建筑功能材料-保溫材料.ppt

建筑功能材料 材料保溫 本節(jié)內(nèi)容要點 保溫材料是用于減少結(jié)構(gòu)物與環(huán)境熱交換的一種功能材料 建筑工程中使用的保溫材料 一般要求其導(dǎo)熱系數(shù)不大于0 17W m K 表觀密度不大于600kg m 抗拉強度不小于0 3MPa 一 認識保溫材料 保溫材料微觀結(jié)構(gòu) 觀察與討論 請觀察常用保溫材料的微觀結(jié)構(gòu) 如下圖所示 并分析可如何獲得具有此類微觀結(jié)構(gòu)特點的保溫材料 保溫材料微觀結(jié)構(gòu) 保溫材料一般系輕質(zhì) 疏松多孔的 且孔隙最好不連通 可為松散顆?；蚶w維狀 欲獲得此類保溫材料 可從以下幾方面著手 利用天然多孔或纖維狀的材料為主要組成材料 如軟木 浮石 甘蔗板等 在材料中摻入加氣劑或者泡沫劑以形成多孔結(jié)構(gòu) 如加氣混凝土 泡沫塑料等 在材料中加入能被燒去或于高溫下可分解出氣體而形成多孔的材料 如多孔陶瓷 材料本身在高溫下自行膨脹為多孔結(jié)構(gòu) 如膨脹珍珠巖 膨脹蛭石 二 保溫材料 性能要求 導(dǎo)熱性指材料傳遞熱量的能力 材料的導(dǎo)熱能力用導(dǎo)熱系數(shù)表示 材料組成 材料的導(dǎo)熱系數(shù)由大到小為 金屬材料 無機非金屬材料 有機材料 微觀結(jié)構(gòu) 相同組成的材料 結(jié)晶結(jié)構(gòu)的導(dǎo)熱系數(shù)最大 微晶結(jié)構(gòu)次之 玻璃體結(jié)構(gòu)最小 如水淬礦渣就是一種較好的絕熱材料 孔隙率 孔隙率越大 材料導(dǎo)熱系數(shù)越小 孔隙特征 在孔隙相同時 孔徑越大 孔隙間連通越多 導(dǎo)熱系數(shù)越大 保溫機理1 傳熱方式 傳導(dǎo)換熱 對流換熱 輻射換熱 2 導(dǎo)熱系數(shù)在穩(wěn)定導(dǎo)熱情況下 該常數(shù)與材料的組成 結(jié)構(gòu) 構(gòu)造有關(guān) 反應(yīng)了材料的導(dǎo)熱能力 因此稱作導(dǎo)熱系數(shù) 實際材料為當量導(dǎo)熱系數(shù) 包含孔隙中氣體的傳導(dǎo)換熱和對流換熱 孔壁間的輻射換熱 3 絕熱材料的類型 多孔型 絕熱原理 固相傳熱 路線大大增加 氣孔傳熱 導(dǎo)熱系數(shù)極小絕熱材料 泡沫塑料 膨脹珍珠巖等 纖維型絕熱原理 絕熱材料 與多孔材料類似巖棉 礦棉 反射型絕熱原理 從而 反射率大 吸收率小 有效阻擋輻射換熱 鋁箔 熱反射玻璃 絕熱材料 三 常用保溫材料的種類及其制品 保溫材料按照它們的化學組成可以分為無機絕熱材料和有機絕熱材料 常用無機絕熱材料有多孔輕質(zhì)類無機絕熱材料 纖維狀無機絕熱材料和泡沫狀無機絕熱材料 常用有機絕熱材料有泡沫塑料和硬質(zhì)泡沫橡膠 按材料的構(gòu)造可分為纖維狀 松散粒狀和多孔狀三種 通常可以制成板 片 卷材或管殼等多種形式的制品 1 無機纖維狀保溫材料 這類材料主要以礦棉 石棉 玻璃棉及植物纖維等為主要原料 制成板 筒 氈等形狀的制品 廣泛應(yīng)用于住宅建筑和熱工設(shè)備 管道等的保溫隔熱 這類材料通常也有良好的吸聲性能 1 