保溫材料綜述

1、建筑保溫材料的研究進(jìn)展摘要：我國(guó)正處于基礎(chǔ)設(shè)施大量建設(shè)的時(shí)期，能源消耗增長(zhǎng)很快。 但是我國(guó)目前的建筑節(jié)能水平還遠(yuǎn)低于發(fā)達(dá)國(guó)家，我國(guó)建筑單位面積能耗仍是氣候相近的發(fā)達(dá)國(guó)家的35倍1,因此，建筑節(jié)能依然是我國(guó)建筑業(yè)的一個(gè)重要課題，在建筑領(lǐng)域加強(qiáng)研發(fā)并推廣應(yīng)用新型建筑節(jié)能環(huán)保材料，是提高我國(guó)資源利用率、改善環(huán)境、節(jié)能減排、走可持續(xù)發(fā)展道路的重要途徑， 具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。保溫材料的保溫原理主要是利用處于靜止?fàn)顟B(tài)的空氣及大部分氣體如二氧化碳、氮?dú)獾绕鋵?dǎo)熱率都很低，采用固體材料通過特殊的結(jié)構(gòu)來限制空氣的對(duì)流性能和透紅外線性能，而達(dá)到保溫的目的。這一原理就決定了保溫材料通常具有質(zhì)輕、疏松、多孔的特點(diǎn)。關(guān)鍵

2、詞：保溫材料，建筑節(jié)能，環(huán)保材料1、產(chǎn)業(yè)形勢(shì)與現(xiàn)狀2006年1月1日起，中國(guó)實(shí)施民用建筑節(jié)能管理規(guī)定，并要求新建建筑嚴(yán)格執(zhí)行節(jié) 能50%勺設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，北京、天津等大城市率先實(shí)施節(jié)能65%勺標(biāo)準(zhǔn)。作為能源消耗大戶的建筑業(yè)其主要任務(wù)就是在保證使用功能和建筑質(zhì)量的前提下，采取各種有效的節(jié)能技術(shù)與管理措施，發(fā)展新型建筑保溫材料，以減低房屋在使用過程中的能源消耗 ，提高能源利用率。建筑 是我國(guó)目前能源消耗增長(zhǎng)最快的部門之一 ，其能耗已占全國(guó)總能耗 27%右。目前我國(guó)能源利用率只有 30%,能源消耗系數(shù)比發(fā)達(dá)國(guó)家高 4-8倍，建筑物耗能也比北美 國(guó)家高出1倍以上2,發(fā)展節(jié)能材料任重道遠(yuǎn)，因此絕熱保溫材料具有

3、巨大的市場(chǎng)潛力和發(fā)展 空間。保溫材料的保溫原理主要是利用處于靜止?fàn)顟B(tài)的空氣及大部分氣體如二氧化碳、氮z等，其導(dǎo)熱率都很低，采用固體材料通過特殊的結(jié)構(gòu)來限制空氣的對(duì)流性能和透紅外線性能 而達(dá)到保溫的目的。 這一原理就決定了保溫材料通常具有質(zhì)輕、疏松、多孔的特點(diǎn)。另一方面，建筑節(jié)能對(duì)環(huán)境保護(hù)也將產(chǎn)生直接或間接的影響，使用適當(dāng)?shù)谋毓?jié)能材料和建筑節(jié)能方法可減少50%勺CO2的排放。2、目前研究現(xiàn)狀加氣混凝土加氣混凝土即泡沫混凝土，是一種多孔結(jié)構(gòu)的保溫材料，具有獨(dú)特的物理性能、化學(xué)性能和力學(xué)性能。盡管加氣混凝土有著許多優(yōu)良的性質(zhì)，但是加氣混凝土砌塊砌體容易產(chǎn)生裂縫的通病時(shí)有發(fā)生。 因此，必須從砌塊砌筑

