中國建材報(bào):我國高層建筑保溫要自主創(chuàng)新
2012年12月21日在中國建筑設(shè)計(jì)研究院、中國建筑節(jié)能減排產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟召開的“2012年科技創(chuàng)新綠色人居”會議上,胡顯奇作了《火山巖纖維在高層建筑節(jié)能防火中的創(chuàng)新研究》報(bào)告。他的一些觀點(diǎn)引起了與會者的共鳴和濃厚的興趣。黨的十八大報(bào)告提出了“實(shí)施創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展戰(zhàn)略”。新材料是推動(dòng)科技創(chuàng)新的先導(dǎo)。我國高層民用建筑、幕墻工程和公共建筑的防火與節(jié)能如何尋找新的出路?記者為此采訪了浙江石金玄武巖纖維有限公司總經(jīng)理胡顯奇。
胡顯奇表示,唯有顛覆傳統(tǒng)的保溫材料,發(fā)明創(chuàng)造出新材料,才能從源頭上解決高樓大廈的防火問題。
記者:你在“科技創(chuàng)新、綠色人居”會議上作的“火山巖纖維在高層建筑節(jié)能防火中的創(chuàng)新研究”報(bào)告,與會者反響很熱烈,這是為什么?
胡顯奇:也許是我的觀點(diǎn)比較鮮明吧。前幾年我國連續(xù)發(fā)生的幾場大火,將有機(jī)保溫材料推向了風(fēng)口浪尖,我國建筑節(jié)能保溫和阻燃防火如何兩者兼顧,一直困擾著業(yè)內(nèi)人士和有關(guān)政府部門的官員,大家甚至爭論不休。我的觀點(diǎn),“萬事民為先”,生命的價(jià)值是至高無上的,政府考慮一切問題都應(yīng)該以人為本,要首先維護(hù)老百姓的生命安全,特別是高層建筑要確保防火。其次,是建筑節(jié)能。存在就是合理的,有機(jī)保溫材料和無機(jī)材料分別有它們自身的優(yōu)越性,不必簡單地厚此薄彼。國家應(yīng)該按照不同的建筑高度和建筑使用功能,對建筑保溫材料提出不同等級的節(jié)能和防火要求。眾所周知,我國的城市化建設(shè)正在日新月異地加快發(fā)展,與歐美國家相比,“地少、人多、高樓多、建筑密集”等構(gòu)成了我國城市建筑的特點(diǎn)。當(dāng)下,我國摩天大樓越建越多,高層建筑,特別是超高層的摩天大樓一旦失火很難施救,這是一個(gè)世界難題。北京市、上海市、江蘇省等地要求民用建筑高度在50米或54米以上采用不燃材料我認(rèn)為是非常明智的,節(jié)能防火必須兼顧。因?yàn)槲覈邔咏ㄖ荒茉侔l(fā)生特大火災(zāi)事故了,我們再也傷不起。1911年3月25日,美國紐約曾發(fā)生了一場后來被稱為“改變了美國的大火災(zāi)”,146名制衣工人在大火中喪生。這場大火震動(dòng)了全美國,并且引發(fā)了一連串社會改革。我國近些年來也曾連續(xù)發(fā)生過特大火災(zāi)事故,為什么不能從理念、法規(guī)上和科技創(chuàng)新方面去努力改變這一現(xiàn)狀呢?解決我國高層建筑節(jié)能和防火兩者兼顧困惑的辦法和出路究竟在哪里?2011年12月30日國發(fā)[2011]46號文件《國務(wù)院關(guān)于加強(qiáng)和改進(jìn)消防工作的意見》中明確指出:“加快研發(fā)和推廣具有良好防火性能的新型建筑保溫材料,采取嚴(yán)格的管理措施和有效的技術(shù)措施,提高建筑外保溫材料系統(tǒng)的防火性能,減少火災(zāi)隱患。”因此,出路在于理念、法規(guī)的變革和科技創(chuàng)新。誰說魚與熊掌不可兼得?哪是你沒有科技創(chuàng)新!唯有顛覆傳統(tǒng)的保溫材料,發(fā)明創(chuàng)造出新材料,才能從源頭上解決高樓大廈的防火問題。譬如我國高層建筑和公共建筑就可以用火山巖纖維這一科技創(chuàng)新材料。
“我國高層建筑保溫要利用火山巖纖維這一新材料,走出一條有中國特色的自主創(chuàng)新路子!”
