溫層、 現澆各種自保溫墻體、現澆外墻外保溫墻面、現澆樓地面墊層,現澆灌芯立柱,都是泡沫混凝土的強項,且將在未來的建筑保溫中大顯身手。可以毫不夸張地說,將 來建筑保溫應用量最大的,可能是現澆泡沫混凝土。
泡沫混凝土雖然材料成本高,但由于它可以現澆,省去了大量的生產能耗與制品加工成本,且密度低,生產原材料總用量少。就把總成本降了下來,化解了它的劣 勢,成本反而低于加氣混凝土。以自保溫墻體可減薄墻體,降低了保溫材料用量,則現澆泡沫混凝土的墻體造價還要更低,顯然表現出現澆保溫的優勢。
2.1.3低密度超輕優勢
加氣混凝土密度大多為500~800kg/ m3,低于500 kg/ m3的產品很少,不能穩定生產,低于300 kg/ m3的產品幾乎沒有。由于工藝技術的制約,加氣混凝土難以生產400 kg/ m3以下的超輕產品。而目前的建筑節能,最需要400 kg/ m3以下的超輕產品,因為其保溫性能更優異,更有利于建筑輕型化。
目前,廣泛應用的泡沫混凝土,密度一般為200~450 kg/ m3,正好彌補了加氣混凝土性能上的不足,二者形成了市場互補和錯位。圖7為泡沫混凝土超輕的顯示狀況。
加氣混凝土主導產品B05~B07級的導熱系數為0.14~0.18w/m·k,而泡沫混凝土主導產品B02~B04級的導熱系數僅為 0.065~0.10 w/m·k,只相當于加氣混凝土的一半。這意味著,使用泡沫混凝土,達到建筑節能標準,墻體可比加氣混凝土減薄近一倍,這可以大量節約材料并增加使用面 積。
2.1.4工藝靈活、品種多的優勢
由于受蒸壓工藝和設備的限制,加氣混凝土基本以砌塊和條板兩大產品為主,其它種類的產品還沒有,這在一定程度上縮小了它的應用范圍和市場份額。
泡沫混凝土既可以進行各種現澆施工,也可采用不同工藝生產制品。目前,泡沫混凝土保溫產品已有10多種,將來會達到幾十種。泡沫混凝土對市場需求反應快, 適應性強。當市場需求某種產品時,它可以很快生產出來,甚至變換一種模具,就變化出一種新產品。加氣混凝土就無法如此。例如,泡沫混凝土可生產大規格夾心 屋面、墻體保溫板,目前最大規格已達3000×6000mm,加氣混凝土就不能;再如,泡沫混凝土可方便地生產出輕質灌芯產品、夾芯產品、加氣混凝土也不 能;再如,泡沫混凝土可很容易生產出陶粒增強制品、彩色制品、異型制品等,加氣混凝土也不能。這就決定了泡沫混凝土會以其生產的靈活性占有更多的應用領 域。
綜上所述,可以得出以下的結論:加氣混凝土與泡沫混凝土作為同類型保溫材料,各有優勢,但泡沫混凝土的優勢要更多一些。在B06~B07密度等級范圍,加 氣混凝土由于強度好,會占有優勢。而在現澆及B05以下密度等級范圍,泡沫混凝土會占有優勢。二者可實現市場的優勢互補。從應用總量來看,泡沫混凝土在 3~5年后肯定要超過加氣混凝土。
2.2泡沫混凝土與無機纖維保溫材料相比的優勢
人造無機纖維保溫材料包括巖礦棉、玻璃棉、硅酸鋁纖維等。
目前,在建筑保溫中應用量較大的,主要是巖礦棉。泡沫混凝土和這類材料相比,優勢更明顯。雖然這類纖維材料在建筑保溫中會有一定的應用,但不可能成為主導產品。
2.2.1低價格優勢
無機纖維材料的價格遠高于泡沫混凝土,提高了保溫的造價。目前,纖維棉主要應用于吸聲產品,在建筑保溫中由于價格高,在競爭中處于不利地位。
2.2.2無害化的優勢
人造無機纖維棉雖然不像石棉等天然纖維棉那樣使人致癌,但它在生產及使用過程的纖維粉塵污染依然對環境及人是有害的。特別是這些微塵會使人的皮膚騷癢難忍。泡沫混凝土則完全無害。
