1、建筑功能材料Building Functional Materials第二章 建筑保温隔热材料Building Insulation Materials主要内容2.12.22.32.42.5概述建筑保温隔热材料的基本特性常见保温隔热材料建筑保温围护结构的保温性能设计依据建筑保温隔热材料的选用原则与施工要点该章的基本要求与基本知识点国内外建筑保温隔热材料的发展现状、发展方向及对策常见保温隔热材料的物理性能、导热（温）系数、比热、围护结构的总热阻和低限热阻无机保温隔热材料、有机保温隔热材料的概念保温隔热机理、基本特性、影响保温隔热材料热工性能的主要因素建筑围护结构的保温隔热性能设计依据、建筑保温隔
2、热材料选用原则与施工要点等理论与原理。教学重点与难点保温隔热机理、基本特性、影响保温隔热材料热工性能的主要因素建筑围护结构的保温性能设计依据、建筑保温隔热材料选用原则与施工要点等理论与原理。实验保温隔热材料导热系数的测定，2学时。讨论课保温隔热材料新进展，2学时。2.1 概述酸雨海洋污染环境污染地 臭 土球 氧 地温 层 沙暖 破 漠化 坏 化人类面临的地球环境问题资源、能源枯竭建筑保温隔热是建筑节能的一个重要方面一、概念及意义20世纪60年代第一次世界石油危机之后最早提出节能口号建筑能耗占人类总能耗比重很大建筑节能的含义节省自然资源，以人造材料代替天然材料减少建筑在使用过程中的能耗，如制冷、
3、取暖、通风换气一、概念及意义建筑使用能耗约占建筑总能耗的80%，建筑的能耗损失主要由围护结构的热传导和冷风渗透两方面造成。住宅围护结构的耗热量占建筑采暖热耗的三分之一。研究保温隔热性好，热量损失小的新型围护结构是建筑节能中的重要措施。在建筑上采用保温隔热材料，可以减少基本建筑材料的用量；减轻围护结构的重量；提高建筑施工的工业化程度(隔热构件及制品适合工厂预制)；以及大幅度节能降耗。被动的空调系统开发具有高效保温、隔热性能的建筑围护材料，利用其热容量保持室内温度变化比较平缓。二、国内外围护结构节能现状欧洲主要国家的新建房屋保温标准传热系数（W/m2.k）传热系数（W/m2.k）国家瑞典墙体0.1
4、7屋面0.12楼面0.17国家挪威墙体0.25屋面0.23楼面0.23丹麦法国芬兰0.35-0.30.540.280.200.320.220.301.000.36瑞士英国意大利0.60.600.600.5-0.35 0.8-0.60.350.50德国1.20.30.55我国北方城市一般住宅外围传热系数传热系数（W/m2.k）城市平均值外墙外窗屋顶北京沈阳哈尔滨1.841.341.081.281.050.736.403.263.260.910.600.64我国建筑围护结构采暖耗热量：外墙约为与我们气候条件接近的发达国家的4-5倍，屋顶为2.5-5.5倍，外窗为1.5-2.2倍；总能耗为3-4倍。
5、采暖区冬季平均室温为16C。主要原因为房屋建筑围护结构的保温性和密闭性差，致使能源大量浪费。三、我国建筑节能存在的主要问题有关住宅建筑节能设计的规定、标准图集以及施工操作规程等不完善，建筑设计人员进行建筑节能设计的做法不统一。没有全面考虑建筑节能设计内容，而是在施工图设计时，强行加入了建筑节能设计内容，从而出现了净宽、净高、防火性能等不符合要求或不合理的现象。建筑外窗过大，特别是飘窗的设计对节能设计影响较大，围护结构的传热系数不齐全，采暖热负荷指标偏大。建筑节能设计不规范，设计计算软件不成熟、不全面。建筑节能表填写不完整。四、保温隔热材料及建筑节能的发展方向开发保温隔热性能好、热容量大、热损失
