新型建筑保溫材料的應(yīng)用

張永華

（四川嘉寓門窗幕墻有限公司，四川 德陽 618000）

隨著國內(nèi)關(guān)鍵科學(xué)領(lǐng)域的重大突破，建筑材料從中獲得了技術(shù)創(chuàng)新的動(dòng)力，在時(shí)下蓬勃發(fā)展的建筑行業(yè)中，新型建筑材料的研發(fā)與生產(chǎn)迎來了一個(gè)黃金時(shí)期。當(dāng)前，國內(nèi)建筑材料的選擇更為科學(xué)節(jié)能環(huán)保，特別是一些新型的建筑保溫材料的研發(fā)與投入使用，既能很好的提高了房屋秋冬季節(jié)的溫度，又能夠減少夏季高溫的熾烤，對(duì)于提高煤礦等自然能源的利用，具有很大的經(jīng)濟(jì)性與環(huán)保性。此外，建筑建設(shè)過程中運(yùn)用保溫隔熱材料，能夠大大減少空調(diào)的使用，降低施工的成本投入。當(dāng)下，國內(nèi)已經(jīng)初步應(yīng)用多種保溫材料，保溫材料的研發(fā)與應(yīng)用逐步走向成熟。

1 建筑保溫隔熱材料的作用原理

物體之間只要有溫差的存在，就會(huì)發(fā)生傳熱現(xiàn)象，物體之間的傳熱是一種復(fù)雜的熱能轉(zhuǎn)移過程，根據(jù)不同的物理本質(zhì)可以分為導(dǎo)熱、對(duì)流和輻射三種基本方式。在建筑保溫材料中，固體的傳熱形式是導(dǎo)熱，而材料內(nèi)部多孔結(jié)構(gòu)中的靜止空氣除了導(dǎo)熱以外，還存在對(duì)流和輻射兩種形式，但是對(duì)流和輻射所傳導(dǎo)的熱量所占據(jù)的比例十分小，所以在建筑熱工計(jì)算中并不考慮在內(nèi)。建筑保溫材料多為微孔、纖維、氣泡狀、層狀的結(jié)構(gòu)，內(nèi)部填充了大量的靜止空氣，空氣的熱導(dǎo)率［0.023W／（m·K）]遠(yuǎn)低于固體的熱導(dǎo)率，這使得材料單位時(shí)間內(nèi)傳遞的熱量降低，進(jìn)而起到保溫隔熱的作用。另外內(nèi)部大量孔隙的存在也增大了固體導(dǎo)熱的路徑，與密度固體相比大大降低了傳熱速率。

2 幾種新型建筑保溫隔熱材料

2.1 新型納米氣凝膠保溫隔熱材料

隨著納米技術(shù)的創(chuàng)新與突破，輕質(zhì)納米材料由于自身的優(yōu)異性能愈發(fā)得到業(yè)界的認(rèn)可與重視，其中氣凝膠被看作是當(dāng)前是質(zhì)量大小、隔熱性能表現(xiàn)最好的材料，其在傳熱的過程中有三種傳熱的機(jī)制。此外，氣凝膠本身的空隙較大，固體的位置占比較低，因此，其導(dǎo)熱的系數(shù)十分低。氣凝膠本身的多孔設(shè)置具有很好的隔熱效應(yīng)，具備很強(qiáng)的熱輻射效能，對(duì)熱輻射的優(yōu)異表現(xiàn)，使得氣凝膠成為當(dāng)前傳熱最低的固體材料，其在保溫隔熱領(lǐng)域具有十分廣闊的市場(chǎng)需求。然而賦予氣凝膠材料優(yōu)異表現(xiàn)的空隙結(jié)構(gòu)，其本身也具有很明顯的缺點(diǎn)，如其韌性較差，結(jié)構(gòu)強(qiáng)度較低，成為制約氣凝膠推廣應(yīng)用的關(guān)鍵因素。為此，借助異氰酸酯就SiO2氣凝膠進(jìn)行改進(jìn)，改進(jìn)后的氣凝膠的大大超過純SiO2氣凝膠的強(qiáng)度。將短切莫來石纖維按照一定的比例摻入到SiO2凝膠網(wǎng)絡(luò)，當(dāng)其摻入比例達(dá)到3%的時(shí)候，其能夠?qū)崿F(xiàn)氣凝膠的彈性模量與機(jī)械強(qiáng)度的最佳效果。