2.2.3使用方便的優勢
人造纖維棉大多為散狀材料,不易使用。加工為板狀、粒狀的產品,雖好用一些,但使用的方便性仍是遠不如泡沫混凝土。泡沫混凝土可方便地現澆或生產成各種制品,無機纖維棉則不能。
2.2.4低碳優勢
人造纖維棉是巖石或礦渣等經高溫(1300~1500℃)熱熔后,經離心或噴吹使其纖維化而成的,能耗很高,不符合我國未來低碳經濟的原則。從降低碳排量 的基本經濟走向看,國家肯定不會大力發展高能耗巖礦棉。這就決定了巖礦棉不可能成為建筑保溫的主體材料。泡沫混凝土的能耗較低,符合低碳經濟導向,對巖礦 棉等無機纖維就有了競爭力。
2.3泡沫混凝土與其它無機多孔材料相比的優勢
其它無機多孔材料包括塊狀的泡沫玻璃、泡沫陶瓷、微孔硅酸鈣等塊狀產品,粒狀的玻化微珠、膨脹珍珠巖等。這些保溫產品在未來建筑保溫都會有一定應用,但都無法和泡沫混凝土普及性應用相比。
2.3.1與散粒狀保溫材料相比的優勢
散粒狀保溫材料目前已用于建筑保溫的,主要是玻化微珠、玻璃微珠、膨脹珍珠巖、膨脹蛭石、超輕陶粒等。
在上述幾種材料中,玻化微珠和玻璃微珠可能會成為用量較大的保溫材料。目前它們已被開發為保溫涂料、保溫沙漿、保溫制品等用于建筑保溫。最近,山西省開發 的“窯洞式保溫建筑”,即是采用玻化微珠保溫砂漿及混凝土建成的。在未來,它肯定會成為一種建筑保溫體系,這是不容置疑的。但是,由于玻化微珠的原料是珍 珠巖,玻璃微珠是以廢玻璃為原料熔融噴吹而成,產量有限,且價格較高,同時,其吸水率高達40%~84%,也有嚴重的性能缺陷。因此,這兩種材料雖會較廣 應用,但不可能達到泡沫混凝土的普及程度。
膨脹珍珠巖由于吸水率高達300%,制品抗凍融性差,這幾年已從建筑保溫中淘汰,逐漸被其換代產品玻化微珠取代。玻化微珠實質就是球形閉孔膨脹珍珠巖。膨脹蛭石由于產量較低,資源不廣,且吸水率高,雖會在建筑保溫中有少量應用但不會廣泛。
超輕陶粒原用于生產空芯砌塊,有一定的產量,但應用不廣。近年,我們將其與泡沫混凝土相結合,開發出陶粒泡沫混凝土砌塊及板材,效果良好。二者優勢互補,在將來會獲得一定的應用。
2.3.2與泡沫玻璃等塊狀材料相比
在這類材料中,泡沫陶瓷、泡沫鋁由于產量低且價格很高,不可能在建筑保溫中廣泛應用,不需細講。泡沫玻璃已用于外墻外保溫,但量很小。目前它用于建筑保溫 的價格約在每 立方1000元左右。普通建筑考慮到保溫造價,很難選用。它將來在高檔建筑的外保溫中,可能會有少量的應用。加之泡沫玻璃生產的高能耗也不符合低碳經濟原 則。因此,雖然它的強度、耐侯性等性能優于泡沫混凝土,性價比決定了它不會成為未來建筑保溫的主導材料。
微孔硅酸鈣是以硅藻土和石灰為主要原料,加入石棉纖維增強,經高溫蒸壓而成的微孔板材。這種材料具有密度低(大多為100~250 kg/ m3)、抗壓強度高(0.5~1.0MPa),保溫性好(常溫導熱系數0.035~0.06w/m·k),耐火性好(使用溫度650~1000℃)等一系 列優異性能。但是它的以下幾個缺陷將大大限制它的廣泛應用:一是以硅藻土為主料,其資源有限且不廣,難以普及;二是以石棉增強,對人有害;三是用于建筑保 溫的只有板材,品種太單一,用量有限;四是價格較高,一般建筑使用不起,五是高溫蒸壓,投資大,不易推廣。因此,它也不能成為未來建筑保溫的主體,只能在 鋼結構防火覆蓋及其它墻面覆蓋中會有少量應用。