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保温隔热材料概述

国内外保温隔热材料的研究现状随着工业化进程的推进和节约能源理念的深入人心,绝热材料得到了迅猛发展。

过去单一的保温材料已经不能满足现阶段的使用现状,于是更多复合型、环保性保温材料逐渐受到市场的关注和开发利用。

目前使用的保温材料有以下几种。

(1)YT无机活性墙体保温材料YT无机墙体保温隔热材料是以天然优质耐高温轻质材料为骨料,天然植物蛋白纤维,优化组合多种无机改性材料和固化材料,经过工厂化生产配制,真正给客户提供一个单组分的、完整的产品并具有保温、隔热、防火、抗水、轻质、隔音、抗开裂、抗空鼓、抗脱落、使用寿命同墙体等各种性能融为一体的A级不燃绿色环保墙体保温隔热节能材料,冬季可提高室内温度6-10℃,夏季可降低室内温度6-8℃。

满足国家50%-65% 的节能要求。

银通A级不燃YT无机活性墙体隔热保温绿色节能系统属无网隔热保温系统,银通YT A级不燃绿色节能产品直接用于各类基层墙体,不需加设网格布及锚栓(不会产生热桥)、不需做抗裂砂浆等材料和工序,并在保温层上直接做涂料饰面和面砖饰面,达到粘结牢固、不开裂、不渗水、使用寿命与墙体一致的起保温隔热节能和装饰作用的构造系统。

(2)矿渣棉及其制品矿渣棉是以工业废料高炉矿渣为主要原料,辅加适量的熔剂型材料,熔化后用高速离心法或喷吹法制成的一种具有保温、隔热、吸声、防震等多功能的无机纤维材料。

表观密度为114~130kg/m3,导热系数为0.044~0.046W/(m·k),最高使用温度600℃特点是:质量轻、导热系数低、不燃、防蛀、耐化学腐蚀、吸音性好且价格低廉;但是其吸水性大、弹性小、可作填充用。

目前国内矿渣棉生产能力达3000吨/年的就有80家,生产企业有180家左右,设计能力55万吨。

(3)岩石棉及其制品岩石棉是以火山玄武岩为主要原料,外加一定数量的石灰石或少量萤石,经1450℃以上高温熔化,用蒸汽或压缩空气喷吹,或用多级离心机离心加压而制成的一种人工无机短纤维。

表观密度为80~110kg/m3,导热系数为0.041~0.050W/(m·k),纤维长2~15cm,直径4~10μm,渣球含量(0.5mm渣球)5%~10%,吸湿率≤1%,使用温度700℃。

其特点是:轻质、保温、吸音、防震、耐热、耐腐蚀、不燃,制品为中性,对任何材料均无腐蚀性、化学稳定性好,能将声能转变成热能,可重复使用且在使用期内体积稳定,是一种良好的绝热建筑材料。

(4)玻璃棉及其制品玻璃棉及制品是继岩棉之后,出现的一种容重轻、绝热性能好的隔热保温材料,它是由大量相互交错的玻璃纤维构成多孔结构,具有较好的保温和吸音性,重量轻(一般为10~96kg/m3),软化点为500℃左右,化学稳定性高、不燃烧、不腐朽、吸湿性小[32] 无机松散粒状保温材料(1)膨胀蛭石及其绝热制品膨胀蛭石是由蛭石经烘干、破碎、筛选、焙烧(900~1000℃)、膨胀而成。

其层状碎片内部具有无数细小的薄层孔隙,充满空气,故表观密度极轻,导热系数为0.046~0.070W/(m·k),最高使用温度为1000~1100℃,可松散铺设与夹壁、楼板、屋面等作围护结构保温、隔热、吸声之用,但由于此材料吸水率较高,需铺设防潮层,以免影响保温吸声效果。

目前主要制品有水泥膨胀蛭石制品、水玻璃膨胀蛭石制品等[33]。

(2)膨胀珍珠岩及其绝热制品膨胀珍珠岩简称珍珠岩粉,是以珍珠岩、黑曜岩或松脂岩为原料,经破碎、筛分、预热在高温(1260℃)中悬浮瞬间焙烧,体积骤然膨胀而成。

色白或灰白,颗粒结构呈蜂窝泡沫状,是一种高效能保温绝热材料。

表观密度40~300kg/m3,常温下导热系数0.021~0.041W/(m·k),高温导热系数0.058~0.175W/(m·k),常压下温度为25~196℃时,导热系数0.028~0.038W/(m·k),安全使用温度为800℃。