6、小的墙体及屋面材料围护结构，以及采用合理的建筑规划和结构形式。我国的能源需求面临着较大的增长空间，这与现存的大量非节能住宅建筑构成了极大的矛盾。节能已成为当前我国建筑工程界紧迫的大问题，关键就是要提高围护结构及材料节能科技含量，提高建筑室内热舒适度的同时减少能源的浪费，实现建筑领域的可持续发展。有关建筑节能标准夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准（JGJ 134-2010）夏热冬暖地区居住建筑节能设计标准（JGJ 75-2012）严寒和寒冷地区居住建筑节能设计标准（JGJ 26-2010）公共建筑节能设计标准（GB 50189-2015）我国现有建筑面积400多亿平方米，仅1%为节能建筑，随城镇化
7、发展预计到2020年将新增建筑面积约300亿平方米。如城镇建筑全达到节能标准，2020年每年可节省3.35亿吨标准煤，减少8000万千瓦时空调高峰负荷，相当于每年节省电力建设投资约1万亿元。我国公共建筑总体节能目标公共建筑总体节能率50%。围护结构分担节能率25%-13%，空调采暖系统分担节能率20%-16%，照明设备分担节能率7%-18%。运用了8万块再造砖；老建筑的96%均加以再生产或再循环利用；运用了再造红木拼花地板；百分之九十的现浇混凝土运用再循环利用骨料；水泥拌合料中运用磨细粒状高炉矿渣；取自可持续发展资源的木料；运用了低水量冲洗的便器；运用了对环境无害的涂料和清面油漆。BRE绿色环
8、境楼英国BRE的环境楼（Environmental Building）为21世纪的办公建筑提供了一个绿色建筑样板。该大楼为三层框架构造，建筑面积6000m2，其设计新颖，环境健康舒适，不但提供了低能耗舒适健康的办公场地，并且用作评定各类新颖绿色建筑技术的大规模实验设施。它的每一年能耗和CO2排放功能指标定为：煤气47kWh/m2；用电36kWh/m2；CO2排放量34kg/m2。集中采用大面积的太阳能集热水器（平均每套住宅5.7平方米），能够满足秋冬季住宅采暖和全年热水供应的60%以上。该住宅还采用了低辐射玻璃、高性能热交换器、新型节水器具和节电设备，先进的EMS能控系统与热电联产、在建筑物内
9、外设保温层等措施和技术。这些技术措施的应用，使住宅小区的煤气、水、电分别节约了60%、30%和20%，而且改善了整个小区的环境。1992年，丹麦首都哥本哈根斯科特帕肯低能耗住宅，曾获得1993年的世界人居奖。其外墙、屋顶、楼板均设保温层，使用热传导系数较小的六窗玻璃；利用智能系统对太阳能和常规供热系统进行曲智能调控，使热水保持恒定温度。丹麦斯科特帕肯低能耗建筑材料选择:外墙由双层玻璃幕墙构成，用于有效的太阳热能储备；内层可开启的无框玻璃窗，可使办公室空气自然流通。室内环境品质:精心设计的圆柱状的外形既能降低风压，减少热能流失和结构损耗，又能优化自然光的射入；固定外层玻璃幕墙的铝合金构件呈三角形
10、连接，使日光的射入达到最佳状况；内走廊的墙面与顶部采用玻璃，折射办公室内的阳光以作照明。德国爱森RWE办公楼墙体保温节能复合墙体内保温外保温中间保温墙体保温节能蒸压加气混凝土承重墙体的外侧，通过预先埋置在承重墙体里面的镀锌钢制拉接筋，穿透固定玻璃纤维硬质保温板。墙体保温节能外侧，非承重围护性砖墙，中间，穿透镀锌钢制拉接筋固定，玻璃纤维保温材料，里侧，蒸压加气混凝土砌块砌筑的承重墙体。墙体节能针对实心砖墙体的弊端，我国开始推广使用空心粘土砖、混凝土小型空心砌块、粉煤灰混凝土空心砌块、加气混凝土砌块等作为墙体砌筑材料 复合墙体越来越成为当代墙体节能技术的主流。其主要形式是保温隔热材料与传统墙体材料
11、（实心砖、混凝土，多见于旧墙硅钙石 体的节能改造）或新型墙体材料（空心砖、空心砌块）复合而成。膏复合夹心板，以岩棉、镀铝膜、空气层作为中间保温层屋面保温节能选择屋面保温材料需注意：一、保温材料要轻，导热系数要低，二、不应采用吸水率较大的保温材料。将高效保温材料应用于屋面，如岩棉、膨胀型泡沫聚苯板、硬质聚氨酯屋面板，结合优质的防水层及先进的铺设方法，可达到很好的保温防水效果。坡屋面便于设置保温层，可以在坡顶内铺钉玻璃棉毡或岩棉毡，还可以在天棚上喷、吹或直接铺设玻璃棉、岩棉或其它保温材料。对于夏季高温时防止大量辐射热进入顶层室内有很好的效果。屋面多功能开发屋面节能的同时还可以进行屋面的多功能开发，
