我國建筑保溫材料的應(yīng)用與節(jié)能

我國建筑保溫材料的應(yīng)用與節(jié)能

節(jié)能是世界上的一個話題，建筑節(jié)能是每個話題之一。建筑節(jié)能最初是指“減少建筑中能量的散失”;現(xiàn)在普遍的內(nèi)涵則是“在建材的生產(chǎn)、房屋的建筑和構(gòu)筑物施工及使用過程中,滿足同等需要或達(dá)到相同目的的條件下,盡可能降低能耗”。建筑物圍護(hù)結(jié)構(gòu)的能量損失主要涉及三個部分:(1)外墻;(2)門窗;(3)屋頂。這三部分的節(jié)能技術(shù)是各國建筑界都非常關(guān)注的。我國目前對現(xiàn)有建筑外墻節(jié)能的主要發(fā)展方向是,開發(fā)高效、經(jīng)濟(jì)的保溫、隔熱材料和切實(shí)可行的構(gòu)造技術(shù),以提高圍護(hù)結(jié)構(gòu)的保溫、隔熱性能和密閉性能。就墻體節(jié)能而言,傳統(tǒng)的用單一材料增加墻體厚度來達(dá)到保溫的作法已不能適應(yīng)節(jié)能和環(huán)保的要求,取而代之的是復(fù)合墻體。復(fù)合墻體一般用鋼筋混凝土等作為承重結(jié)構(gòu),與保溫隔熱材料復(fù)合,或在框架結(jié)構(gòu)中用薄壁材料加以保溫、隔熱材料作為墻體。1保溫材料的種類建筑行業(yè)中的節(jié)能措施主要是從建筑材料的運(yùn)用以及設(shè)計(jì)中。實(shí)施建筑節(jié)能,當(dāng)前我國的保溫材料主要是巖棉、礦渣棉、玻璃棉、發(fā)泡水泥、聚苯乙烯泡沫塑料板、新型珍珠巖外墻外保材料、保溫混凝土多孔磚以及發(fā)泡玻璃等等。這些保溫材料在建筑的過程中,具有高品質(zhì)、高效率、環(huán)保等等特點(diǎn)。(1)巖棉材料的最佳密度礦物棉屬于無機(jī)材料,包括巖棉和玻璃棉。巖棉是來自天然的礦物質(zhì),真正的無毒無害的綠色產(chǎn)品,并且這種材料具有耐久性、防火性在滿足保溫效果的同時,而且還可以隔聲,并且可以和建筑結(jié)構(gòu)的壽命一致,價(jià)格低等特點(diǎn),但是巖棉的優(yōu)劣性相差很大,如果在保證保溫效果的時候,但是其密度就低,抗拉強(qiáng)度低。實(shí)驗(yàn)證明,在一定工藝條件下,對于化學(xué)組成及成份確定的巖棉保溫材料,在一個大氣壓及確定溫度下,存在一個對應(yīng)于最小導(dǎo)熱系數(shù)的最佳密度范圍,通常為80-100kg/m3。而玻璃棉與巖棉在性能上很相似,容重比巖棉低,導(dǎo)熱性能比巖棉好,渣球少,纖維韌性好,但是其使用溫度通常為300℃以內(nèi),而巖棉可以達(dá)到600℃左右,并且價(jià)格相對也比巖棉高,從而使其使用有了局限性。(2)混凝土的保溫性能采用發(fā)泡水泥可制作保溫層,用于外墻保溫和屋面保溫。發(fā)泡水泥含有大量封閉氣孔,是一種新型、輕質(zhì)化的絕熱保溫材料。它的干體積密度為普通水泥混凝土的1/5～1/8左右,使建筑物整體載荷減輕;同時它又有著絕好的保溫性能,導(dǎo)熱系數(shù)為0.06～0.28W/(m·K),熱阻約為普通混凝土的15倍左右;它的抗壓性能也很好,抗壓強(qiáng)度可以達(dá)到0.6～25.0MPa。除了以上重要優(yōu)點(diǎn)之外,發(fā)泡水泥還具有隔音性能好,耐水性高,施工簡單等諸多優(yōu)點(diǎn)。發(fā)泡水泥制作的保溫材料具有制備工藝簡單(工藝流程見圖1)、附著性強(qiáng)等特點(diǎn),這在施工的過程中,可以有效保證面層的薄厚均勻,改善隔熱層與樓板之間的附著性,減少使用其他材料時出現(xiàn)的脫層、龜裂、空鼓等問題。發(fā)泡水泥的另一個突出特點(diǎn)是它的環(huán)保性,除了無機(jī)材料的水泥外,所使用的發(fā)泡劑也是中性的,不含苯、甲醛等有害物質(zhì),這將有效地保護(hù)環(huán)境,避免因材料產(chǎn)生的環(huán)境隱患。