2.2 泡沫玻璃

泡沫玻璃是一種無機(jī)的多孔（閉孔）保溫隔熱材料，它主要是利用廢玻璃以及石灰石、焦炭等發(fā)泡劑在高溫下燒制而成，故主要成分是SiO2。泡沫玻璃內(nèi)部含有一半以上的閉孔結(jié)構(gòu)，并且孔內(nèi)填充的氣體因發(fā)泡劑的不同而各異，這使得材料本身具有較好的保溫隔熱性能。光泡沫玻璃的吸水率十分低甚至完全不吸水，內(nèi)部孔為封閉式的，因此也幾乎不透水，在建筑材料中應(yīng)用十分廣泛。泡沫玻璃的線膨脹系數(shù)是所有保溫材料中最低的，與水泥或鋼鐵等建筑結(jié)構(gòu)材料最接近，不會(huì)因?yàn)榻ㄖ锏臒崦浝淇s而開裂。

2.3 新型輕質(zhì)保溫砌塊（板、磚）

新型輕質(zhì)保溫砌塊（板、磚）是近年來發(fā)展起來的一種無機(jī)保溫材料，它一般利用一些工業(yè)和生活廢棄物配合水泥、發(fā)泡劑及水等使用，在降低成本的同時(shí)有效利用了資源，減少了對(duì)環(huán)境的污染。輕質(zhì)保溫砌塊（板、磚）分為燒結(jié)和非燒結(jié)兩種類型。燒結(jié)砌塊是在高溫（800℃以上）下通過物質(zhì)內(nèi)部的化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生晶體結(jié)構(gòu)的變化得到的，如燒結(jié)糖濾泥多孔材料、燒結(jié)硅藻土保溫材料等；而非燒結(jié)砌塊是通過攪拌混合工藝在自然條件或低溫蒸汽條件下養(yǎng)護(hù)制得的，如加氣（泡沫）混凝土、泡沫水泥、石膏空心砌塊等。

2.4 金屬類建筑保溫隔熱材料

此類材料主要是指金屬面夾心板，由上下兩層以及中間的夾芯組合而成。中間的夾層芯材可以是無機(jī)的巖棉、珍珠巖、輕質(zhì)混凝土，也可以是有機(jī)的聚苯乙烯泡沫顆粒、聚氨酯硬質(zhì)泡沫，層與層之間通過粘結(jié)劑粘結(jié)而成。目前金屬類的面夾心板主要應(yīng)用于大跨度的建筑圍護(hù)材料中。它的優(yōu)點(diǎn)是強(qiáng)度高、質(zhì)量輕、方便拆等，但是金屬表面易于腐蝕，因此這種材料一般不用于住宅建筑中。

3 建筑保溫隔熱材料的發(fā)展趨勢(shì)

建筑保溫隔熱材料在我國經(jīng)過幾十年的發(fā)展已經(jīng)越來越成熟，但是與國際先進(jìn)水平相比還有很大的差距。目前，建筑保溫材料正向著高性能化、多功能復(fù)合化、環(huán)境友好化等方向發(fā)展。由之前的傳統(tǒng)發(fā)泡技術(shù)向外部直接引進(jìn)帶孔物質(zhì)，或者通過散料堆積直接形成孔隙發(fā)展。如膨脹珍珠巖砂漿、膨脹蛭石砂漿、玻璃微珠、中空纖維等，它們都呈現(xiàn)出優(yōu)良的保溫隔熱性能，力學(xué)強(qiáng)度也可以達(dá)到建筑材料的標(biāo)準(zhǔn)，隨著日后技術(shù)的日益成熟，這些材料在保溫材料的應(yīng)用會(huì)更加廣泛。

4 結(jié)語

近年來建筑保溫材料發(fā)展十分迅速，這與國家政策以及人們的需求是分不開的，對(duì)于保溫隔熱材料的性能要求也在不斷的提高。日后除了發(fā)展多功能復(fù)合建筑保溫材料、納米孔建筑保溫隔熱材料外，還要重視向環(huán)境友好型材料發(fā)展，實(shí)現(xiàn)資源環(huán)境效益、技術(shù)產(chǎn)品效益、功能舒適效益的三豐收。