保温装饰一体板保温装饰一体板由装饰面板，保温芯材，背板（岩棉类专用）等复合而成，其中装饰面板和背板材料多以纤维增强硅酸钙板为主选，金属面板/轻质陶瓷面板等也在个别项目上得到应用。装饰面板提供体系面层防护和装饰功能，保温芯材则赋予体系保温功能。在行业标准JG/T287《保温装饰板外墙外保温系统材料》中，依据单位面积质量，保温装饰一体板可分为Ⅰ型和Ⅱ型，Ⅰ型板单位面积质量≤20kg/㎡，Ⅱ型单位面积质量为20 kg/㎡~30 kg/㎡。从安全角度考量，所用保温芯材单位面积质量越小，一体板体系整体单位面积质量越轻，墙面整体荷载尤其是剪切荷载越小，这样就大大降低墙体安装一体板后的安全隐患。近年来，国内轻质化一体板技术开发与应用已经成为一种发展趋势。选择适宜的保温芯材，在很大程度上能确保体系保温性能及体系牢靠和稳定，保温芯材主要包括无机保温板和有机泡沫塑料保温板。
1、有机保温芯材
市场上常见保温装饰一体板有机保温芯材有模塑聚苯板（EPS板）、挤塑聚苯板（XPS）、石墨模塑聚苯板（GEPS板）和硬泡聚氨酯板（PU板）等。考虑到全国不同区域气候特征和对外墙外保温体系的关注侧重点，不同省份对一体板保温芯材的种类和性能指标有不同要求，以江苏省、山东省和安徽省为例，表1给出了相关省份地方标准中对保温装饰一体板保温芯材主要性能指标的要求。在保温装饰一体板地标DB32/T4117-2021中，指定了四种有机保温芯材：EPS板、GEPS板、XPS板和PU板；在部分区域地方标准中增加了酚醛发泡板（PF板）；安徽省地标DB34/T5080-2018仅指定了GEPS板和PU板两种有机材料作为保温芯材。
表1常见保温装饰一体板有机保温芯材主要性能指标
EPS板和GEPS板
EPS板是由含有挥发性发泡剂和阻燃剂的可发性聚苯乙烯珠粒，经加热预发后在模具中加热进一步发泡，充分发泡后的单颗粒封闭而颗粒间挤压粘结存在一定空隙，成型后的聚苯乙烯泡沫塑料，既有一定防水性又保有一定量的透气性。作为有机发泡材料，EPS板防火性能只能达到B1级，对于防火性能要求高的建筑有着应用局限性，但可以与无机保温材料组合使用；GEPS板，全称为绝热用石墨模塑聚苯乙烯泡沫塑料板，是一种新型的聚苯乙烯类保温板。在可发性聚苯乙烯（EPS）中添加5%～50%质量比的膨胀石墨和2%～20%的磷酸化合物作为阻燃剂，通过悬浮聚合的方法制备膨胀PS颗粒。在可发性聚苯乙烯(EPS)中导入石墨，使其在保持优良的保温性能基础上，具有更加良好的阻燃性能。
有机保温芯材，以B1级EPS和GEPS为主，导热系数较低且容重小，国内各地供应充足同时性价比高，一直是保温装饰一体板和薄抹灰外墙外保温体系的首选可用芯材，但因其防火性能无法达到A级，在消防要求较高的部分楼宇上的应用受限。EPS/GEPS应用于薄抹灰体系中时，抹面砂浆和玻璃纤维网格布复合形成防护层，系统荷载被较均匀分布于墙体，板材抗剪切要求较低，可以选择18Kg/m³；应用于保温装饰一体板时，若选择常用的硅钙板面板，单位面积荷载达到薄抹灰防护层（按5mm厚计算）的两倍左右，需要选用容重较大的EPS/GEPS板材， 但当其容重超过25Kg/m³后，导热系数会随着容重上升而迅速增大。建议选用B1级20-22 Kg/m³的EPS和GEPS芯材复合制备一体板，可以在确保实现保温功能的基础上避免系统安全风险。
图1 模塑聚苯板（左：EPS，右：GEPS）
保温装饰一体板热固型复合聚苯板（TEPS板）
不同于薄抹灰系统，江苏/安徽/山东三个地标都未将热固型复合聚苯板（TEPS板）作为保温装饰板的保温芯材，只有部分地区在推荐选用TEPS。改性聚苯板主要以聚苯乙烯作为基础材料，通过不同方式将无机阻燃材料引入其中，达到隔离、分散、包裹的目的，制备工艺大致分为三种：颗粒包覆、混合成型和基板渗透。
改性聚苯板导热系数与燃烧性能等级：保温性能（导热系数）和燃烧性能等级是建筑保温材料的两个关键指标。改性聚苯板的燃烧性能等级与导热系数二者不可兼得，改性聚苯板获得良好阻燃性能归因于在改性过程中大量掺混入了具有阻燃性能的无机材料，大部分的无机材料的导热系数要远高于有机材料，这必然导致增加板材的导热系数，可以说改性聚苯板是在牺牲导热系数的基础上提高了燃烧性能等级。从标准中可以看出改性聚苯板的导热系数要求设定不大于0.040 [W/(m•K)]，但大部分都在0.050 [W/(m•K)]以上，高于普通EPS板（导热系数≤0.039 [W/(m•K)]）。保温效果好的改性聚苯板燃烧性能等级只能达到B1级，如上表的TEPS板040级，其改性工艺是采用有机类的热固型树脂进行包覆，而不是采用无机材料包覆。达到A2级燃烧性能等级的改性聚苯板其导热系数指标必然下降，比未改性的模塑聚苯板保温效果差了许多。