主要制品有水泥膨胀珍珠岩制品、水玻璃膨胀珍珠岩制品等。

它在建筑和工业保温材料中占有较大的比重,约为保温材料的44%[33]。

无机多孔性保温材料(1)加气混凝土加气混凝土是用含钙材料(水泥、石灰),含硅材料(石英砂、粉煤灰等)和发泡剂作为原料,经磨细、配料、搅拌、浇注、成型、切割和蒸汽养护等工序生产制成的一种多孔结构保温材料。

生产上常用铝粉作发气剂,与氢氧化钙发生化学反应放出氢气,形成气泡,而料浆在蒸汽养护下,含钙材料与含硅材料也会发生反应,产生水化硅酸钙,使胚体具有强度,因此加气混凝土具有独特的物理、化学和力学性能。

材料表观密度为400~700kg/m3,导热系数为0.08~0.14W/(m·k),抗压强度大于0.392MPa,最高使用温度小于600℃,常用于围护结构的保温隔热[33,34]。

(2)泡沫玻璃碎玻璃和发泡剂1:2配料,经粉磨、混合、装抹、烧成(800℃左右),最后形成大量封闭、不相连通的气泡,气泡直径0.1至3~5mm。

表观密度150~600kg/m3,导热系数0.05~0.11W/(m·k),抗压强度0.784~14.700MPa,最高使用温度500℃,为高级保温隔热材料,可砌筑墙体,常用于冷藏库隔热。

生产中泡沫玻璃的原料除了只采用单一碎玻璃外,还可以加入工业废料,如炉渣、粉煤灰或天然矿物如火山灰、云母、浮石、珍珠岩等。

采用的发泡剂有碳酸盐、硫酸盐、炭系列、氢氧化物等。

泡沫稳定剂采用磷酸盐、醋酸盐等。

与其它保温材料相比,泡沫玻璃的水汽渗透性为0,具有完全封闭的气泡结构,是唯一具有100%防水效果的轻质保温材料。

此外,它不燃烧,线膨胀系数与水泥砂浆,钢筋混凝土和其它无机建材相近,可互相结合而不开裂,抗压强度达到0.70MPa,化学稳定性好且安全环保[35]。

3.5.4有机保温隔热材料有机保温隔热材料是用有机原料,如各种树脂、软木、木丝、刨花等制成轻质板材。

由于多孔、吸湿性较大、不耐久、不耐高温,只能用于低温绝热。

(1)泡沫塑料泡沫塑料是各种树脂为基料,加入发泡剂、稳定剂、催化剂等经加热发泡而制成的一种多孔状的新型轻质、保温、隔热、吸声、防震材料。

建筑工程中常用的有聚苯乙烯泡沫塑料、聚氯乙烯泡沫塑料、聚氨酯泡沫塑料等。

聚苯乙烯泡沫塑料是由表皮层和中心层构成的蜂窝状结构,表皮层不含气孔,中心层含大量微细封闭气孔达98%。

这种结构使该材料具有质轻、保温、吸声、耐低温性好、吸湿性小等特点,并且有较强恢复变形的能力,可用于屋面、墙面保温,冷藏室隔热,常填充在围护结构中或夹在两层其他材料中间做成夹芯板。