玻璃棉及制品 玻璃棉是用玻璃原料或碎玻璃經(jīng)熔融后制成的一種纖維狀材料 一般的堆積密度為40 150kg m 導(dǎo)熱系數(shù)小 價格與礦棉制品相近 玻璃棉可以制成瀝青玻璃棉氈 板及酚醛玻璃棉氈和板 使用方便 因此是廣泛用在溫度較低的熱力設(shè)備和房屋建筑中的保溫隔熱材料 還是優(yōu)質(zhì)的吸聲材料 2 礦棉和礦棉制品 礦棉一般包括礦渣棉和巖石棉 礦渣棉所用原料有高爐硬礦渣 銅礦渣 和其他礦渣等 另加一些調(diào)整原料 含氧化鈣 氧化硅的原料 巖石棉的主要原料是天然巖石 經(jīng)熔融后吹制而成的纖維狀 棉狀 產(chǎn)品 礦棉具有輕質(zhì) 不燃 保溫和電絕緣等性能 且原料來源豐富 成本較低 可制成礦棉板 礦棉防水氈及管套等 可用作建筑物的墻壁 屋頂 頂棚等處的保溫隔熱和吸聲 2 無機散粒狀保溫材料 1 膨脹蛭石及其制品 蛭石是一種天然礦物 在850 1000 的溫度下煅燒時 體積急劇膨脹 單個顆粒的體積能膨脹約20倍 膨脹蛭石的主要特性 表觀密度80 900kg m 導(dǎo)熱系數(shù)0 046 0 070W m K 可在1000 1100 溫度下使用 不蛀 不腐但吸水性較大 可呈松散狀鋪設(shè)于墻壁 樓板 屋面等夾層中 作為保溫隔聲之用 使用時應(yīng)注意防潮 以免吸水后影響保溫效果 膨脹蛭石也可與水泥水玻璃等膠凝材料配合 澆制成板 用于墻 樓板 屋面板等構(gòu)件的保溫 隔熱保溫材料 膨脹蛭石板 2 膨脹珍珠巖及其制品膨脹珍珠巖是由天然珍珠巖燒制而成的 呈蜂窩泡沫狀的中灰白色顆粒 是一種高效能的絕熱材料 其堆積密度為40 500kg m 導(dǎo)熱系數(shù)為0 447 0 070W mk 最高使用溫度可達800 最低使用溫度為 200 具有吸濕小 無毒 不燃 抗菌 耐腐 施工方便等特點 建筑上廣泛用作結(jié)構(gòu) 低溫保冷設(shè)備 熱工設(shè)備等的絕熱保溫材料 也可用于制作吸聲制品 膨脹珍珠巖制品是以膨脹珍珠巖為主 配合適量膠凝材料 經(jīng)拌和 成型 養(yǎng)護而制成的具有一定形狀的板 塊管殼等制品 3 無機多孔類保溫材料 1 泡沫混凝土 泡沫混凝土又叫發(fā)泡水泥 是將泡沫劑水溶液制備成泡沫 再將泡沫加入到有水泥基膠凝材料 集料 摻和料 外加劑和水等制成的料漿中 經(jīng)混合攪拌 澆注 自然養(yǎng)護而成的輕質(zhì)多孔混凝土制品 泡沫混凝土的優(yōu)點和特點 1 具有耐壓強度和抗老化性 2 具有輕量性 其密度可以達到200 1600kg m3 有效地減少了建筑物的負重 3 隔音性好 隔音性是普通水泥的5 8倍 4 耐高溫性好 適用的溫度可以達到250 300 以上 5 提高保溫層的穩(wěn)固性和壽命 具有高度的穩(wěn)定性和抗老化性能 有效的保證室內(nèi)地面的平整不開裂 其壽命是苯板的5 10倍 是珍珠巖顆粒的5倍以上 6 環(huán)保性能好 所有的添加劑為植物蛋白纖維和動物性蛋白質(zhì) 無毒無害 7 隔熱性好 導(dǎo)熱系數(shù)為0 08w m k 是普通水泥的20 30倍 8 具有良好的抗壓強度 在密度為350kg m3時 7天抗壓強度為6kg cm2 28天為9kg cm2 