記者:我國已出臺了《新材料產(chǎn)業(yè)“十二五”發(fā)展規(guī)劃》。新材料是帶動(dòng)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)升級的革命性力量,是推動(dòng)技術(shù)創(chuàng)新的先導(dǎo)。你能否具體談?wù)劄槭裁次覈邔咏ㄖ匾没鹕綆r纖維?
胡顯奇:火山巖纖維就是指連續(xù)玄武巖纖維。它是以火山巖為唯一原料經(jīng)過高溫熔融拉制成的比頭發(fā)絲還要細(xì)7倍乃至10倍的幾萬米不斷頭的連續(xù)纖維,屬于無機(jī)非金屬材料,是一種新型的高技術(shù)纖維。將火山巖纖維用于高層建筑保溫主要有4大理由:1.這是由火山巖纖維自身的特性決定的。由火山巖纖維為原料制成的保溫板達(dá)到了節(jié)能與防火的高度和諧統(tǒng)一;它不燃,且導(dǎo)熱系數(shù)低(≦0.036(W/m·k)、抗拉強(qiáng)度高(>350KPa),是有機(jī)保溫材料的幾倍、是巖棉的十倍,這可以確保高層建筑使用綠色、低碳的新材料。2.它與建筑同壽命、耐候性好、吸濕率低、性價(jià)比很高。3.GBF防火保溫板是對傳統(tǒng)保溫材料的徹底顛覆和創(chuàng)新,在全世界是獨(dú)一無二的“與眾不同”的新型建筑保溫材料,代表著高端建筑的典范。GBF防火保溫板擁有完全的自主知識產(chǎn)權(quán),是“中國創(chuàng)造”(發(fā)明zhuanli申請公開號:CN102817415A);迄今為止,還沒有哪一個(gè)國家用純火山巖纖維和獨(dú)特的板型結(jié)構(gòu)制成這樣的建筑保溫材料。4.我國掌握了獨(dú)一無二的全電熔火山巖熔融拉絲技術(shù),因此,無論是工藝技術(shù)、裝備、還是火山巖原料等對外依存度均為零,可以大規(guī)模生產(chǎn),且單位生產(chǎn)、成本也會隨著規(guī)模化的生產(chǎn)而不斷降低。總而言之,從2005年7月這個(gè)國家863計(jì)劃項(xiàng)目完成驗(yàn)收為標(biāo)志,我國不僅打破了由烏克蘭、俄羅斯長期壟斷該生產(chǎn)技術(shù)的歷史,而且還掌握了許多世界領(lǐng)先的自主可控的工業(yè)化生產(chǎn)技術(shù),因此,我國高層建筑保溫要利用火山巖纖維這一新材料,大膽走出一條有中國特色的自主創(chuàng)新道路。
“火山巖連續(xù)纖維不是巖棉,也不是一般意義上的礦物纖維”。
記者:你說的火山巖纖維與巖棉有什么不同呢?
胡顯奇:我指的火山巖纖維就是連續(xù)玄武巖纖維,它與巖棉完全不同,也不是一般意義上的礦物纖維,概括起來有五大不同:一是性能不同。酸度系數(shù)Mk=(SiO2+Al2O3)/(CaO+MgO)是衡量礦物纖維性能的綜合指標(biāo),酸度系數(shù)越高、力學(xué)性能越高、化學(xué)穩(wěn)定性越好、保溫性能也越好;一般巖棉的酸度系數(shù)我國國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定應(yīng)不小于1.6;而火山巖纖維達(dá)到6.5以上,是巖棉的4倍。二是原料成分不同?;鹕綆r纖維是用100%純天然的火山巖為唯一原料制成的,其中硅鋁含量較高,主要起耐燒蝕、隔熱作用的氧化鐵含量超過7%以上,熔體呈深褐色;而巖棉是由一部分玄武巖和礦碴等低熔點(diǎn)成分配制而成的,氧化鐵含量幾乎不到1%。三是生產(chǎn)工藝和環(huán)保性不同?;鹕綆r纖維經(jīng)過鉑銠合金拉絲漏板連續(xù)幾萬米拉制而成,生產(chǎn)工藝清潔環(huán)保且節(jié)能,由于其生產(chǎn)工藝路線很短,單位能耗是所有高技術(shù)纖維中最低的;而巖棉常采用能耗較大的沖天爐以離心法甩制而成,纖維直徑低于5微米,且既細(xì)又短(僅幾毫米長)。四是外觀不同?;鹕綆r纖維沒有任何的渣球含量,顏色呈金褐色;巖棉顏色較淺,呈灰白色或淺黃色。五是科技創(chuàng)新不同。我國的火山巖纖維擁有完全的自主知識產(chǎn)權(quán),尤其是在全電熔玄武巖熔融拉絲的清潔生產(chǎn)技術(shù)方面處于世界領(lǐng)先地位;而巖棉的生產(chǎn)技術(shù)在國外已經(jīng)有150年的發(fā)展歷史。
“GBF防火保溫板與傳統(tǒng)的有機(jī)和無機(jī)保溫材料相比具有三大亮點(diǎn)”。
記者:你們開發(fā)成功的GBF防火保溫板有哪些亮點(diǎn)?如果我國的高樓大廈和公共建筑采用這一新產(chǎn)品都會有哪一些好處呢?
