项目研究背景
目前，中国的能源消费结构以煤炭和石油等化石能源为主，其中煤炭约占一次能源消费结构的70%，而世界平均水平不到30%。以化石能源为主体的能源消费过程中会排放多种有害大气污染物，包括SO2、NOx、PM细微粒等，其中PM等细微颗粒日渐严重，雾霾巳成为困扰我国发展的重要环境问题之一。“节能减排”是当务之急。建筑能耗、工业能耗和交通能耗成为我国能源消费的三大“耗能大户”。建筑各部分围护结构的能耗损失分别为：① 墙体结构占60~70%;② 门、窗占20~30%;③ 屋面约10%。所以，建筑墙体保温是建筑节能保温的重点。常见的建筑墙体保温体系是外墙外保温体系。目前，在建筑外墙外保温体系中应用的保温材料主要由2类：易燃烧的有机保温材料(如膨胀聚苯板，简称EPS板);不燃烧(即A级防火)的无机保温材料(如水泥基泡沫混凝土保温板和岩棉板)。
从 2007 年开始，随着EPS保温板在外墙保温材料的广泛应用，由此引发的火灾此起彼伏。中央电视台新址在建的附属文化中心大楼火灾、北京奥运会乒乓球比赛场馆火灾、济南奥体中心体育馆2次失火、哈尔滨“经纬360度”双子星大厦火灾及南京中环国际广场50层高楼外墙保温火灾等，因此保温材料的防火问题引起人们的高度关注。有机保温材料外墙保温工程火灾具有易燃、引燃性强、快速立体火灾、控制难度大、火灾多集中在施工阶段、投入使用建筑危险性大等特点。为深刻吸取火灾事故教训，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，在2015年5月1日起实施新修订的国家标准《建筑设计防火规范》GB 50016-2014中做出了很大的限制。
塑化板是由郑州工大高新材料科技有限公司经过5年的实验室研究及2年的工厂中试，2年的工业化试生产及试应用，目前已正式工业化生产并在河南省推广应用的一类新型的A级防火建筑保温板。
二.几种常用建筑外墙外保温材料的综合比较
有机保温材料的主要特点：保温效果好，易燃烧，易老化(只有25年的使用寿命)。
无机保温材料的主要特点：防火性好，耐久性好，经济环保;但是吸水率大，保温效果较差。水泥基泡沫保温板属于无机保温材料。水泥基泡沫混凝土从生产工艺上又分为物理发泡和化学发泡两种。化学发泡泡沫混凝土主要由水泥(或粉煤灰和石灰，各种外加剂)、水、化学发泡剂(主要是双氧水或铝粉)经过配料、搅拌、浇注、发泡、自然养护或蒸压养护而成的多孔材料。近十几年，我国科技人员采用双氧水发泡，将化学发泡泡沫混凝土的密度大幅度降低，市场产品的密度约260kg/m3，抗压强度约0.55MPa，导热系数大于0.060W/(m·K)。由于化学发泡特性，产品内部结构泡孔大，泡壁厚导致保温效果差。另外成品易爆裂，损耗大也影响着市场应用，目前很多省、市(特别是寒冷地区)在节能建筑上限用和禁用。物理发泡泡沫混凝土是指由物理方法(主要利用空气压缩机和掺有发泡剂的溶液)产生泡沫再将泡沫加入到水泥(包括各种矿物掺合料、纤维和外加剂等)和水形成的浆体中，经混合搅拌、浇注成型、养护而成的一种多孔材料。目前,国内外所能生产的物理发泡水泥基泡沫混凝土密度在300-1200kg/m3，导热系数大于0.070W/(m·K)，该类产品主要有泡沫混凝土砌块、泡沫混凝土板材和回填材料等。
岩棉板是由玄武岩、辉绿岩等天然岩石经过高温熔融或高温矿渣熔融物，离心喷吹而成的无机纤维和适量的有机胶制成的保温板。岩棉板的质量需要严格的原材料及其配比和工艺条件才能保证。岩棉板是一种A级防火保温材料，为了应对建筑保温材料的防火要求，目前市场上在大量使用岩棉板。但是，岩棉板有下列缺陷：强度很低(是一种软体，类似棉被);岩棉板与墙体的粘结力很差;吸水率大，吸水后容易脱落，给外墙保温的安全性留下隐患。
塑化板的主要原材料是水泥和矿物掺和料，专用外加剂，高分子聚合物等组成，采用预发泡技术(类似物理发泡)和水泥浆体湿磨技术，成型、养护、切割得到产品。由于通过专用外加剂使高分子聚合物与水泥水化产物产生分子层次的化学键合作用，所以塑化板即有无机材料的优点(防火性好，耐久性好，经济环保等)，又有有机材料的优点(有一定的塑性或韧性，不粉化不开裂等)，其次塑化板中引入的泡孔直径在微米级并且闭口率95%以上，所以塑化板的保温性能较好。表1 是几种常用建筑保温材料的综合比较。
表1 常用建筑外墙保温材料综合比较
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项目 |
塑化板 |
化学发泡水泥基保温板 |
岩棉板 |
有机保温材料（EPS板） |
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密度kg/m3 |
≦130 |
240 |
180 |
20 |