4、、 表面抹灰和施工等方面加以控制和改進(jìn)，以便提高加氣混凝土砌塊的砌筑質(zhì)量。保溫砂漿保溫砂漿也稱絕熱砂漿，是一種抹面砂漿。目前在建筑工程中使用的保溫砂漿主要有以 下幾種：膨脹珍珠巖保溫砂漿、粉煤灰保溫砂漿、ESP保溫砂漿。聚氨酯泡沫塑料聚氨酯泡沫塑料由于生產(chǎn)工藝不同可分為硬質(zhì)和軟質(zhì)兩類。硬質(zhì)聚氨醋泡沫塑料是一種性能優(yōu)良的隔熱材料，目前我國(guó)的年產(chǎn)量為巧萬噸。發(fā)達(dá)國(guó)家的硬質(zhì)聚氨醋泡沫塑料有60%作為節(jié)能材料用在建筑上，而我國(guó)的硬質(zhì)聚氨酷泡沫塑料的60%上用于冰箱、冰柜的隔熱保溫3。近幾年來該材料在建筑上也開始使用。在國(guó)外，硬質(zhì)聚氨醋作為建筑保溫材料得到了廣泛的應(yīng)用，特別在西方發(fā)達(dá)國(guó)家，硬質(zhì)聚氨醋泡沫

5、塑料在建筑保溫領(lǐng)域已經(jīng)占據(jù)主導(dǎo)地位，歐美發(fā)達(dá)國(guó)家建筑保溫材料中目前約有49私聚氨醋材料，而在中國(guó)這一比例目前尚不足10%因此，業(yè)界人士普遍認(rèn)為， 保溫建材將成為未來幾年中國(guó)聚氨醋消費(fèi)增長(zhǎng)最快的領(lǐng)域。,經(jīng)過細(xì)粉碎混合均勻形泡沫玻璃泡沫玻璃是由定量的碎玻璃、發(fā)泡劑、改性添加劑和促進(jìn)劑等成配合料，放入到特定的磨具中，再經(jīng)過預(yù)熱、熔融、發(fā)泡、退火等工藝制成的多孔玻璃。復(fù)合硅酸鹽保溫材料復(fù)合硅酸鹽保溫材料具有可塑性強(qiáng)、導(dǎo)熱系數(shù)低、耐高溫、漿料干燥收縮率小等特點(diǎn)。 主要種類有硅酸鎂、硅鎂鋁、稀土復(fù)合保溫材料等。而近年出現(xiàn)的海泡石保溫隔熱材料作為 復(fù)合硅酸鹽保溫材料中的佼佼者，由于其良好的保溫隔熱性能和應(yīng)用

6、效果，已經(jīng)引起了建筑界的高度重視，顯示出強(qiáng)大的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力和廣闊的市場(chǎng)前景。硅酸鈣絕熱制品保溫材料硅酸鈣絕熱制品保溫材料在80年代曾被公認(rèn)為塊狀硬質(zhì)保溫材料中最好的一種，其特點(diǎn)是密度小、耐熱度高，導(dǎo)熱系數(shù)低，抗折、抗壓強(qiáng)度較高，收縮率小。納米孔型保溫材料隨著納米技術(shù)的不斷發(fā)展，納米材料越來越受到人們的青睞。納米孔硅保溫材料就是納 米技術(shù)在保溫材料領(lǐng)域新的應(yīng)用。組成材料內(nèi)的絕大部分氣孔尺寸宜小于50 ns根據(jù)分子運(yùn)動(dòng)及碰撞理論，氣體的熱量傳遞主要是通過高溫側(cè)的較高速度的分子與低溫側(cè)的較低速度 的分子相互碰撞傳遞能量。由于空氣中的主要成分氮?dú)夂脱鯕獾淖杂沙潭染?0 nm左右,納米孔硅質(zhì)絕熱材料中的