胡顯奇:GBF防火保溫板與傳統(tǒng)的有機(jī)和無機(jī)保溫材料相比具有三大亮點(diǎn):首先,自主創(chuàng)新。GBF板使用的純天然火山巖纖維是國防軍工的戰(zhàn)略性新材料,是國家863計(jì)劃成果。因此,除我國外,世界上目前還沒有哪一個(gè)國家將該新材料用于建筑保溫。
其次,設(shè)計(jì)獨(dú)特。GBF板是由純天然的火山巖纖維制成的,產(chǎn)品的設(shè)計(jì)思想遵循“同根同源、相生相克、萬物相克、道法天成”的世界觀和五行學(xué)說的哲理。GBF防火保溫板是迄今為止,全球完美的“魚與熊掌兼得”的高科技保溫材料。它既有高效的節(jié)能保溫效果,又有防火不燃的安全特性,具有傳統(tǒng)保溫材料所無法比擬的全面優(yōu)勢。
再是,性能全面。它在建筑保溫上具有“與眾不同”的優(yōu)勢和性能,對我國的高樓大廈和公共建筑將帶來如下好處:既防火又保溫、握裹力強(qiáng)(可隨意鉆孔錨釘);使施工更為簡便、效率更高、抗負(fù)風(fēng)壓能力強(qiáng)、尺寸穩(wěn)定性極好;GBF板不變形、不分層,具有縱橫交錯(cuò)的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),因此,不會產(chǎn)生收縮變形和溫差變形,同時(shí)還具有吸音、降噪、抗輻射等優(yōu)點(diǎn);讓居住在建筑內(nèi)的人更加舒適、安全;耐久性強(qiáng),建筑壽命長是有機(jī)保溫材料的20倍以上,可以與建筑物同壽命,不像有機(jī)材料那樣經(jīng)過15年~20年的時(shí)間需要重新更換墻體保溫材料;具有干濕自調(diào)節(jié)功能,GBF板本身有很多“微孔”結(jié)構(gòu),由于GBF纖維自身不吸水,加之GBF板特殊的立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),因此,遇水不膨脹,具有水分自揮發(fā)、自干燥、自調(diào)節(jié)的特點(diǎn),GBF纖維吸濕性:<1%,與水膨脹率:<1%;綠色環(huán)保,GBF板由天然的火山巖纖維制成,是典型的綠色材料,具有很好的FST特性,不燃燒、不生煙、無毒。
因此,我們完全可以自信地說,GBF防火保溫板具有“高安全、高科技、高壽命、高性能、高質(zhì)量、高性價(jià)比”等“六高”特點(diǎn),是建筑保溫板的高端產(chǎn)品,也是我國高樓大廈、公共建筑、高端建筑集節(jié)能與防火材料的最佳選擇。
記者:除了GBF防火保溫板外,你們還開發(fā)成功了另外一種以巖棉條為芯材的GBF復(fù)合板,這一種復(fù)合板與普通的巖棉板相比有何優(yōu)勢和特點(diǎn)?