12、对于充分利用城市空间环境、改善生态环境都有重大意义。门窗节能通过门窗传递的热量大约占建筑物总热量损失的50%；塑料门窗是一种既可取代木门窗具有良好的热工性能，又能满足其它功能要求的新一代门窗材料，是目前节能效果最显著的一类窗材。玻璃及密封材料对门窗节能也很关键。新型的弹性密封材料2.2 建筑保温隔热材料的基本特性一、保温隔热机理及主要类型保温隔热材料是指对热流具有显著阻抗性的材料或材料复合体。也是防止建筑物及各种设备热量散失或进入的材料。绝大多数建筑材料的导热系数0.023-3.49W/(m K)通常所指的保温隔热材料是指导热系数小于0.23WmK的材料。一、保温隔热机理及主要类型热的传递是通
13、过传导、对流、辐射三种途径实现的。传导是指静止的物体(包括固、液、气等)内部有温度差存在时，热量就在这个物体内部由高温部位向低温部位传递。导热的机理是指由于物体各部分的直接接触、弹性波的作用，原子或分子的扩散以及自由电子的扩散等所引起的能量转移。对流是指物体各部位存在温差时，因各部位发生相对位移而引起的热量由高温向低温传递的现象。对流只能在液体和气体中出现。这种现象是指各部分发生相对位移而引起的能量转移。辐射是以热射线的形式实现热量由高温物体向低温物体的传热。因热射线属于电磁波，故传热无需中间介质，可以发生在固固、固液、固气等之间。一、保温隔热机理及主要类型保温隔热材料通常内部具有高的孔隙率。
14、材料中的气孔尺寸一般在3-5mm范围内。基本上可分为纤维状结构、多孔结构、粒状结构或层状结构。具有多孔结构的材料中的孔一般为封闭孔，而纤维状结构、粒状结构和层状结构的材料内部的孔通常是连通的。一、保温隔热机理及主要类型无机保温材料，包括石棉、岩棉、矿渣棉、玻璃棉、膨胀珍珠岩、膨胀蛭石、多孔混凝土等。有机保温材料，包括软木、纤维板、刨花板、聚苯乙烯泡沫塑料、脲醛泡沫塑料、聚氨酯泡沫塑料、聚氯乙烯泡沫塑料等。（1）多孔型保温隔热材料组成及分子结构简单的物质导热系数比较大，金属导热系数较大，非金属次之，液体较小，气体更小。固体材料的导热系数比空气的导热系数大，因此材料的孔隙率越大，导热系数就越小。因
15、为水的导热系数比密闭空气大20多倍，而冰的导热系数比密闭空气大100多倍。所以材料受潮吸湿后，其导热系数会增大，若受冻结冰后，则导热系数会增大更多。（2）纤维型保温隔热材料保温隔热性能与纤维方向有关。岩棉管玻璃棉（3）反射型保温隔热材料表面反射率较高的材料，可以将绝大部分外来热辐射反射掉，起到隔热作用。2.2.2.1 物理性能表观密度 Apparent Density 单位体积（包含其中的孔隙体积）的保温隔热材料的质量。材料的表观密度与其含水率有关。测试表观密度时必须注明其含水状态(绝对干燥、气干、饱和面干、湿润)。一般情况下常以气干或绝干两种状态为准。mV00 =二、建筑保温隔热材料的基本特
16、性近似密度 Approximate density 排除开口气孔后，单位体积(包括封闭气孔的体积)的保温隔热材料的重量。f近似密度，视密度，gcm3；m保温材料重量，gV0外形体积，cm3；V1开口气孔体积，cm3mV0 V11 f =二、建筑保温隔热材料的基本特性真密度 True density指排除所有气孔后(绝对密实状态)，单位体积保温隔热材料的重量。t真密度，g/cm3；V2封闭气孔体积，cm3mV0 (V1 +V2)t =二、建筑保温隔热材料的基本特性堆积密度 Stacking density指散粒状保温隔热材料在松散堆积状态下，单位体积的重量。b堆积密度，gcm3；m保温材料重量，