9 施工簡單 發(fā)泡水泥是有機械高壓輸送的流動性液體 施工節(jié)約人力物力 10 防潮性好 供暖時溫水管周圍不會出現(xiàn)結(jié)露現(xiàn)象 各層之間不會出現(xiàn)分裂 11 結(jié)合性好 采用的材料是水泥 和上下層的結(jié)合非常好 不會形成地面空鼓和塌陷 12 施工速度快 每臺班可以施工3000 4000平方米 節(jié)約施工工期 13 整體性好 一次澆注無縫隙和間斷 和現(xiàn)澆板及砂漿層能夠完全結(jié)合形成一個整體 14 具有抗?jié)B的作用 由于發(fā)泡水泥的多孔性和整體性 比普通樓板的抗?jié)B增強6倍以上 15 具有防火性 發(fā)泡水泥是無機材料 不會燃燒 在建筑物上使用 可提高建筑物的防火性能 2 加氣混凝土 加氣混凝土是以硅質(zhì)材料 砂 粉煤灰及含硅尾礦等 和鈣質(zhì)材料 石灰 水泥 為主要原料 摻加發(fā)氣劑 鋁粉 通過配料 攪拌 澆注 預(yù)養(yǎng) 切割 蒸壓 養(yǎng)護等工藝過程制成的輕質(zhì)多孔硅酸鹽制品 其特性概括為 輕質(zhì) 高強 保溫 隔音 防火等 3 硅藻土 硅藻土由水生硅藻類生物的殘骸堆積而成 可用作填充材料或制成制品 其孔隙率為50 80 導(dǎo)熱系數(shù)約為0 060W m K 因此具有很好的保溫性能 最高使用溫度可達900 4 微孔硅酸鈣 微孔硅酸鈣由硅藻土或硅石與石灰等經(jīng)配料 拌和 成型及水熱處理制成 以托貝莫來石為主要水化產(chǎn)物的微孔硅酸鈣 表觀密度約為200kg m 導(dǎo)熱系數(shù)為0 047W m K 最高使用溫度約650 以硬硅鈣石為主要水化產(chǎn)物的微孔硅酸鈣 其表觀密度為230kg m 導(dǎo)熱系數(shù)約為0 056W m K 最高使用溫度可達1000 5 泡沫玻璃 泡沫玻璃由玻璃粉和發(fā)泡劑等經(jīng)配料燒制而成 氣孔率達80 95 大量為封閉而獨立的小氣泡 其表觀密度為150 600kg m 導(dǎo)熱系數(shù)為0 058 0 128W m K 抗拉強度為0 8 15MPa 采用普通玻璃粉制成的泡沫玻璃最高使用溫度為300 400 若用無堿玻璃粉生產(chǎn)時 則最高使用溫度可達800 1000 其耐久性好 易加工 可滿足多種保溫需要 4 有機保溫材料 1 泡沫塑料 泡沫塑料是以各種樹脂為基料 加入一定劑量的發(fā)泡劑 催化劑 穩(wěn)定劑等輔助性材料 經(jīng)加熱發(fā)泡而制成的一種具有輕質(zhì) 保溫 吸聲 防震性能的材料 目前我國生產(chǎn)的有聚苯乙烯泡沫塑料 其表觀密度為20 50kg m 導(dǎo)熱系數(shù)為0 038 0 047W m K 最高使用溫度為70 聚氯乙烯泡沫塑料其表觀密度為12 75kg m 導(dǎo)熱系數(shù)為0 031 0 045W m K 最高使用溫度為70 遇火能自行熄滅 聚氨酯泡沫塑料其表觀密度為30 65kg m 導(dǎo)熱系數(shù)為0 035 0 042W m K 最高使用溫度可達120 最低使用溫度為 60 此外還有脲醛泡沫塑料及制品等 該類保溫材料可做復(fù)合墻板及屋面板的夾心層及冷藏和包裝等保溫需要 