胡顯奇:巖棉板是一種傳統(tǒng)材料。雖然阻燃,但是由于自身存在的一些缺陷一直未在建筑保溫領(lǐng)域得到大面積推廣應(yīng)用。在上?!?1·15”特大火災(zāi)事故之前,巖棉板在外墻保溫材料市場占有的份額幾乎為零。因?yàn)閭鹘y(tǒng)的巖棉板有三大嚴(yán)重缺陷:一是不環(huán)保。巖棉容易使人的皮膚刺癢而感到不適,且有令人討厭的容易被吸入人肺的PM2.5和PM10“微?!?。二是易吸水膨脹。傳統(tǒng)的巖棉受其纖維纖細(xì)和巖棉板成型結(jié)構(gòu)的影響,遇水容易膨脹,導(dǎo)致導(dǎo)熱系數(shù)驟然升高,保溫性能急劇下降,且吸水增重后易下墜;傳統(tǒng)的巖棉板薄抹灰時(shí),容易開裂。三是力學(xué)性能低。傳統(tǒng)的巖棉板的纖維是與墻面平行的,國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的拉伸強(qiáng)度應(yīng)≥15KPa,因此,不能加貼瓷磚。
GBF復(fù)合板是一種三明治結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì),看似簡單,但是奇妙無比。它上下兩面是厚度為3毫米~4毫米的GBF防火保溫板,芯材由巖棉條鑲嵌而成,面板與芯材之間用特殊黏合劑黏結(jié)而成。雖然GBF復(fù)合板的芯材也是巖棉,但是這種三明治結(jié)構(gòu)的復(fù)合板恰到好處地彌補(bǔ)了傳統(tǒng)巖棉板的缺陷。GBF復(fù)合板與巖棉板相比至少有五大優(yōu)勢:1.力學(xué)性能高。將巖棉條的纖維是垂直于墻面,這比普通的纖維平行于墻面的巖棉板高出4倍左右,此外,用特殊的黏結(jié)劑將上下兩張面板與鑲嵌的巖棉條緊緊的黏結(jié)在一起,進(jìn)一步提高了這種三明治結(jié)構(gòu)的拉伸強(qiáng)度和抗壓縮強(qiáng)度,適合于在其表面加貼瓷磚。2.遇水不膨脹。該復(fù)合板由防水的GBF薄板作屏障,有效地抵御了雨水對巖棉的侵蝕。3.環(huán)保不刺癢。GBF板像盔甲一樣將巖棉中易散落的微粒作了有效的屏蔽保護(hù)。4.板平整不翹。GBF板平整且美觀,既保持了尺寸的穩(wěn)定性,又提高了安裝的施工效率。5.性價(jià)比更高。該復(fù)合板三明治結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)看似簡潔卻奇妙無窮,既彌補(bǔ)了巖棉板固有的缺陷,又發(fā)揮了獨(dú)特的優(yōu)勢,適用于高層民用建筑、幕墻工程、公共建筑及其他綠色建筑。不僅適合于龍骨干掛系統(tǒng),也適合于薄抹灰砂漿系統(tǒng)的外墻保溫。
記者:你是“863計(jì)劃”該項(xiàng)目的首席專家,能否扼要介紹一下我國在火山巖纖維產(chǎn)業(yè)方面的戰(zhàn)略布局?
胡顯奇:火山巖纖維,即連續(xù)玄武巖纖維作為新型高技術(shù)纖維已經(jīng)切切實(shí)實(shí)地上升到了國家發(fā)展戰(zhàn)略,我所掌握的實(shí)際情況有:1.2002年將“玄武巖連續(xù)纖維及其復(fù)合材料”的研發(fā)列入國家863計(jì)劃,并于2005年在上海完成了現(xiàn)場驗(yàn)收,標(biāo)志著我國由此打破了烏克蘭、俄羅斯對該生產(chǎn)技術(shù)的壟斷;2.2011年,國家發(fā)改委又明確將其列為戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè),并列入《產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整指導(dǎo)目錄(2011年本)》;3.2011年11月,國家發(fā)改委又將橫店集團(tuán)與東南大學(xué)的研發(fā)中心授牌為“玄武巖纖維生產(chǎn)技術(shù)和應(yīng)用國家地方聯(lián)合工程研究中心”;4.2012年2月,工信部會同發(fā)改委、科技部、財(cái)政部等有關(guān)部門和單位發(fā)布的《新材料產(chǎn)業(yè)“十二五”發(fā)展規(guī)劃》將其列入國家新材料產(chǎn)業(yè)“十二五”發(fā)展重點(diǎn),明確指出“要大力發(fā)展連續(xù)玄武巖纖維”;5.科技部將玄武巖纖維產(chǎn)業(yè)化關(guān)鍵技術(shù)研究列為國家科技支撐課題;國防軍工連續(xù)10年開展了有關(guān)基礎(chǔ)研究和應(yīng)用研究;6.在我國所有的高技術(shù)纖維中,率先成立了“中國化學(xué)纖維工業(yè)協(xié)會玄武巖纖維分會”;7.我國已經(jīng)頒布了有關(guān)玄武巖纖維及其復(fù)合材料方面的3個(gè)國家標(biāo)準(zhǔn)和4個(gè)交通部的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn);8.經(jīng)國務(wù)院關(guān)稅稅則委員會審議,并報(bào)國務(wù)院批準(zhǔn),自2013年1月1日起,我國將對進(jìn)出口關(guān)稅進(jìn)行部分調(diào)整。其中增列“玄武巖纖維及其制品”稅號為6815.9940,其稅率與“碳纖維及其制品”一樣,其中最惠國稅率同為17.5%。至此,我國已經(jīng)基本完成了對玄武巖纖維產(chǎn)業(yè)的戰(zhàn)略布局。
記者:你剛才已經(jīng)比較系統(tǒng)地闡述了火山巖纖維在高層建筑上的自主創(chuàng)新,而且在你的有關(guān)文章中非常新穎地提出了“火山巖纖維是戰(zhàn)略性的創(chuàng)新材料”這一論述,你能否具體談?wù)勥@一觀點(diǎn),以及我國火山巖纖維產(chǎn)業(yè)的發(fā)展前景和發(fā)展機(jī)遇?