(3)發(fā)泡劑發(fā)泡劑發(fā)泡劑發(fā)泡劑用于保溫利用聚苯乙烯泡沫塑料板作為保溫材料具有良好的保溫效果,聚苯乙烯泡沫塑料辦主要是以聚苯乙烯樹脂為材料,經(jīng)過發(fā)泡劑發(fā)泡而成的,聚苯乙烯發(fā)泡塑料板內(nèi)有很多小孔具有吸水率低、導(dǎo)熱系數(shù)小、機(jī)械強(qiáng)度高隔音效果好等特點(diǎn),但是這種材料的施工比較復(fù)雜,不適合復(fù)雜的建筑進(jìn)行保溫,并且綜合成本比較高。(4)?；⒅榕c傳統(tǒng)膨脹珍珠巖的對比傳統(tǒng)的膨脹珍珠巖吸水率較高,因此一旦墻體溫度發(fā)生變化時,很容易因珍珠巖吸水膨脹而導(dǎo)致保溫層出現(xiàn)鼓泡開裂現(xiàn)象,降低保溫的性能?；诖?國內(nèi)珍珠巖行業(yè)相關(guān)科研人員經(jīng)過幾年的努力,研制出了閉孔珍珠巖和?；⒅椤ｉ]孔珍珠巖不僅克服了傳統(tǒng)膨脹珍珠巖強(qiáng)度低、吸水率大等問題,而且還延伸了膨脹珍珠巖的應(yīng)用領(lǐng)域。?；⒅榻?jīng)過特殊工藝生產(chǎn)加工而成,屬于一種無機(jī)玻璃質(zhì)礦物材料,其內(nèi)部為多孔結(jié)構(gòu),而表面光澤平滑,玻化封閉,而且理化性能穩(wěn)定,具有絕熱、質(zhì)輕、耐高低溫、防火等特性,是一種高性能新型環(huán)保型無機(jī)輕質(zhì)絕熱材料。對比新型膨脹珍珠巖(即?；⒅?圖2與傳統(tǒng)膨脹珍珠巖圖3的顯微照片可以看出:玻化微珠外觀呈圓球型,表面光滑無氣孔。該產(chǎn)品吸水率低,強(qiáng)度高,保溫耐火性能更加優(yōu)越。傳統(tǒng)珍珠巖外觀呈不規(guī)則形狀,表面多角刺,氣孔豐富。該產(chǎn)品吸水率高(高達(dá)400%以上),強(qiáng)度低。新型膨脹珍珠巖與傳統(tǒng)珍珠巖性能對比如表1。(5)建筑材料組成結(jié)構(gòu)組成保溫混凝土多孔磚是一種在生產(chǎn)過程中直接加入EPS保溫板的混凝土多孔磚,它實(shí)現(xiàn)了EPS板和混凝土的一次成型,是目前國內(nèi)最先進(jìn)的一次成型方法。保溫混凝土多孔磚由承重層、EPS保溫層、保護(hù)層組成(結(jié)構(gòu)組成見圖4),它具有組磚體強(qiáng)度高,施工便捷,整體結(jié)構(gòu)合理,保溫效果好等特點(diǎn)。用于建筑的保溫材料有很多種,除了前面提到的以外,還有各種已經(jīng)應(yīng)用到建筑中的如加氣混凝土、保溫砂漿以及其他的保溫材料。不同的材料在建筑上應(yīng)用的特點(diǎn)不同,其性能和利用價(jià)值也不同。隨著人們的要求不同以及對環(huán)保節(jié)能要求越來越高,建筑保溫材料將得到快速的發(fā)展和應(yīng)用。用于外墻保溫的材料一般有聚苯乙烯泡沫塑料板、玻璃面板、巖棉板、保溫砂漿、充氣石膏板加氣混凝土塊等。2墻體保溫技術(shù)研究隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展,人們的生活水平不斷提升,對房屋的要求也越來越高。在建筑中采用墻體保溫技術(shù),不僅可以滿足人們的要求,而且對建筑節(jié)能也是非常重要的。保溫材料在墻體中的應(yīng)用主要是在外墻保溫上方面,外墻保溫又可以分為外墻自保溫,外墻外保溫、外墻內(nèi)保溫三種。2.1施工簡單,操作方便,受變化的影響外墻內(nèi)保溫系統(tǒng)主要采用石膏保溫保溫砂漿和聚合物保溫砂漿,這些保溫材料處于外墻的內(nèi)側(cè),具有施工簡單,操作方便,并且不受氣溫的影響,保溫技術(shù)相對比較普遍。