17、g；Vs散粒状保温材料的堆积材料，cm3mVsb =二、建筑保温隔热材料的基本特性孔隙率 Porosity材料体积内，气孔体积所占的比例。孔隙分为连通孔和封闭孔，按孔隙尺寸大小可分为极微细孔、细孔和粗大孔。孔隙率、孔结构、孔径及分布对材料的性能均有影响。100%V 1+V 2V 0P=二、建筑保温隔热材料的基本特性开口孔隙率 Open porosity指开口气孔体积在整个材料体积中所占百分比例。P1开口孔隙率；V1开口气孔体积；V0外形体积。V 1V0100%P 1=二、建筑保温隔热材料的基本特性封闭孔隙率 Closed porosity指封闭气孔体积在整个材料体积中所占百分比例。P2封闭孔隙
18、率；V2封闭气孔体积；V0外形体积。V2V0100%P 2 =二、建筑保温隔热材料的基本特性空隙率 Voidage 散粒材料在某容器的堆积体积中，颗粒之间的空隙体积所占的比例。100%V1VsPs =V1空隙体积Vs堆积体积二、建筑保温隔热材料的基本特性密实度 Degree of density 整个材料体积中，实体材料所占百分比例。F密实度；VmV0-V1-V2，实体材料所占体积。VmV0100%F=二、建筑保温隔热材料的基本特性物理意义为1h内，材料两边表面温差为1时，通过厚度为1m，表面积为1m2的材料的热量。二、建筑保温隔热材料的基本特性2.2.2.2 热工性能导热系数 Thermal
19、 Conductivity材料两侧有温差时，热量由高温侧向低温侧传递的能力。QA t(T2 T 1)=影响导热系数的主要因素材料的导热系数受本身物质构成、孔隙率、表观密度、湿度、温度及热流方向等因素的影响。一般材料自身化学组成和分子结构较复杂的物质具有较小的导热性。孔隙率一定时气孔尺寸，孔隙相互连通的程度，对流作用对导热系数的影响。使用保温隔热材料时必须加防潮层。影响导热系数的主要因素使用温度对保温隔热材料导热性能有较大影响，对于大多数非晶体多孔材料，导热系数与温度成正比t0+at。对于纤维保温隔热材料，一般纤维越细其导热系数也越小；和纤维方向平行的导热系数大于和纤维方向垂直的导热系数；当表观
20、密度较小时，其导热系数随表观密度的增加而降低，然后随表观密度的增加而升高，存在一个最低导热系数表观密度值。热流强度 Heat flow intensityq=(n-w)/传热系数 Heat transfer coefficient K/称为材料的热阻Thermal resistance，用R表示（m2 K/W）q=(n-w)/R导热系数与传热系数的区别？导温系数（热扩散系数）Thermal diffusivity在冷却或加热过程中各点达到同样温度的速度，与材料的储热能力有关。在这种随时间而变化的不稳定传热过程中，材料各点达到同样温度的速度与材料的导热系数成正比，与材料的体积热容量成反比。体积热
21、容量等于比热与表观密度的乘积，物理意义是1m3材料升高或降温1所吸收或放出的热量。C0=影响导温系数的主要因素分子结构和化学成分对材料的导温系数影响很大。相同容重下，晶体材料的导温系数比玻璃体材料导温系数大的多。导温系数一般随材料表观密度减小而降低。导温系数随着温度的升高有所增大，但影响的幅度不大。湿度对导温系数的影响较为复杂。比热Specific heat表示1kg的物质，温度升高或降低1时所吸收或放出的热量，单位为kJ/(kg K)。比热是衡量当温度升高时，材料吸收热量性质的指标。C=Qm(2 1)是衡量保温隔热材料储热能力的重要性能指标。它取决于材料的导热系数、比热和表观密度以及热流波动
22、的周期。蓄热系数大的材料蓄热性能好，热稳定性相应也较好。2C00TS =蓄热系数Coefficient of thermal storage温度稳定性 Temperature Stability材料在受热作用下保持其原有性能不变的能力。以材料不致丧失保温隔热性能的极限温度表示。吸湿性 Hygroscopicity强度 Mechanical Strength2.3 常见保温隔热材料按物理形态：纤维状、散粒状、层状及多孔保温材料。按使用温度：低温保温材料，使用温度低于250；中温保温材料，使用温度为250-700；高温保温材料，使用温度在700以上。按机械强度：硬质制品、半硬质制品、软质制品。按应
