预制纤维增强复合保温防火板的研究

预制纤维增强复合保温防火板的研究

林鑫关国英吴晨王金洋齐天宇

吉林建筑大学吉林省长春市130118

摘要：近年来，国家大力倡导装配式建筑。为响应国家号召各省都出台了对应政策，而在北方等严寒地区，外墙保温是建筑行业所面临最重要的问题之一。所以预制构件必须满足质轻、高强、防火、保温等特点。本文主要研究预制复合保温板，直接作为建筑墙体使用。使之既能达到墙体承载力的要求，又能达到保温墙体的要求，而且不易燃烧，是集多种性能于一体的新型产品。

关键词：预制；外墙保温；纤维增强；复合板

一、预制技术

预制混凝土技术是工业化的建筑生产方式。预制混凝土结构建造方法，简单说来，就是用起重机及其它运载施工机械将工厂化生产的预制混凝土构件进行组合安装的一种施工技术。其施工分为三个阶段：第一阶段在工厂中预制构件，简称预制阶段；第二阶段是将预制构件运输到施工现场阶段，简称运输阶段；第三个阶段是将预制构件吊装就位的安装阶段，简称安装阶段。预制混凝土结构的建造工序为：设计、制造、运输、安装、装饰等。

预制式与装配式住宅相比具有以下优点：

（1）施工方便，模板和现浇混凝土作业很少，预制楼板无需支撑，叠合楼板在建筑工地现场使用模板很少。采用预制及半预制形式，现场湿作业大大减少，有利于环境保护和减少施工扰民，更可以减少材料和能源浪费。

（2）建造速度快，对周围生活工作影响小。尤其是在闹市区施工，如百货公司、闹市区停车场、过街天桥等，这种工程工期紧，施工文明要求高，采用预制混凝土结构可使长期困扰市民的工地噪声、粉尘污染等问题迎刃而解。

（3）预制构件表面平整、外观好、尺寸准确、并且能将保温、隔热、水电管线布置等多方面功能要求结合起来，有良好的技术经济效益；平整的表面使外墙装修以及室内内墙装修更简单方便，带来良好的经济效益与社会效益。这种特点可适用于制作外墙墙板，也适用于制作便于安装的结构构件。

（4）预制结构工期短，投资回收快。由于减少了现浇结构的支模、拆模和混凝土养护等时间，施工速度大大加快。

（5）装配式建筑是将构件厂加工生产的构件通过特制的构件运输车辆搬运到施工现场用机械进行安装的。在装配式建筑设计中，构件的形状、尺寸和重量必须与起重运输和吊装机械相适应，以充分发挥机械的效率。装配式建筑有自己特有的施工生产规律，与传统施工方法不同，它是以构件的机械吊装为中心，一般要根据施工现场的面积大小，施工道路的安排，构件堆放、水电源的供给方式以及建筑物的有关尺寸，合理地选用与安排建筑机械。

（6）在预制装配式建筑建造的过程中可以实现全自动化生产和现代化控制，这在一定程度上可以促进建筑工业的工业化大生产。工业化劳动生产效率高、生产环境稳定，构件的定型和标准化有利于机械化生产，而且按标准严格检验出厂产品，因而质量保证率高。

二、国内外外墙保温研究现状

2.1国内外墙保温研究现状

近年来，国家“节能减排”政策促使了外墙外保温技术的迅速推广，一方面建筑节能效果显著提高，另一方面与之配套的消防安全法规却相对滞后，大量可燃易燃的外墙保温材料被用于外墙，火灾事故常有发生，严重威胁人民生命和财产安全，而且此类材料不耐老化且燃烧有大量有毒害性气体产生。国内，建筑以聚苯板、胶粉颗粒、聚氨酯为主的有机类外墙保温材料占据着95%以上的市场，此类产品最突出的问题是易燃、不耐老化（保温性能衰减）、有毒、属于不可自然降解的白色“垃圾”，这些问题直接危机到人的生命财产安全，危机到绿色环保和社会稳定。另外有机类墙体保温材料的原材料都是来源于石油的副产品，在世界各国的石油资源日益短缺的严峻形势下，有机类墙体保温材料不适合长期作为墙体保温材料。