7、二氧化硅微粒構(gòu)成的微孔尺寸小于這一臨界尺寸時(shí)，材料內(nèi)部就消除了對(duì)流，從本質(zhì)上切斷了氣體分子的熱傳導(dǎo)，從而可獲得比無對(duì)流空氣更低的導(dǎo)熱系數(shù)5。納米孔硅的生產(chǎn)工藝一般比較復(fù)雜,例如超臨界干燥法、kistler 法等。陶瓷纖維板陶瓷纖維板（硅酸鋁纖維板），以硅酸鋁纖維棉為原料，用真空成型或干制法工藝經(jīng)干 燥和機(jī)加工精制而成的一種耐火材料，產(chǎn)品質(zhì)地堅(jiān)硬，韌性和強(qiáng)度優(yōu)良，抗風(fēng)蝕能力優(yōu)良， 加熱不膨脹，質(zhì)輕，施工方便，可任意剪切彎曲，是窯爐、管道及其它保溫設(shè)備的理想節(jié)能 材料。3、保溫材料發(fā)展趨勢(shì)向多功能復(fù)合化發(fā)展各種材料各有特色，也有不足之處：如有機(jī)類保溫材料保溫性能好 ，但是耐溫低，強(qiáng)度低， 易老化，

8、防火性能差；無機(jī)類保溫材料耐高溫，無熱老化，強(qiáng)度高，但吸水率高或機(jī)械加工性能 差。為了克服單一保溫材料的不足，則要求使用多功能復(fù)合型的建筑保溫材料。向輕質(zhì)化和綠色化發(fā)展同種材料密度越小其隔熱性能越好，同時(shí)，輕質(zhì)材料不會(huì)造成建筑結(jié)構(gòu)的額外負(fù)擔(dān)，減少了因結(jié)構(gòu)變形造成滲漏的可能性。隨著輕型房屋體系的發(fā)展，建筑保溫材料也必然向著輕質(zhì)化方向發(fā)展。建筑保溫材料從原料來源、生產(chǎn)加工制造過程、使用過程和產(chǎn)品的使用功能失 效、廢棄后，對(duì)環(huán)境的影響及一再生循環(huán)利用等四個(gè)方面滿足綠色建材的要求是必然趨勢(shì)。如有機(jī)質(zhì)發(fā)泡保溫制品不再采用氟利昂；開發(fā)以植物纖維為主要原料的纖維質(zhì)保溫材料；合理利用固體廢棄物包括粉煤灰、礦渣

9、和廢舊泡沫塑料等。相變儲(chǔ)能型墻體保溫材料得到發(fā)展為了保護(hù)宇航員和昂貴的電子設(shè)備免受太空溫度急劇變化的影響，在20世紀(jì)80年代早期，美國(guó)宇航局開發(fā)了一種基于相變材料的新技術(shù)。由于節(jié)能和環(huán)保的觀念日益深人人心，到了 20世紀(jì)90年代中期，相變材料在建筑領(lǐng)域的應(yīng)用研究成為了一個(gè)熱點(diǎn)。相變材料是在某一特定的溫度下，能夠從一種狀態(tài)到另一種狀態(tài)轉(zhuǎn)變的物質(zhì)，物質(zhì)的分子迅速由有序向無序的轉(zhuǎn)變，同時(shí)伴隨著發(fā)生吸熱或放熱現(xiàn)象。在建筑節(jié)能領(lǐng)域，正是通過與 相變材料的復(fù)合，增加建筑物的溫度調(diào)節(jié)能力，達(dá)到節(jié)能、保溫和舒適的目的。目前，應(yīng)用在建筑上的相變材料按照化學(xué)成分的不同，可以分成無機(jī)和有機(jī)兩大類。無機(jī)類相變材料價(jià)格

10、便宜，體積除熱密度大，融解熱大，但它存在過冷和相分離現(xiàn)象。有機(jī)類相變材料具有良好熱 行為，化學(xué)、物理特性穩(wěn)定，受到人們的廣泛關(guān)注，但其導(dǎo)熱系數(shù)較低。根據(jù)相變過程的形態(tài) 不同，通常分為固氣相變、液氣相變、固液相變?nèi)N。除了這三種外，還有固固相變，這是現(xiàn) 階段重點(diǎn)研究的對(duì)象，在實(shí)際應(yīng)用中也較為廣泛。通過一定的技術(shù)將相變儲(chǔ)能材料均勻分散 在砂漿、混凝土或涂料中，使得其與建筑材料結(jié)合使用，從而提高建筑物的舒適度、降低能耗 和改善對(duì)環(huán)境的負(fù)面影響將是未來建筑保溫隔熱材料的一個(gè)發(fā)展方向。透明保溫材料的應(yīng)用得到推廣常用的透明保溫材料有很多種，有機(jī)類的包括聚碳酸醋蜂窩塑料、聚丙烯酸泡沫塑料等， 無機(jī)類包括玻璃