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抗压强度/MPa |
≧0.40 |
0.5~0.8 |
0.04-0.07 |
0.1 |
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导热系数 W/(m·K) |
≦0.045 |
0.060 ~0.065 |
0.040 -0.047 |
≤0.042 |
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吸水率/%(v/v) |
≤5 |
≤10 |
≧10 |
≤4 |
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燃烧性能等级 |
A |
A |
A |
B2 |
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生产成本元/m3 |
360 |
300 |
500~600 |
300~400 |
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最高工作 温度 /℃ |
1000 |
1000 |
350 |
80 |
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使用寿命 |
与建筑同寿命 |
与建筑同寿命 |
25年 |
25年 |
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环境友好 |
无需烧制，无废水、废渣、废气 |
无需烧制，无废水、废渣、废气 |
高温烧制、高能耗 |
利用石油资源，对环境有污染 |
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生产耗能 |
无需蒸压养护 |
无需蒸压养护
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1800~2000℃冲天炉高 温熔化离心甩成纤维 |
原材料为石油化工生产所得，耗能较高 |
三.塑化板的主要用途
塑化板主要应用于建筑外墙外保温体系，代替目前的EPS板、岩棉板和化学发泡的水泥基保温板。可以用于新建筑外墙外保温，也可以用于旧房改造的外墙外保温。
四.塑化板在外墙外保温工程技术经济分析
以郑州市达到65%节能率为例，塑化板厚度80mm，约相当于70 mm厚EPS板的保温效果。阻燃聚苯板(B2级)和塑化板售价均按600元/m3计。(1)阻燃聚苯板做lm2保温，粘接砂浆+抹面砂浆需12kg、费用18元，70mm厚聚苯板费用42元，饰面层+施工费用+利税按40元/m2计，合计100元/m2，保温系统使用寿命25年，防火等级B2级。(2)塑化板做1m2保温.粘接砂浆+抹面砂浆需12kg、费用18元，80mm厚保温板费用48元，饰面层+施工费用+利税按40元/m2计，合计106元/m2，保温系统使用年限与建筑物同寿命，燃烧性能达到A级。如按一次性投资，则本系统比聚苯板系统贵6%，但本系统达到A级防火，人身和财产安全，且耐候性好、经久耐用，与建筑物同寿命。在建筑物使用期内无需多次进行保温层更换，综合经济效益明显占优。建筑物寿命若按百年计，聚苯板每25年更换1次，做1m2保温共需投入100+25x100=400元/m2，若建筑物寿命按50年计，则聚苯板系统共需投入50+25x100=200元/m2;而塑化板系统共需投入106元/m2。可见本系统的经济效益十分显著，相信其市场占有率必将超过传统的保温系统，有着巨大的市场潜力和经济效益。
五.塑化板的应用前景
当前我国约有430多亿m2既有建筑，根据有关部门规划，到2020年，至少有1/3、约140多亿m2需要进行保温节能改造，按改造费为200元/m2元计算，仅既有建筑的节能改造费用就高达28 000亿。此外，每年新建建筑竣工面积约20亿m2，新建建筑保温节能造价按100—150元/m2计算，每年新建筑节能造价有2000亿元-3000亿元;预计到2020年底，全国房屋建筑面积将新增近200亿m2，新建筑节能造价约有20 000亿元～30 000亿元，也就是说，既有建筑的节能改造和新建建筑保温节能合计约有50 000亿元的市场。
使用安全环保建筑保温材料是历史发展及科技进步的必然。综合比较，用塑化板取代EPS板等易燃材料，技术经济合理，技术渐趋成熟，适应性强，应用面广;用塑化板取代岩棉板，生产能耗更低，使用过程更环保、更耐久;用塑化板取代化学发泡水泥基泡沫板，保温效果更好，使用面更广。纵观未来建筑发展趋势，塑化板有望成为建筑保温的主导产品之一。