但是由于這種外墻內(nèi)保溫的材料容易開裂,墻體發(fā)霉、發(fā)露,并且內(nèi)墻的固定物和懸掛物也容易使內(nèi)墻的保溫結(jié)構(gòu)受到破壞,外墻內(nèi)保溫技術(shù)尚有很多的不足和缺陷,因此很容易被外墻外保溫代替。2.2外墻自保溫系統(tǒng)外墻自保溫系統(tǒng),就是墻體的自身建筑材料具有相應(yīng)的阻熱、保溫、節(jié)能的功能,外墻自保溫的建筑材料主要有加氣混凝土砌塊,特別是砂加氣混凝砌塊,在這些砌塊中里面有很多的封閉小孔,保溫性能比較好,使用得非常廣泛,以較為典型的某自保溫系統(tǒng)為例,主要是利用保溫塊體或者保溫板直接進(jìn)行墻體的建造,該系統(tǒng)的主要特點(diǎn)是將保溫和圍護(hù)進(jìn)行結(jié)合,不再需要附加其他的保溫材料,這樣不僅滿足了建筑的要求,而且也節(jié)能環(huán)保。但是外墻自保溫系統(tǒng)在推廣過程中有一定的難度,這主要是因?yàn)樽员夭牧系奈锢硇阅懿缓?抗裂性較差,強(qiáng)度不夠,如果經(jīng)過長時間的風(fēng)吹日曬,墻體容易出現(xiàn)開裂的現(xiàn)象。外墻自保溫主要利用加氣混凝土砌塊,但是它與聚苯板、保溫砂漿等這些材料的應(yīng)用差別較大。比如在建筑過程中,要使外墻的傳熱系數(shù)為0.6W/m2·K,如果利用聚苯板進(jìn)行外墻外保溫,則外墻的總厚度為270mm,如果利用加氣混凝土塊進(jìn)行外墻自保溫,則外墻厚度可以達(dá)到440mm,由此可見,外墻自保溫系統(tǒng)使外墻的厚度加大,從而減小了房屋的使用面積,所以在實(shí)際的工程建筑中,這種方式很少被采用。2.3外墻附加保溫層外墻外保溫主要是運(yùn)用聚苯顆粒保溫砂漿、噴聚氨酯硬泡保溫材料、聚合物保溫砂漿等材料,在外墻的外側(cè)附加上保溫層。外墻外保溫的主要特點(diǎn)是可以很好地消除結(jié)構(gòu)性的冷熱橋,除了具有良好的保溫節(jié)能效果外,還可以保護(hù)建筑的主體結(jié)構(gòu),并且不會使室內(nèi)空間面積減小,因此這種技術(shù)被廣泛地推廣使用。外墻外保溫系統(tǒng)主要的以下幾類:(1)外墻外保溫利用一般在外墻保溫系統(tǒng)內(nèi)外墻外保溫系統(tǒng)主要包含了保溫層、抗?jié)B透保護(hù)面層、抗裂防護(hù)層,保溫層是由用廢棄的聚苯乙烯塑料加工成的0.5～4mm小顆粒配置的保溫砂漿做成,其中保溫材料ZL膠粉聚苯顆粒以及這種外墻保溫系統(tǒng)的技術(shù)被廣泛應(yīng)用。這種外墻外保溫技術(shù)不僅施工技術(shù)簡單,勞動強(qiáng)度降低,工作效率提高顯著;而且這種保溫技術(shù)不受結(jié)構(gòu)質(zhì)量差異的影響,對有缺陷的墻體不用進(jìn)行專門的修理,利用保溫砂漿就可以對其進(jìn)行修補(bǔ);同時外墻保溫技術(shù)可以有效地解決界面層容易脫粘、空鼓、面層開裂等現(xiàn)象。與外墻自保溫以及其他的保溫技術(shù)相比,不僅具有保溫節(jié)能的效果,而且可以降低建筑的成本。(2)聚合物保溫砂漿在水中的粘連性能聚合物保溫砂漿是針對加氣混凝土等輕質(zhì)材料、鋼模混凝土光滑基面黏附力較弱而專門開發(fā)的高強(qiáng)無機(jī)界面粘結(jié)增強(qiáng)砂漿,大大增強(qiáng)基面與各類粘結(jié)材料的粘結(jié)強(qiáng)度,并大幅度降低建筑成本。它具有粘結(jié)力強(qiáng)、固化時間快,良好抗下垂性、抗水性、耐老化性等優(yōu)點(diǎn)。并且施工簡便,無毒性污染。針對聚合物保溫砂漿的粘接性能而進(jìn)行的測試數(shù)據(jù)表明,在不浸水的情況下,聚合物保溫砂漿粘接強(qiáng)度的平均值可以達(dá)到0.598MPa;在水中浸泡12、24、48、72、96、120、144小時之后,其粘接強(qiáng)度的平均值分別為0.478、0.460、0.463、0.456、0.445、0.444、0.441MPa;其中抗壓強(qiáng)度可分別達(dá)到3.52、3.19、3.25、3.13、3.10、3.12、3.07MPa。