11、纖維保溫材料和氣凝膠。隨著透明保溫技術(shù)的發(fā)展，透明保溫材料將得到更廣泛的應(yīng)用。將透明保溫材料應(yīng)用在窗戶或預(yù)先涂黑的大面積墻體上，當(dāng)日照充足時(shí)，該種保溫材料從太陽的輻射中吸收熱能，并傳到建筑物的內(nèi)墻，使內(nèi)墻的溫度升高；當(dāng)日照不足時(shí)，透明保溫材料又會(huì)最大限度的防止室內(nèi)熱量的散失，從而增加整座建筑的保溫性 ，非常適合于溫帶和寒冷地區(qū)且有強(qiáng)烈太陽照射的區(qū)域。同時(shí)，透明保溫層可以增加室內(nèi)的舒適度 ，防止墻體水蒸氣凝固，避免霉的產(chǎn)生。透明保溫材料在建筑上的應(yīng)用是一項(xiàng)新興技術(shù)，在歐洲的應(yīng)用比在北美洲的應(yīng)用要普遍但在國(guó)內(nèi)，相關(guān)的使用報(bào)道很少。由于其優(yōu)良的特性，將在我國(guó)得到廣泛應(yīng)用。3. 1憎水性保溫絕熱材料材

12、料的吸水率是在選用絕熱材料時(shí)應(yīng)該考慮的一個(gè)重要因素，常溫下水的導(dǎo)熱系數(shù)是空氣的23.1倍。絕熱材料吸水后不但會(huì)大大降低其絕熱性能，而且會(huì)加速對(duì)金屬的腐蝕， 因此是十分有害的。 保溫材料的空隙結(jié)構(gòu)分為連通型、封閉型、半封閉型幾種，除少數(shù)有機(jī) 泡沫塑料的空隙多數(shù)為封閉型外，其它保溫材料不管空隙結(jié)構(gòu)如何，其材質(zhì)本身吸水，加上連通空隙的毛細(xì)管滲透吸水，故整體吸水率均很高。利用有機(jī)硅化合物與無機(jī)硅酸鹽材料之 間較強(qiáng)的化學(xué)親和力來有效改變硅酸鹽材料的表面特性，可使之達(dá)到憎水效果，該方法具有穩(wěn)定性好、成本低、施加工藝簡(jiǎn)單等特點(diǎn)。因此，提高保溫材料的憎水性、降低吸水率是各 類保溫材料的主要發(fā)展方向之一。3.

13、2納米孔保溫絕熱材料目前，超效絕熱材料主要有真空絕熱材料和納米孔材料2種。處于靜止?fàn)顟B(tài)的空氣及大部分氣體的導(dǎo)熱系數(shù)都很低，但是由于它們的對(duì)流性能，以及對(duì)紅外輻射的透明性， 決定了它們無法單獨(dú)用作絕熱材料。 為了最大限度降低固體材料的熱傳導(dǎo)，作為氣體屏障的固體薄壁應(yīng)盡量薄，同時(shí)設(shè)想將固體間空隙限定到納米數(shù)量級(jí)，則氣體的傳導(dǎo)及對(duì)流將基本得到控制，這類絕熱材料的導(dǎo)熱系數(shù)將低于靜止的空氣的導(dǎo)熱系數(shù)。. 3復(fù)合保溫絕熱材料值得注意的是，有機(jī)合成類的輕質(zhì)隔熱泡沫材料由于自然降解非常困難，特別是聚苯乙烯泡沫根本不能自然降解，會(huì)造成極大的環(huán)境污染。從國(guó)家日趨加強(qiáng)和重視環(huán)保角度來看，這類輕質(zhì)隔熱泡沫材料退出市場(chǎng)