23、用方式：填充物、玛蒂脂、包覆物、衬砌物、预制品等。2.3.1 无机保温隔热材料2.3.1.1 散粒状保温隔热材料膨胀蛭石 （膨胀蛭石JC441-2009）Expanded Vermiculite,(Mg,Ca)0.3-0.45(H2O)n(Mg,Fe3,Al)3(Si,Al)4O12(OH)2蛭石，一般是由金云母或黑云母变质而成。是一种复杂的镁、铁含水硅酸盐矿物。具有层状结构，层间有结晶水。将天然蛭石经晾干、破碎、筛选、煅烧后而得到膨胀蛭石。蛭石在850-1000煅烧时，其内部结晶水变成气体，可使单片体积膨胀20-30倍，蛭石总体积膨胀5-7倍。膨胀后的蛭石薄片间形成空气夹层，其中充满无数细小
24、孔隙，表观密度降至80-200kgm3，k0.047-0.07WmK，最高使用温度1000-1100，是一种良好的无机保温材料，既可直接作为松散填料用于建筑，也可用水泥、水玻璃、沥青、树脂等作胶结材，制成膨胀蛭石制品。膨胀蛭石JC441-2009水泥膨胀蛭石制品以膨胀蛭石为骨料，不同品种和标号的水泥为胶结材，加水搅拌制得蛭石制品，再压制成型，养护而成。可用作房屋建筑及冷库建筑的保温层等需要绝热的地方。水玻璃膨胀蛭石制品以膨胀蛭石为骨料，水玻璃为胶结材，氟硅酸钠为促硬剂，重量比为1：2：0.065。把水玻璃与氟硅酸钠拌匀，再加入膨胀蛭石拌匀、成型、养护、焙烧而成。可用于围护结构，管道等需要绝热的
25、地方。膨胀珍珠岩（JC/T 209-2012）Expanded perlite一种火山玻璃质岩，由地下喷出的熔岩在地表水中急冷而成。显微镜下观察基质部分，有明显的圆弧裂开，构成珍珠结构，并具有波纹构造，含结晶水，珍珠和油脂光泽，故称珍珠岩。将珍珠岩原矿破碎、筛分后快速通过煅烧带，可使其体积膨胀20倍。是一种表观密度很小的白色颗粒物质，具有轻质、绝热、吸音、无毒、无味、不燃、熔点高于1050等特点，在建筑保温隔热工程中广泛应用。表2.2 膨胀珍珠岩的堆积密度、质量含湿率、粒度和导热系数表2.3 膨胀珍珠岩的堆积密度均匀性膨胀珍珠岩保温混凝土以水泥为胶结材，膨胀珍珠岩粉为骨料，按一定配合比配合、搅
26、拌、筛分、成型、养护而成。具有表观密度小，导热系数低、承压能力较高、施工方便、经济耐用等特点。主要用于围护结构、管道等需要保温隔热的地方。水玻璃膨胀珍珠岩制品将膨胀珍珠岩、水玻璃及其它配料按一定配合比经搅拌、成型、干燥、焙烧（650）而成。磷酸盐膨胀珍珠岩制品以膨胀珍珠岩为骨料，以磷铝酸盐和少量的硫酸铝、纸浆废液作胶粘剂，经过配料、搅拌、成型、焙烧而成。具有耐火度高，表观密度较低，强度和绝热性能较好的特点。沥青膨胀珍珠岩制品通常将表观密度小于80kgm2的膨胀珍珠岩加热到60左右，与250的3号或5号石油沥清按1:1配比均匀搅拌，然后根据不同规格压制成型。具有防水性好的特点。常用于屋面保温，冷
27、库保温及地下热水管道。常见性能指标为：表观密度200-300kgm3，为0.07-0.093W/(mK)，抗压强度为0.2-1.2MPa。发泡粘土某些粘土被加热到一定温度，会产生一定数量的液相，同时产生气体，由于气体受热膨胀，粘土双粒体积胀大数倍，冷却后可得发泡粘土。它的导热系数小、重量轻、吸水率低，广泛用于绝热保冷建筑以及植物的栽培。硅藻土一种硅质生物沉积岩，即一种硅藻遗体沉积物。物质组分主要是硅藻，其矿物成分为一种有机成因的蛋白石。硅藻中的SiO2不是纯的含水氧化硅，而是含有与之紧密伴生的其他组分的一种独特类型的氧化硅,同时含有少量的Al2O3、Fe2O3、CaO、MgO等和有机质。硅藻土
