近期火災(zāi)事故高發(fā)，中央及各地政府高度關(guān)注，在分析事故原因處理安全隱患的同時(shí)，業(yè)內(nèi)對(duì)于建筑中防火保溫材料的重新審視也成為近期的討論熱點(diǎn)。現(xiàn)行《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》GB50016-2014 中第 6.7 條對(duì)建筑保溫材料的防火級(jí)別有了更明確 且更嚴(yán)格的規(guī)定。當(dāng)采用內(nèi)保溫時(shí)，人員密集場所，以 及建筑內(nèi)的樓梯間、避難走道、避難層等部位應(yīng)采用燃 燒性能為 A 級(jí)保溫材料，在設(shè)計(jì)外保溫式和無空腔的住 宅類建筑項(xiàng)目時(shí)，特別是面對(duì)那些高度超出 100 米的建 筑，需要注意盡量沿用燃燒性能為 A 級(jí)的保溫材料；而 當(dāng)建筑高度大于 27 米小于 100 米時(shí)，應(yīng)采用燃燒性能不低于 B1 級(jí)的保溫材料；在建筑高度小于 27 米時(shí)，應(yīng)采用燃燒性能不低于 B2 級(jí)的保溫材料。再就是除住宅建筑和人員密集場所的建筑外，建筑高度大于 50 米時(shí)， 應(yīng)采用燃燒性能為 A 級(jí)的保溫材料；高度大于 24 米，小于 50 米時(shí)，應(yīng)采用燃燒性能不低于 B1 級(jí)的保溫材料；建筑高度小于24 米時(shí)，應(yīng)采用燃燒性能不低于 B2 級(jí)的保溫材料。有空腔時(shí)，大于 24 米應(yīng)采用燃燒性能為 A級(jí)的保溫材料；小于 24 米時(shí)，應(yīng)采用燃燒性能不低于B1 級(jí)的保溫材料。歸結(jié)來講，只擁有保溫功能的保溫材料明顯已經(jīng)和行業(yè)發(fā)展趨勢產(chǎn)生強(qiáng)烈的沖突現(xiàn)象，目前最緊急的，就是在豐富這部分材料的防火、防裂、防脫、方便施工等性能基礎(chǔ)上，適當(dāng)降低材料生產(chǎn)和購置所消耗的成本費(fèi)用。在這種情形下氣凝膠防火保溫材料應(yīng)運(yùn)而生成為下一個(gè)研究應(yīng)用的焦點(diǎn)。

經(jīng)協(xié)會(huì)調(diào)研，目前建筑防火保溫材料領(lǐng)域中存在的技術(shù)和產(chǎn)業(yè)問題。特別是防火安全性差和易老化的問題凸顯了現(xiàn)有保溫材料的局限性。此外，小規(guī)模生產(chǎn)企業(yè)、不合理的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、缺乏政策支持等問題制約了行業(yè)的發(fā)展。

表 現(xiàn)存問題匯總

氣凝膠（aerogel）是一種納米多孔網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的固體材料，在熱學(xué)、光學(xué)、電學(xué)、力學(xué)、聲學(xué)等領(lǐng)域具備突出性能，是具有巨大應(yīng)用價(jià)值的軍民兩用技術(shù)。氣凝膠根據(jù)成分共分為二氧化硅氣凝膠、氧化鋁氣凝膠、氧化鋯氣凝膠和碳?xì)饽z等四種類型。當(dāng)前，二氧化硅氣凝膠因?yàn)閾碛薪^佳的絕熱性能而備受關(guān)注，技術(shù)也最為成熟，市場對(duì)于氣凝膠產(chǎn)業(yè)的主要關(guān)注點(diǎn)由二氧化硅氣凝膠的絕熱應(yīng)用展開，也是目前生產(chǎn)工藝最成熟，價(jià)格最低廉的氣凝膠材料。

SiO2氣凝膠(SA),具有高比表面積(500m2/g~1200m2/g)、高孔隙率(80%~99.8%)、低密度 (0.003g / cm3~0.5g / cm3)、低導(dǎo)熱率(0.005W/(m·K)~0.1W/(m·K)等優(yōu)異的性能, 這些優(yōu)異的性能使得SiO2氣凝膠在隔熱保溫、吸音等方面有所應(yīng)用。

圖 A級(jí)防火二氧化硅納米氣凝膠保溫氈

常溫下氣凝膠的熱傳導(dǎo)主要包括固態(tài)熱傳導(dǎo)和氣態(tài)熱傳導(dǎo):在固態(tài)熱傳導(dǎo)方面,氣凝膠極低的固體含量與豐富的氣-固界面限制了骨架中分子間相互碰撞的可能,而大量的無序結(jié)構(gòu)與缺陷對(duì)分子傳播產(chǎn)生強(qiáng)烈的散射作用，具有超低的固體熱導(dǎo)率;在氣態(tài)熱傳導(dǎo)方面,其孔洞尺寸大多為50nm以內(nèi),小于大氣環(huán)境下氣體分子的平均自由程,限制了氣體分子間的相互碰撞,從而具有超低的氣體熱導(dǎo)率。二氧化硅納米多孔材料保溫隔熱機(jī)理見下圖。

3.1建筑保溫層

相較普通建筑保溫隔熱材料，SiO2氣凝膠效果顯著。作為一種新型環(huán)保溫材料，其密度低、熱損耗低、耐久性強(qiáng)等性能特點(diǎn)越來越受到重視。氣凝膠初期僅應(yīng)用于航空航天等高端領(lǐng)域，但隨著研究人員對(duì)其特點(diǎn)深入挖掘，伴隨成本走低，越來越多的用于民用建筑保溫隔熱，主要包括SiO2氣凝膠玻璃、SiO2氣凝膠保溫板和絕熱氈、SiO2混凝土和砂漿以及SiO2氣凝膠涂層。

圖 氣凝膠材料外墻外保溫構(gòu)造

3.2管道保溫和防火

目前市場上暖氣管道保溫材料大多采用的金屬材 質(zhì)，金屬的耐火性能差，一旦發(fā)生火災(zāi)，極易彎曲變形從而造成 嚴(yán)重后果。研究表明將氣凝膠隔熱復(fù)合薄膜材料覆蓋在金屬表 面，起到較好保溫作用的同時(shí)適當(dāng)延長耐火時(shí)間，屬于安全環(huán)保 防火材料，有良好的應(yīng)用前景。管道的保溫防火層可采用一種水泥基氣凝膠涂料，用SiO2 氣凝膠粉與硅酸鹽水泥制備，具有較好的保溫和防火性能，防火涂料的導(dǎo)熱系數(shù)達(dá)到0.084W/(m·K)，涂料的防火性能取決于氣 凝膠摻量，涂料的耐火極限時(shí)間達(dá)到70min。

圖 在管道保溫層中應(yīng)用

3.3防火電纜

SiO2氣凝膠具有熔點(diǎn)溫度極高，不燃耐火的特性，絕緣能力比最好的玻璃纖維還要強(qiáng)39倍，其應(yīng)用于防火電纜的前景也極為廣闊。