由于该材料的防火性能差,最高使用温度仅为90℃,目前许多研究者正致力于水泥聚苯乙烯板和聚苯乙烯保温砂浆的研究。

硬质聚氨酯泡沫塑料是以聚醚树脂或聚酯树脂为主要原料,加入一定比例的甲苯二异氰酸酯、水、催化剂、泡沫稳定剂等,经混合搅拌、发泡、加工而成,是一种开放型泡沫塑料。

它具有质轻、导热系数小及吸声、吸尘、防震、耐化学腐蚀性好、使用温度范围大等特点,但是耐热性和阻燃性很差是最大的缺陷,制品有片材、型材、泡沫体等。

表观密度30~65kg/m3,导热系数0.035~0.042W/(m·k),使用温度为-60~120℃[36]。

(2)有机纤维类保温板材有机纤维类板材主要采用木材碎料分离成的木纤维和农作物的废弃物(如稻草、麦秸、玉米秆、甘蔗渣等)经适当处理,制成各种板材加以利用。

例如,将木纤维加入酚醛树脂及石蜡防水剂后,经高温高压制成,再在内层垫上玻璃面。

成品具有良好的吸声隔音,隔热保暖效果,其表观密度为900kg/m3,吸水率<20%,导热系数0.093~0.116W/(m·k),适用于宾馆、会议室、车站及各类建筑内部平顶及墙板装修用。

复合型保温隔热材料(1)复合硅酸盐保温板复合硅酸盐保温板是一种无机耐候性绝热制品,以粉煤灰和铝、镁、硅等多种天然非金属氧化物为组合原料,根据国外聚合物加强混凝土的原理,通过聚合反应和复合发泡反应,形成了轻质、高强的网状硬质多孔制品。

它的理化性能十分优越,容重为250kg/m3~300kg/m3,导热系数为0.06~0.07W/(m·k),隔热保温效果相当于粘土砖的6倍、是普通水泥混凝土的10倍,强度为0.7~1.3MPa,防火等级高,属不燃型A级,对室内环境无毒害、无污染。

作为建筑屋面及外墙外保温使用时,不但容重轻、强度高,且绝热、防水一体化,整洁美观,具有良好的使用性能[38]。

(2)复合夹芯板它是由两种以上不同材料结合在一起的板材,克服了从单一材料制成的板材因材料本身的局限性而使其受到使用限制的缺点。

目前采用的复合夹芯板有混凝土夹芯板、轻型夹芯板、聚氨酯夹芯复合板、聚苯乙烯复合夹芯板等。

它们的优点是承重材料和轻质保温材料的功能都能得到合理利用。

例如,聚氨酯夹芯复合板是以彩色镀锌钢板为面层,以聚氨酯泡沫塑料为芯材制成的金属夹芯板。

其质量在15~25kg/m2,导热系数0.016~0.02W/(m·k),抗压强度0.19~0.23MPa,使用温度-50~120℃,耐火极限0.5h,芯材密度40kg/m3,夹芯板粘结强度不小于0.09MPa。

主要用作各种工业与民用建筑的普通墙体、承重墙体材料的屋面板[39,40]。

其他新兴保温隔热材料(1)XPS挤塑保温板XPS挤塑保温板具有超高的保温、防水性能,卓越的高抗压强度、质轻、坚固耐用、性能稳定且环保。

作为一种保温隔热材料,XPS挤塑保温板具备出色的保温隔热性能,其结构的闭孔率达到99%以上,相对于发泡聚氨酯80%的闭孔率,领先优势不言而喻。

实践证明20mm厚的XPS挤塑保温板,其保温效果相当于50mm厚发泡聚苯乙烯,120mm厚水泥珍珠岩。

而且,XPS挤塑保温板的轻质和高强度使之能够承受各系统地面荷载。

不同型号及厚度的XPS板材抗压强度可达到150~500KPa以上,处理和使用方便。

据有关资料介绍,XPS挤塑保温板使用30~40年后,仍能保持优异的性能,且不会发生分解或霉变,没有有毒物质的挥发,具备良好的耐腐蚀性能。

目前市场上出现的金属膜装饰保温板,是美观易清洁的铝塑板与保温隔热、防水等性能优异的XPS挤塑板完美结合的新一代产品,直接应用在墙体表层能够达到装饰、保温隔热、防水防渗漏等效果,是一种性价比很好的新型装饰板材[41,42]。

(2)硅酸盐复合绝热涂料硅酸盐复合绝热涂料是涂装成一定厚度的涂层,在经过充分干燥固化后,具有一定阻挡热流传递能力的涂料,是功能型建筑涂料的一种。

其特点是:①保温性好,导热系数为0.05~0.06W/(m·k)(高温);②可与基层全面粘结,整体性能强;③质轻、层薄,相对提高了住宅使用面积;④阻燃性、环保性强。

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