28、矿指那些具有足够质量和规模以及可采性的硅藻氧化硅的堆积物。硅藻土具特殊的结构和化学稳定性，低密度、高吸附能力、比表面积大、较低的磨蚀性。过滤剂填充剂隔热材料农药、催化剂载体、色谱固定剂、抛光剂、磨料增光剂等生料硅藻土粉生料硅藻土粉一般用于制作耐火保温灰浆，熟料硅藻土粉一般用于制作耐火保温填充层。硅藻土隔热砖是墙体隔层保温、绝热、隔间的理想材料；具有很好的隔音吸声效果。是节能环保设备的首选。广泛应用于电力，冶金，机械，化工，石油，金属冶炼电炉，硅酸盐等工业的各种热体表面及各种高温窖炉、锅炉炉墙中层的保温隔热方面，一般使用温度应在900以下。硅藻土泡沫制品广泛适用于冶金，机械，金属冶炼，仪器，化工
29、，用于火力发电，电炉，硅酸盐等工业的输送管道设备保温及各种高温炉的保护绝热层等。硅藻土质焙烧板可生产轻质高强度建筑衬板、轻质室内建筑衬板。轻质耐火建筑材料、高层建筑中的超轻硅酸钙压型板，还可生产出具有良好绝热性能的炉窑当用无机纤维板、隔热阻燃墙板。硅藻土质焙烧板一般会用与900以下的炉墙和工业保温管道的保温层。2.3.1.2 纤维质保温隔热材料石棉是一类纤维状无机结晶材料。按矿物组成，可分为纤维状蛇纹石石棉和角闪石石棉。纤维状蛇纹石石棉又称温石棉、白石棉，角闪石石棉包括青石棉和铁石棉。温石棉白色纤维长度一般为1-20cm，最长可达2m，具有良好的绝热保温和电绝线性能，耐碱不耐酸。松散石棉的表观
30、密度约103kgm3，导热系数为0.049WmK。GB/T 8071-2008 温石棉JC/T 412.2-2006 纤维水泥平板 第2部分：温石棉纤维水泥平板JC/T 564.2-2008 纤维增强硅酸钙板 第二部分：温石棉硅酸钙板GB/T 3985-2008 石棉橡胶板JC 447-1991(1996)钢丝网石棉水泥中波瓦岩棉属于矿（物）棉，系由玄武岩、火山岩等或其它镁质矿物在高温炉中熔化后，用压缩空气喷吹法或离心法制成。岩棉的抗侵蚀能力与其化学成分有密切关系，通常以酸度系数来表示其化学成分及抗腐蚀特性，酸度系数：(SiO2+Al2O3)(CaO+MgO)。酸度系数越高，岩棉的稳定性愈好。
31、岩棉使用温度不超过700。岩棉主要用来制作各种岩棉纤维制品：纤维带、纤维毡、纤维纸、纤维板和纤维筒。岩棉还可制成粒状棉用作填充料，也可与沥青、合成树脂、水玻璃等胶结材配合制成多种保温隔热制品，如：沥青岩棉毡、板、水玻璃岩棉板壳等。建筑外墙外保温用岩棉制品矿渣棉以工业废料矿渣(冶金矿渣和粉煤灰)为主要原料，熔融后，用高速离心法或压缩空气喷吹法制成的一种棉丝状的纤维材料。矿棉质轻、热导率低、不燃、防蛀、价廉、耐腐蚀、化学稳定性强、吸声性能好。矿渣棉直接用作保温隔热材料时，会给施工和使用带来困难，如对人体有刺痒皮肤等缺点。因而通常添加适量粘结剂并经固化定型，制成板、毡、管壳等矿渣棉制品。GB/T 1
32、1835-2007 绝热用岩棉、矿渣棉及其制品GB/T 19686-2005 建筑用岩棉、矿渣棉绝热制品GB/T 25975-2010 建筑外墙外保温用岩棉制品根据2010年行业协会统计，国内岩矿棉产量121万t，目前产额与市场仍以中小企业为主。未来发展前景较好。玻璃纤维是以玻璃球或废旧玻璃为原料经高温熔制、拉丝、络纱、织布等工艺制造成的，其单丝的直径为几个微米到二十几米个微米。优点是绝缘性好、耐热性强、抗腐蚀性好，机械强度高，但缺点是性脆，耐磨性较差。每束纤维原丝都由数百根甚至上千根单丝组成。玻璃纤维通常用作复合材料中的增强材料，电绝缘材料和绝热保温材料，电路基板等国民经济各个领域。玻璃纤维
33、一般分为长纤维和短纤维。长纤维一般是将玻璃原料熔化后用滚筒拉制；短纤维一般由喷吹法或离心法制得。短纤维玻璃棉。玻璃纤维制品的导热系数主要取决于表观密度、温度和纤维的直径。玻璃纤维制品的表现密度在100kgm3到150kgm3之间。表现密度低的玻璃纤维制品导热系数反而略高。玻璃纤维制品的纤维直径对其导热系数有较大影响。一般认为，玻璃纤维制品的导热系数与平均使用温度呈线性关系。其线性方程为：=0.035+0.00025t（0为12kg/m3）=0.0279+0.00017t（0为20kg/m3）玻璃纤维制品的最高使用温度：一般有碱纤维为350，无碱纤维为600C。玻璃纤维在-50的低温下长期使用性