2 植物纖維類保溫板 該保溫材料可用稻草 木質(zhì)纖維 麥秸 甘蔗渣等為原料經(jīng)加工而成 其表觀密度約為200 1200kg m 導(dǎo)熱系數(shù)為0 058 0 307W m K 可用于墻體 地板 頂棚等 也可用于冷藏庫 包裝箱等 高強度植物纖維復(fù)合 外墻 保溫板 四 幾種常用建筑保溫材料性能比較 1 STP超薄絕熱保溫板外墻外保溫系統(tǒng)優(yōu)點 防火性能極佳 不燃A級材料 無機系統(tǒng) 安全可靠 優(yōu)異的防火性能 完全不燃 保溫效果極好 導(dǎo)熱系數(shù)在0 006左右 是普通保溫材料巖棉板 無機保溫板的十分之一 其保溫效果是聚苯板的6倍 擠塑板的4倍 聚氨酯的3倍 單位面積質(zhì)量輕 上墻后的安全系數(shù)高 材料自身熱穩(wěn)定性好 熱脹冷縮系數(shù)小 不存在常規(guī)有機保溫材料的熱收縮性 夏熱冬冷地區(qū)一公分即可滿足標準要求 寒冷及嚴寒地區(qū)兩公分即可滿足絕大部分建筑的標準要求 缺點 無法現(xiàn)場裁切 一旦裁切 真空腔就漏氣 失去保溫效果 抽真空絕熱保溫板 容易被尖銳物體刺穿密封袋 上墻后若透氣容易造成保溫材料鼓脹 外飾面脫落 新型墻材 價格相對較高 2 無機保溫板外墻外保溫系統(tǒng) 優(yōu)點 防火性能極佳 不燃A級材料 天然無機系統(tǒng) 安全可靠優(yōu)異的防火性能 完全不燃 適用于夏熱冬冷地區(qū)節(jié)能保溫 導(dǎo)熱系數(shù)0 065左右 4公分左右可滿足當?shù)毓?jié)能標準 用于寒冷地區(qū)需要做到7公分以上方可滿足 比較適合外墻干掛保溫系統(tǒng) 價格相對酚醛板 聚氨酯等高效保溫材料要低 缺點 防水性能不好 容易脫落 施工要求高 用于寒冷及嚴寒地區(qū) 保溫厚度過厚 大約在8公分以上 推薦使用無機保溫板裝飾一體化外墻保溫系統(tǒng) 3 改性酚醛防火保溫板 優(yōu)點 保溫效果極好 導(dǎo)熱系數(shù)僅為0 025到0 03之間 略高于聚氨酯 能夠確保在同等保溫效果的前提下 保溫層厚度低于一般的保溫材料 自重力小 大大提高了系統(tǒng)的安全性能 防火阻燃性能好 熱固性保溫材料 遇明火僅表面碳化 無融滴 無變形 能有效防止火勢的蔓延 確保施工過程和施工現(xiàn)場的安全 使用范圍廣 使用溫度范圍在零下150度到零上180度 可應(yīng)用于寒冷 嚴寒 夏熱冬冷及高溫氣候的所有地區(qū) 寒冷地區(qū)三公分到5公分之間即可滿足絕大部分建筑的保溫要求 保溫裝飾一體化板 徹底解決保溫材料與飾面層的粘結(jié)問題 高檔仿真飾面 穩(wěn)定系統(tǒng) 輕質(zhì) 安全 安裝簡單 節(jié)省工期 雙重防水 透氣性 良好的耐候性 維護簡便 易加工 可更換 缺點 現(xiàn)場施工切割板材時 會有損耗 建議做裝飾一體化板材 4 硬泡聚氨酯保溫裝飾復(fù)合板 優(yōu)點 外墻保溫裝飾一體化 整體防火性能A級 適用于夏熱冬冷地區(qū)及寒冷地區(qū) 徹底解決粘接相容性問題 徹底解決飾面開裂問題 防水性好 保溫效果極好 導(dǎo)熱系數(shù)低 一般在0 023以下 