14、只是時(shí)間問題。面對(duì)與國(guó)際接軌及國(guó)內(nèi)外巨大的市場(chǎng)需求即習(xí)，建議使用輕質(zhì)隔熱材料應(yīng)以無機(jī)礦物類材料為主要的發(fā)展方向。.我們所要解決的問題和解決方案市面上主要有三種瓦： 陶瓦：近年來陶土瓦在我國(guó)建筑行業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用，陶土瓦是用粘土和其他合成物制作成濕胚干燥后通過高溫?zé)贫傻?。?000多度的高溫下，粘土固化為陶，超過1200度以后基本就瓷化了但隨著國(guó)家對(duì)土地資源的保 護(hù)力度逐年加大，一些陶土及粘土建材制品（包括陶土瓦，粘土磚，紅磚等）開 始在部分城市限制使用，水泥瓦是由硅酸鹽水泥、黃沙、水和涂料制成，用丙烯酸作為密封性保 護(hù)膜在其外層均勻的涂層。該產(chǎn)品通過高壓經(jīng)優(yōu)質(zhì)模具壓濾而成。 因而所成制品

15、 的密度大、強(qiáng)度高、防雨抗凍性能好，表面平整、尺寸準(zhǔn)確。彩色水泥瓦色彩多 樣，使用年限長(zhǎng)，造價(jià)便宜。但是水泥瓦相對(duì)來說阻熱系數(shù)高而且體重較大. 瀝青瓦是以玻璃纖維氈為胎體，經(jīng)浸涂?jī)?yōu)質(zhì)石油瀝青后，一面覆蓋彩色 礦無粒料，另一方面撒以隔離材料所制成的瓦狀屋面防水片材，它具有良好的防水、裝飾功能和色彩豐富，形式多樣，質(zhì)輕面細(xì)，施工簡(jiǎn)便等特點(diǎn)。但是瀝青 瓦易老化，瀝青瓦采用粘結(jié)加釘子的鋪蓋方法。在木板屋面上粘結(jié)瀝青瓦再輔以 釘子尚能承受一定的風(fēng)力，但在現(xiàn)澆混凝土屋面上由于釘釘困難主要依靠粘結(jié)， 往往粘結(jié)不牢或膠水失效，一遇較大的風(fēng)力，就會(huì)被吹落。而且瀝青瓦阻燃性差。以下是三種瓦的參數(shù)粘土瓦、琉璃瓦水泥

16、瓦瀝吉瓦（油氈瓦）適用屋間混凝土或木板 屋間混凝土或木板屋 面混凝土或木板屋向價(jià)格（元/m2）1060204045100重量（kg/m2）455236501017厚度（mm101058楝條間距（cm20303238導(dǎo)熱系數(shù)(kcal/m h C)防水層必需必需必需顏色粘土瓦磚紅、深 灰；琉璃瓦鐵 紅、綠豐富豐富，但色澤暗淡環(huán)保性浪費(fèi)土地資源生產(chǎn)污染/、口回收利用耐腐蝕性能好好隔音性能好好好自潔性能好好抗風(fēng)性能好好綜合造價(jià)4595557585145綜述使用歷史最長(zhǎng)； 單張回積小，女 裝繁瑣，浪費(fèi)土 地資源，/、可回 收利用目前市場(chǎng)占啟率 高；單張面積小， 安裝繁瑣，/、可回 收利用質(zhì)輕，防水效果