34、能稳定，常被用作保冷材料。以玻璃纤维为主要原料的保温隔热制品主要有：沥青玻璃棉毡和酚醛玻璃棉板，以及各种玻璃毡、玻璃毯等。通常用于房屋建筑屋面和墙体保温层。GB/T 17795-2008 建筑绝热用玻璃棉制品陶瓷纤维又名硅酸铝纤维，采用氧化硅、氧化铝为原料，经高温熔融、喷吹制成，纤维直径在2-4m,表观密度为140-190kg/m3,导热系数0.044-0.049W/(m K),最高使用温度1100-1350C。因其主要成分之一是氧化铝，而氧化铝又是瓷器的主要成分，所以被叫做陶瓷纤维。添加氧化锆或氧化铬，可以使陶瓷纤维的使用温度进一步提高。陶瓷纤维可被制成毡、毯、纸、绳，用于电力、石油、冶金、
35、化工、陶瓷等工业窑炉的高温绝热密闭。GB/T 3003-2006 耐火材料陶瓷纤维及制品2.3.1.3 多孔保温隔热材料轻骨料混凝土以发泡多孔颗粒为骨料的混凝土。它具有重量轻，保温性能好的特点。既可用于保温也可用于减轻重量。用来拌制具有轻骨料混凝土的水泥有硅酸盐水泥、矾土水泥和纯铝酸盐水泥等。所用轻质骨料有膨胀珍珠岩、膨胀蛭石、陶粒等。JGJ 122006 轻骨料混凝土结构技术规程由于轻骨料种类繁多，故混凝土常以轻骨料的种类命名。例如，粉煤灰陶粒混凝土、粘土陶粒混凝土、页岩陶粒混凝土。当轻骨料混凝土体积质量为1000kgm3时，热导率为0.2WmK，当体积质量为1400和1800kgm3时，相
36、应为0.42和0.75WmK。轻骨料混凝土目前尚无象普通混凝土那样的强度计算公式。现在只有参考普通配合比设计，考虑轻骨料某些特点，由实验试配来确定。水泥标号应与混凝土标号相适应(C25以下的混凝土宜选用32.5MPa水泥；C30以上者，水泥标号最好不低于32.5MPa)，还应根据混凝土强度等级和体积质量选用轻骨料。为了保证轻骨料混凝土耐久性和防止体积质量过大及其它不利影响，水泥用量最少不得低于200kgm3，最多不得超过550kgm3。轻骨料混凝土的密度等级结构轻骨料混凝土的强度标准值多孔混凝土具有大量均匀分布、直径小于2毫米的封闭气孔的轻质混凝土称为多孔混凝土。多孔混凝土主要有泡沫混凝土和加
37、气混凝土。泡沫混凝土是用水泥或加入混合材料与水制成的浆再与以泡沫剂制成的泡沫拌和后硬化而成的多孔轻质材料。其中气孔体积可达85，体积质量在300-500kgm3。自然养护强度较低，蒸养可以提高强度，若再掺一些工业废料如粉煤灰、炉渣、矿渣等还可以节省水泥。常用松香泡沫剂、高分子复合泡沫剂、动物蛋白泡沫剂。JGJT341-2014 泡沫混凝土应用技术规程JGJT341-2014 泡沫混凝土应用技术规程加气混凝土是利用化学方法在泥料中产生气体而制得。产生气体的方法：加金属粉末（铝粉膏 1g铝产生1.24 l氢气）、白云石(或方解石)与酸反应产生氢气或二氧化碳，双氧水分解，碳化钙加水产生乙炔等。表2.
38、18 蒸压加气混凝土砌块的强度级别表2.19 蒸压加气混凝土砌块的干缩、抗冻性和导热系数微孔硅酸钙微孔硅酸钙制品由硬硅钙石型水化物，增强纤维等原料混合，经模压高温蒸养工艺制成瓦块或板；产品具有耐热度高。绝热性能好，强度高、耐久性好、无腐蚀、无污染等优点。微孔硅酸钙是一种新型保温材料，它具有容重轻导热系数低、抗折、抗压强度高、耐热性好、无毒不燃、可锯切、易加工、不腐蚀管道和设备等优点，是目前最受电力、石油、化工、冶金等部门欢迎的新型硬质保温材料。微孔硅酸钙制品使用在化工设备和工艺管道的保温，保温施工方便，效果良好，特别使用在工业炉和高温反应器的保温上，使用性能比较稳定。泡沫玻璃用玻璃细粉和发泡剂