2.2国外外墙保温研究现状

反观国外，自上世纪四五十年代起，伴随着世界建筑产业工业化的不断进步，一些西方发达国家就开始了对本国墙体保温材料的转型发展大力推进。欧美等外墙外保温系统技术应用较早的国家，对于外墙外保温系统防火安全性的要求一直是该技术应用的首选条件。外墙外保温系统和保温材料都有防火测试发方法和分级评价标准，不同防火等级的外墙外保温系统在建筑中的额适用范围都有限定。事实上，目前全球建筑墙体保温市场，由岩棉等不燃材料组成的外墙外保温系统已经广泛应用于各种类型的建筑商，成为全球应用范围最广的外墙外保温系统之一。

经过国内外外墙外保温的研究现状对比分析，我们并不难发现我国的外墙外保温系统发育尚不成熟，尤其在防火问题上更是迫在眉睫，我国在外墙保温系统上还有很大的发展空间。

三、纤维增强

在复合材料中，凡是能提高基体材料力学性能的物质均称为增强材料。对于纤维复合材料，起主要承载作用的是纤维。本项目研究的是纤维是玄武岩纤维。玄武岩纤维，是玄武岩石料在1450℃～1500℃熔融后，通过铂铑合金拉丝漏板高速拉制而成的连续纤维，强度与高强度S玻璃纤维相当。玄武岩连续纤维不仅强度高，而且还具有电绝缘、耐腐蚀、耐高温等多种优异性能。玄武岩纤维表面较光滑，表面能较低，经过表面改性后，其表面增加纳米SiO2粒子，有效地提高纤维表面粗糙度，增加了微生物与载体间的有效接触面积；改性后表面有阳离子的存在，载体表面电位升高，载体表面带正电荷，利用静电吸力促进微生物固定，有利于微生物固定化；改性后表面的活性官能团，增加了载体的表面能，所含有羟基、羰基或羧基等，对微生物在载体表面粘附生长有积极的作用。通过玄武岩纤维载体表面改性，使其具有良好的亲水性和微生物负载性能，使之能够负载更多的生物量，且长时间保持较高的微生物活性，从而实现更有效通过生物膜法降解水体中污染物。本文研究的就是将玄武岩纤维掺入混凝土中，提高混凝土的抗裂，抗冲击及收缩等性能，使我们的预制纤维增强复合保温防火板各项性能都有所改善。

四、研究目的及意义

近年来，国家“节能减排”政策促使了外墙外保温技术的迅速推广，一方面建筑节能效果显著提高，另一方面与之配套的消防安全法规却相对滞后，大量可燃易燃的外墙保温材料被用于外墙，火灾事故常有发生，严重威胁人民生命和财产安全，而且此类材料不耐老化且燃烧有大量有毒害性气体产生。所以结合这一现象，本研究制作一种预制式纤维增强复合保温防火板，直接作为建筑外墙体使用。使之既能达到墙体承载力的要求，又能达到保温墙体的要求，而且不易燃烧，集多种性能于一体的新型产品。

研究预制纤维增强复合保温板在建筑外墙领域克服了原来外墙保温板保温性能大，防火性能低，不耐老化且自重大的缺点。我们研究的复合保温板可以在工厂预制，既保护环境又能节约人力物力，非常符合国家节能减排的要求。我们的保温板轻质高强，防火保温，代替了原有的外墙保温，是墙体与保温技术与一体的新型材料。

五、结束语

本文研究的预制纤维增强复合保温防火板既可以在工厂预制，又可以在施工现场施工，可以节约大量的人力物力，经济环保。而且我们弥补了EPS（XPS）保温板、聚氨酯保温板防火性能差，不耐老化以及高温情况下会产生有害气体等现象。制备预制纤维增强复合保温防火板符合对保护生态资源和环境以及我国的建筑节能中“绿色建筑”，复合科学发展观，其市场前景十分可观。