三公分的復(fù)合板相當于五公分以上的EPS板 七公分以上的巖棉板 玻璃棉板 九公分的無機保溫砂漿 使用該復(fù)合板夏熱冬冷地區(qū)兩公分即可滿足 寒冷地區(qū)三公分以上即可滿足標準要求 生產(chǎn)和施工不受氣候影響 能夠保證施工工期 對保溫施工人員的聚氨酯硬泡專業(yè)技術(shù)知識要求低 施工技能容易獲得 這些特點都是現(xiàn)場施工所不具備的 特別是充分利用了聚氨酯自身良好粘結(jié)力的帶有軟面層或輕質(zhì)硬面層的親水泥基面材的預(yù)制板材系統(tǒng) 減少進行墻體保溫施工時比較昂貴的界面劑的大量使用 盡可能直接用水泥沙漿施工 5 巖棉板外墻外保溫系統(tǒng) 優(yōu)點 防火性能極佳 不燃A級材料 無機系統(tǒng) 安全可靠優(yōu)異的防火性能 完全不燃 適用于夏熱冬冷地區(qū)節(jié)能保溫 導(dǎo)熱系數(shù)0 05左右 4公分左右可滿足當?shù)毓?jié)能標準 用于寒冷地區(qū)需要做到6公分以上方可滿足 比較適合外墻干掛保溫系統(tǒng) 缺點 防水性能不好 容易脫落 施工要求高 用于寒冷及嚴寒地區(qū) 保溫厚度過厚 大約在七公分以上 五 保溫材料的應(yīng)用及其重要意義 工程實例分析 某冰庫絕熱采用多種絕熱材料 多層隔熱 以聚苯乙烯泡沫作為墻體隔熱夾芯板 在內(nèi)墻噴涂聚胺酯泡沫層作絕熱材料 取得良好了的效果 見下圖 聚苯乙烯泡沫夾心板內(nèi)墻噴涂聚胺酯泡沫層 應(yīng)用于墻體 屋面或冷藏庫等處的絕熱材料包括 以酚醛樹脂粘結(jié)巖棉 經(jīng)壓制而成的巖棉板 以玻璃棉 樹脂膠等為原料的玻璃棉氈 以碎玻璃 發(fā)泡劑等經(jīng)熔化 發(fā)泡而得的泡沫玻璃 以水泥 水玻璃等膠結(jié)膨脹蛭石而成的膨脹蛭石制品 或者以聚苯乙烯樹脂 發(fā)泡劑等經(jīng)發(fā)泡而得的聚苯乙烯泡沫塑料等材料 其中巖棉板 膨脹蛭石制品和聚苯乙烯泡沫塑料等絕熱材料還可應(yīng)用于熱力管道中 保溫材料的重要意義 在建筑和效果工業(yè)中采用良好的保溫技術(shù)與材料 往往能起到事半功倍的 統(tǒng)計表明 建筑中每使用一噸礦物棉絕熱制品 一年可節(jié)約一噸石油 北京安苑北里節(jié)能小區(qū)采用情況表明 單位面積節(jié)煤率每年為11 91公斤標煤 平方米 工業(yè)設(shè)備與管道的保溫 采用良好的絕熱措施與材料 可顯著降低生產(chǎn)能耗和成本 改善環(huán)境 同時有較好的經(jīng)濟效益 如 工業(yè)設(shè)備和管道工程中 良好的保溫條件 可使熱量損失降低95 左右 通常用于保溫材料的投資一年左右可以通過節(jié)約的能量收回 另據(jù)粗略統(tǒng)計 近年我國采暖地區(qū) 即嚴寒和寒冷地區(qū) 城鎮(zhèn)新建采暖住宅建筑面積平均味1 108m2 年 按照1996年國家新頒布的 民用建筑節(jié)能設(shè)計標準 若所有新建建筑均達到節(jié)能50 的指標 則每年可節(jié)約采暖用煤150萬噸標準煤 并可相應(yīng)減少SO2排放量12 7萬噸 煙塵6550t 灰渣217萬噸 1996 2005年10年間 即可累計節(jié)約采暖用標準煤8