由此可見,這種保溫砂漿不管是用于內(nèi)保溫還是用于墻體、混凝土、瓷磚墻面、水泥砂漿墻面以及其他各種墻面的外保溫都有很大的優(yōu)勢。(3)酶基因因子以下簡稱“1”在外保溫系統(tǒng)方面,有關(guān)信息表明,聚苯乙烯板薄抹灰外墻外保溫系統(tǒng)和擠塑聚苯板外墻外保溫系統(tǒng)是市場上應(yīng)用量最多的系統(tǒng),基本占國內(nèi)外墻外保溫市場份額的70%以上。尤其以聚苯乙烯泡沫保溫板為典型代表。擠塑聚苯乙烯是以聚苯乙烯樹脂為原料,經(jīng)由特殊工藝連續(xù)擠出發(fā)泡成型的硬質(zhì)板材,其內(nèi)部為獨(dú)立的密閉式氣泡結(jié)構(gòu),是一種具有高抗壓、不吸水、防潮、不透氣、輕質(zhì)、耐腐蝕、使用壽命長、導(dǎo)熱系數(shù)低等優(yōu)異性能的環(huán)保型保溫材料。這種材料的導(dǎo)熱系數(shù)僅為0.028W/m·K,遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于其它的保溫材料,如EPS板、發(fā)泡聚氨酯、保溫砂漿、水泥珍珠巖等。同時,由于該材料具有穩(wěn)定的化學(xué)結(jié)構(gòu)和物理結(jié)構(gòu),確保了其保溫性能的持久和穩(wěn)定。3外墻保溫、外墻外保溫當(dāng)今,世界各國普遍面臨的嚴(yán)峻問題之一就是能源問題。根據(jù)發(fā)達(dá)國家經(jīng)驗(yàn),建筑能耗占全社會總能耗的比例將達(dá)到35%左右。我國能源資源相對匱乏,長期能源供應(yīng)面臨嚴(yán)峻挑戰(zhàn),經(jīng)濟(jì)發(fā)展與能源供需環(huán)境矛盾日趨突出。中國每年新建房屋面積高達(dá)17～18億平米,超過所有發(fā)達(dá)國家每年建成面積的總和,建筑能耗增長的速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過中國能源生產(chǎn)可能增長的速度。中國建筑用能浪費(fèi)極其嚴(yán)重,如果任由這種建筑高耗能持續(xù)發(fā)展,國家的能源生產(chǎn)勢必難以長期支撐此種浪費(fèi)型需求。國民經(jīng)濟(jì)要實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展,全面推行建筑節(jié)能勢在必行、迫在眉睫。目前,墻體保溫工程只是建筑節(jié)能工程中的一部分,圍護(hù)結(jié)構(gòu)是建筑的重要組成部分,其中墻體占整個建筑的70%,做好墻體保溫工程,對整個建筑節(jié)能工程有著重要作用。墻體保溫的三種技術(shù)外墻內(nèi)保溫、外墻自保溫和外墻外保溫,在實(shí)際應(yīng)用上都有其利弊。外墻內(nèi)保溫的優(yōu)點(diǎn)是升溫降溫都很快,施工較簡便,受氣候影響小,造價(jià)相對低些,外飾面自由度大;這項(xiàng)技術(shù)的缺點(diǎn)是飾面層易開裂,不便二次裝修,占用室內(nèi)使用空間較大,熱損失相對較大。外墻體自保溫優(yōu)點(diǎn)是節(jié)材節(jié)地,材料分量較輕,保溫性能也比較好,適合應(yīng)用在框架結(jié)構(gòu)建筑中;但由于自保溫材料強(qiáng)度比較弱,抗力性不好,可能會出現(xiàn)墻體開裂的現(xiàn)象。外墻外保溫的保溫性能最佳,且有保護(hù)主體結(jié)構(gòu)、不占室內(nèi)使用面積、不影響室內(nèi)裝修、綜合經(jīng)濟(jì)效益高等優(yōu)點(diǎn),現(xiàn)已被廣泛使用。外墻保溫的優(yōu)越性已被人們越來越重視,目前國內(nèi)的外墻保溫也呈