胡顯奇:我曾寫過好幾篇文章,最近一篇文章是發(fā)表于2012年12月底第6期《高科技纖維與應(yīng)用雜志》上的《我國連續(xù)玄武巖纖維產(chǎn)業(yè)的特征及可持續(xù)發(fā)展》。此外,《紡織科學(xué)研究》雜志也同期刊登了我的有關(guān)文章。我認(rèn)為,所謂戰(zhàn)略性是指涉及全局的、舉足輕重的、不是局部的、也不是地區(qū)性的,更不是少數(shù)企業(yè)的事情。戰(zhàn)略性創(chuàng)新材料必須具備的五個(gè)特征:一是關(guān)乎國家安全戰(zhàn)略和國家經(jīng)濟(jì)發(fā)展戰(zhàn)略,對國防建設(shè)和國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有重要支撐及促進(jìn)作用的新材料;二是制造該新材料的技術(shù)自主可控;三是該新材料的創(chuàng)新代表世界技術(shù)革命和產(chǎn)業(yè)革命的方向,具有世界的先進(jìn)性;四是符合綠色低碳可持續(xù)發(fā)展的要求;五是原料來源于本國自給且充沛不受外國控制。按照這五大特征,顯而易見,火山巖纖維無疑是戰(zhàn)略性的創(chuàng)新材料。
我國對這個(gè)產(chǎn)業(yè)不是發(fā)展不發(fā)展的問題,而是如何更好更快發(fā)展的問題。因?yàn)樗耆煌诓AЮw維產(chǎn)業(yè),這是一個(gè)新資源產(chǎn)業(yè)、綠色新材料產(chǎn)業(yè),更重要的是,它是符合我國國情的具有自主知識產(chǎn)權(quán)的完全有可能首先在全球做大做強(qiáng)的新型高技術(shù)纖維產(chǎn)業(yè)。我國人均資源的占有量低于世界平均水平;經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展越來越受到資源與環(huán)境的影響,因此,我國如何走一條綠色、低碳、可持續(xù)發(fā)展的路子,是我國的國情所需,是世界潮流的必然發(fā)展趨勢。搶占玄武巖纖維產(chǎn)業(yè)的技術(shù)高地,理所當(dāng)然是一個(gè)戰(zhàn)略抉擇。就國內(nèi)外這個(gè)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀看,我國優(yōu)于國外,但是,千萬不能盲目樂觀和松懈。當(dāng)務(wù)之急,是要突破大漏板拉絲技術(shù)和電熔爐池窯技術(shù)的一系列瓶頸。
目前,我們的1200孔漏板拉絲技術(shù)已經(jīng)研發(fā)成功!現(xiàn)在在國家科技部和國防科工局分別有關(guān)“十二五”科技計(jì)劃的大力支持下,將要很快開展和完成2400孔大漏板拉絲技術(shù)的研發(fā),并正在朝著自主創(chuàng)新的全電熔池窯技術(shù)方向發(fā)展。只要我們自主掌握這一產(chǎn)業(yè)的核心技術(shù),我們就有可能引領(lǐng)世界火山巖纖維產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,這是一個(gè)“中國夢”,也是一個(gè)大國應(yīng)盡的義務(wù)和責(zé)任,對世界新資源經(jīng)濟(jì)的發(fā)展也是一大貢獻(xiàn)。
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