表观密度：从相关标准中可以看出，改性聚苯板的表观密度要远远的大于普通EPS板，与发泡水泥板属于相差无几，有的甚至高于岩棉的（80~160）kg/m³的密度区间。这就导致了外墙使用G型高密度的TEPS板材上墙后的单位面积质量重，整个体系在墙体上的剪切荷载大，有严重的安全隐患，很难大面积用于外墙，也不符合未来更高的建筑节能设计要求。若使用D型低密度TEPS板，其保温效果和燃烧性能等级与石墨聚苯板相比并无优势，密度和安全性反而存在明显劣势。
改性聚苯板的吸水率要明显的大于普通聚苯板，这是因为改性聚苯板中添加了无机材料（水泥、二氧化硅类等）的缘故，这些无机材料本身就很容易吸收水分。材料吸水后，架构之间的凝聚力就会下降，同时内聚力也被破坏，所以板材特别容易掉粉掉渣，进而造成面板与芯材之间分层剥离。江西省于2019年出台《关于建筑节能产品（技术）推广应用有关事项的通知（试行）》， 热固复合聚苯板（D型、G型）限制使用，不再列入建筑节能产品推广目录。江苏省徐州市住房和城乡建设局在2022年4月16日发布《关于建筑工程外墙外保温系统使用有关问题的通知》中要求，暂停设计面密度超过20kg/m2的各类薄抹灰外墙外保温系统。意味着徐州市热固复合聚苯板（G型）的使用受到了限制。2021年4月1日新疆维吾尔自治区住房和城乡建设厅发布的《新疆维吾尔自治区建筑外保温技术和产品推广、限制和禁止使用目录》中热固复合聚苯板高密度型（G型）被列为限制使用的技术和产品，仅适用于防火隔离带。吉林省住房和城乡建设厅发布的2021年版《吉林省建筑节能技术及产品推广、限制和禁止使用目录》中关于热固复合聚苯板被列为推广应用的技术及产品只有“导热系数不大于0.050W/(m·K)，表观密度140(±10%)kg/m³，尺寸稳定性不大于0.6%，燃烧性能等级A(A2)级”，相当于G型（050级）。
从技术层面考量，现有工艺条件下制备的热固复合聚苯板（TEPS板）都不应该用作保温装饰一体板的保温芯材。
酚醛发泡板：
区别于江苏省和安徽省等成熟应用市场，令人费解的是在个别区域依然在推荐应用酚醛发泡板（PF板）。从技术层面上看，酚醛板内积强度很低，材质酥脆，层间非常容易粉化剥离，不适应于外墙外保温体系；整体的粘结性无法满足需求，抗压抗折强度很低；用酚醛板作为保温装饰板保温芯材时，各层间无法实现有效稳定粘结，系统安全性无法确保。无论在薄抹灰体系还是在保温装饰一体板体系中，都不得选用酚醛发泡板作为保温芯材。 XPS板
XPS板与EPS板类似，都是以聚苯乙烯为主要原料，但二者成型工艺不同。XPS板是以聚苯乙烯树脂辅以阻燃剂等辅料，在加热熔融混合的同时，注入发泡剂，而后挤塑压出连续性闭孔发泡的硬质泡沫塑料板。XPS成型工艺决定了连续生产出来的板材需要较长时间释放热应力。
XPS板的密度、抗拉强度和压缩强度均明显高于EPS板，这一点是XPS板的优势所在，且其导热系数低于EPS/GEPS板，意味着相同厚度的板材，XPS板的保温性能略优于EPS/GEPS板，是常用有机保温材料中热导率仅高于聚氨酯材料的产品。EPS/GEPS板的吸水率高于XPS板，良好的拒水性能是外保温所需要的，能使保温芯材的不受水的侵害，但是与此同时也给XPS板带来另外一个问题：XPS板较强的拒水性能不易被湿砂浆湿润，湿砂浆很难对XPS板形成渗透，干燥后无法形成机械互锁，进而无法形成有效的抗拉强度。尤其在未使用界面处理的XPS板上，时有发生板材光面脱落的现象。XPS高温熔融挤出成型工艺，不但引起较多低沸点有机阻燃剂逸散损耗，致使板材阻燃效果差，遇火极易收缩且发生滴落直至汽化，形成瞬间爆燃；同时也不可避免地在造成板材内部形成较长时间无法缓释的残余应力，用XPS板材复合制作一体板时，随着后续板材残余应力的释放，一体板整体翘曲变形无法逆转。在工程项目上，不建议选择XPS板作为保温芯材用于保温装饰一体板体系。
PU板