17、好；但立體感不強(qiáng)，安裝 時(shí)需用粘接層，/、可回收利用解決方案以及創(chuàng)新性三種瓦相比較而言，水泥彩瓦的應(yīng)用最為廣范，而其他兩種瓦由于其本省缺 點(diǎn)限制不能大量使用，但是水泥彩瓦的缺點(diǎn)也依然使人們煩惱，由表中可以看出 水泥瓦片的保溫性能相對(duì)于其他兩種瓦片來說不好，導(dǎo)熱系數(shù)達(dá)到.而且自重較大，另外我們知道工程中混凝土都難以回收利用，無疑在使用過后這些建筑材料便變成了難以處理的工程垃圾，于是我們不得不想想我們通過什么方法能夠做出 性能更好的瓦片了 ，這個(gè)無疑就要考慮是不是可更加優(yōu)良的瓦片，而目前泡沫混凝土與有機(jī)保溫材料無疑是性能相對(duì)來說很適合解決這種問題的材料，以使用其他材料來制作，使用泡沫混凝土增加其隔

18、熱保溫性以及減輕瓦片重量，.但是若只是使用加氣混凝土雖然其保溫性能得到了提高但瓦片的強(qiáng)度則會(huì)不夠，同樣無法早出性能優(yōu)異的瓦片，于是我們想到是否可以可以使用在里面加入塑料泡沫或者 加入陶粒代替加氣來使其再提高保溫性的基礎(chǔ)上滿足工程強(qiáng)度要求或者也可以 在里面加入纖維而有機(jī)材料既也可以以板材和混凝土復(fù)合在一起。Zu tK 1 ,使用不同加氣含量的混凝土來制作瓦片，然后測(cè)其強(qiáng)度以及保溫性能優(yōu)點(diǎn)和創(chuàng)新性：1,使用泡沫混凝土不僅增強(qiáng)了瓦片的保溫性，而且能降低了瓦片質(zhì)量。2減少了材料用量，產(chǎn)生較少的建筑垃圾節(jié)能環(huán)保方木2,使用陶粒來作為混凝土的骨料，測(cè)試不同含量陶粒的混凝土瓦片的強(qiáng)度和保 溫性能0優(yōu)點(diǎn)和創(chuàng)新

19、性：保持了方案1的優(yōu)點(diǎn)并且使用陶?？梢栽鰪?qiáng)瓦片的強(qiáng)度方案3:以有機(jī)保溫材料顆粒作為混凝土骨料，制作瓦片，測(cè)試瓦片新能優(yōu)點(diǎn)和創(chuàng)新性：使用有機(jī)保溫材料顆?；蛟S會(huì)提高瓦片保溫性能的同時(shí)，也可以使強(qiáng)度不至于太低。方案4以有機(jī)材料泡沫板和混凝土進(jìn)行復(fù)和，即在厚度合適的板材上直接將混凝土 材料放其上面。優(yōu)點(diǎn)和創(chuàng)新性1,提高瓦片保溫性能2,提高瓦片防水性能3,泡沫板置于底層，可以增加瓦片和屋頂?shù)馁N合度而且防止瓦片破碎。其他方案我們會(huì)在實(shí)驗(yàn)的過程中進(jìn)一步改進(jìn)。4、結(jié)束語隨著民用建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn) (采暖居住建筑部分)(JGJ26 95),夏熱冬冷地區(qū)居 住建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)(JGJ134 2001)及民用建筑節(jié)能管理規(guī)定的實(shí)施,建筑保溫材料將得到廣泛的應(yīng)用。 目前，國(guó)內(nèi)外的保溫絕熱材料品種匱乏，市場(chǎng)巨大，特別是高性能的保溫隔熱材料。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和環(huán)境保護(hù)以及低碳的社會(huì)發(fā)展需求提高，高性能、穩(wěn)定、環(huán)境友好和多功能復(fù)合以及智能化的保溫材料必定是國(guó)內(nèi)外建筑材料發(fā)展的重點(diǎn)和熱點(diǎn)。參考文獻(xiàn)1曾珍.建筑保溫材料的發(fā)展A.合肥工業(yè)大學(xué)出版社C.合肥工業(yè)大學(xué)出版社，2007.2曾珍.建筑保溫材料的發(fā)展A.合肥工業(yè)大學(xué)出版社C.合肥工業(yè)大學(xué)出版社，2007.3伍林.保溫材料的技術(shù)現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)J.山西建筑，