PU板一种硬质多孔材料，主要优点在于：1.导热系数低（≤0.024W/(m·K），是目前建筑保温材料中最低的，可有效降低保温板材的设计厚度；2.粘结性能强，化学稳定性好，耐酸，耐腐蚀，硬泡聚氨酯板中的泡孔为闭孔结构，使得聚氨酯材料有良好的耐水性，能够适应于南方比较湿热的地区，3.聚氨酯材料属于热固性材料，遇火不收缩、不熔滴，燃烧性能等级可以达到B1。市场上常见聚氨酯泡体板材，基本只能达到B2级，要想达到B1级，需要付出较高成本。出于成本因素和成功工程案例较少等方面的考虑，较少项目选用B1级发泡聚氨酯板材作为保温芯材复合制备保温装饰一体板。
图3 聚氨酯板
2、无机保温芯材
相较于有机保温芯材，无机保温芯材在防火安全性方面有着天然的优势，不参与燃烧反应且力学性能均衡稳定，但在导热系数上与有机保温材料相比存在较大差距，个别芯材的拒水性和尺寸稳定性较差，如潮湿环境下芯材吸潮导致导热系数大增和尺寸稳定性下降。常见的保温装饰一体板所涉及到的无机保温芯材主要是岩棉条，部分地区会涉及到真空绝热板。江苏省和山东省地方标准中对保温装饰一体板的无机保温芯材只指定了岩棉条，安徽省在岩棉条的基础上增加了真空绝热板。
岩棉条
岩棉制备工艺：将玄武岩、白云石及矿渣等原材料在高于1450℃的高温下熔化后，使用离心机高速离心成纤维，同时喷入一定量的热固型树脂、憎水剂等功能性添加剂，再经过集棉、摆锤工艺三维法铺棉、固化、切割等工艺最终制成。根据岩棉纤维的排列方式，岩棉材料可分为岩棉条和岩棉板。区别于薄抹灰系统可以选择岩棉条和岩棉板作为保温芯材，在保温装饰一体板体系中只能选择岩棉条，因为岩棉板的抗拉抗剪强度太低，无法满足系统安全要求。表2给出了相关省份地方标准中对岩棉条保温芯材主要性能指标的要求。
项目 | 性能指标 | ||
岩棉条 | 岩棉条 | 岩棉条 | |
表观密度(kg/m3) | ≥130 | ≥140 | ≥100 |
导热系数[W/(m·K)] | ≤0.046 | ≤0.048 | ≤0.048 |
酸度系数 | -- | ≥1.8 | ≥1.8，且≤3.0 |
憎水率(%) | -- | ≥98 | ≥98 |
压缩强度(kPa) | ≥40 | ≥40 | ≥40 |
抗拉强度(kPa) | ≥100 | ≥150 | ≥80 |
尺寸稳定性(%) | ≤1.0 | ≤0.2 | ≤1.0 |
燃烧性能等级 | A级 | A级 | A级 |
标准 | DB32/T 4117-2021 | DB34/T 5080-2018 | DB37/T 1992-2011 |
分类 | 江苏地标 | 安徽地标 | 山东地标 |
岩棉条纤维均匀排列垂直于墙面，抗拉强度/抗压抗剪切等能力明显高于岩棉板，是非常适合于保温装饰一体板的无机保温芯材。基于国内多地区技术规范规程要求和数年来的工程应用经验，在需要满足A级防火要求时，120-140Kg/m³的岩棉条无疑是目前保温装饰一体板芯材的最佳选择。
保温装饰一体板真空绝热板（VIP板）：
真空绝热板（VIP板）的导热系数低于0.012W/(m·K)一种优良的保温装饰一体板保温材料，主要由芯材、包裹芯材的膜材以及吸气剂三部分组成。其中，芯材是为了保证真空绝热板有一定的强度;膜材是为了维持真空绝热板内部的真空度;吸气剂是为了吸除真空绝热板真空封装时的参与气体以及由于长期使用渗入的气体。VIP板之所以具有绝佳的保温隔热性能，是因为其在真空绝热原理的基础上采用低导热率芯材以降低固体热传导，同时尽可能地提高板内真空度并辅以吸气剂和干燥剂来吸附芯材中的水汽和气体以减少气体热传导，再辅以高性能膜材来降低热辐射，从而达到高效保温节能的目的。在同等厚度条件下，VIP具有10倍于传统材料的绝热性能，是一种高效保温材料。表3给出了安徽省地标DB34/T5080-2018给出的真空绝热板的相关性能指标，不同于常规的保温芯材的性能指标测试，VIP板增加了穿刺强度测试，这主要是由于VIP板表面是由膜材覆盖，膜材一旦破坏会极大影响VIP板的保温性能及耐久性。虽然VIP板拥有优异的保温性能，但其生产成本价格较高，现场无法简易切割，极大的影响了施工便利性，在房屋建筑保温领域尤其是一体板体系中尚无大面积推广应用的可能性。
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