39、(石灰石、碳化钙和焦炭)经粉磨、混合、装模、燃烧(800左右)而得到的多孔材料称为泡沫玻璃。泡沫玻璃是一种粗糙多孔分散体系，气孔率达80-95，气孔直径为0.1-5mm。其中吸声泡沫玻璃为50%以上开孔气泡，绝热泡沫玻璃为75%以上的闭孔气泡，制品密度为160-220千克/立方米。在泡沫玻璃的气相中所含气体可为：二氧化碳、一氧化碳、水蒸气、硫化氢、氧气、氮气等。泡沫玻璃具有导热系数小、抗压强度高、抗冻性好、耐久性好，并且对水分、蒸汽和气体具有不渗透性，还容易进行机械加工，可锯、钻、车及打钉等，是一种高级保温隔热材料。JC/T 647-2014泡沫玻璃绝热制品泡沫玻璃的最高使用温度一般为：普通泡
40、沫玻璃300-400，无碱泡沫玻璃800-1000。泡沫玻璃作为热绝缘材料在建筑上主要用于保温墙体、地板、天花板及屋顶保温。可用于寒冷地区建筑低层的建筑物。此外还有某些保温绝热玻璃。2.3.2 有机保温隔热材料2.3.2.1 泡沫塑料泡沫塑料是高分子化合物或聚合物的一种，以各种树脂为基料，加入各种辅助料经加热发泡制得的轻质保温材料。泡沫塑料制造时用发泡法。发泡法分为机械发泡、物理发泡和化学发泡三类。聚苯乙烯泡沫塑料是用低沸点液体的可发性聚苯乙烯树脂与适量的发泡剂(如碳酸氢钠)经预发泡后，再放在模具中挤出成型。其结构是由表皮层和中心层构成的蜂窝状结构。表皮层不含气孔，而中心层含大量微细封闭气孔。
41、孔隙率可达98。聚苯乙烯泡沫塑料具有质轻、保温、吸音、防震、吸水性小、耐低温性能好等特点，并且有较强恢复变形的能力。聚苯乙烯泡沫塑料对水、海水、弱酸、弱碱、植物油、醇类都相当稳定。GB/T 10801.2-2002绝热用挤塑聚苯乙烯泡沫塑料（XPS）聚苯乙烯泡沫塑料包括硬质、软质及纸状等几种类型。其表观密度极小，可至0.15gcm3。有优良的绝热性能，及很好的柔性和弹性，是性能优良的绝热缓冲材料。是目前使用最多的一种缓冲材料。在外墙保温中占有率很高。聚苯乙烯泡沫塑料的缺点是高温下易软化变形，安全使用温度为70，最高使用温度为90，最低使用温度为-150。其本身可燃、可溶于苯、酯、酮等有机溶剂。
42、聚氨酯泡沫塑料是以聚醚树脂或聚酯树脂为基料与适量的甲苯二异氰酸酯、水、催化剂、泡沫稳定剂等混合，发泡（异氰酸酯与水反应生成二氧化碳）成型的泡沫材料。由于生产工艺不同可分为硬质和软质两类，硬质泡沫塑料的制造方法通常采用两段法，即先用羟基树脂和异氰酯反应形成预聚体，然后再加入发泡剂、催化剂等进一步混合、反应、发泡，制造过程既可以在工厂内进行，也可在施工现场进行，可采用注入发泡法或喷雾发泡工艺。软质泡沫塑料的制造方法有平板发泡法和模型发泡法。硬质聚氨酯泡沫塑料中气孔绝大多数为封闭孔(90以上)，吸水率低，导热系数小，机械强度较高。具有十分优良的隔音性能和隔热性能。软质聚氨酯泡沫塑料具有开口的微孔结构
43、，一般用作吸音材料和软垫材料，也可和沥青制成嵌缝材料和管子。聚氨酯泡沫塑料的导热系数受使用温度影响而改变，并且与其泡沫中气体种类有关。聚氨酯泡沫塑料在200左右软化，250分解。聚氨酯本身可燃，不宜用在防火要求高的地方。聚氨酯泡沫塑料耐蚀能力强，可耐碱和稀酸的腐蚀，并且耐油，但不耐浓的强酸腐蚀。在建筑上可用作保温、隔热、吸声、防震、吸尘、吸油、吸水等材料。图2.3 喷涂硬泡聚氨酯基础施工工艺流程聚氯乙烯泡沫塑料是以聚氯乙烯与适量的化学发泡剂、稳定剂、溶剂等，经过捏合、球磨、模塑、发泡而制成的一种闭孔型的泡沫材料。按形态分为硬质泡沫塑料和软质泡沫塑料。制造方法有发泡分解法、溶剂分散法和气体混入法
44、。聚氯乙烯泡沫塑料质轻、保温隔热、吸声、防震性能好、吸水性小、耐酸碱、耐油好、不燃烧。高温下分解产生的气体不燃烧，是一种自熄性材料，适用于防火要求高的地方。由于含有许多完全封闭的孤立的气体所以吸水性、透水性和透气性都非常小，适用于潮湿环境下使用；并且强度和刚度很高，耐冲击和震动。价格较为昂贵。制品一般为板材，常用来作为屋面、楼板、隔板和墙体等的隔热材料，以及夹层墙板的芯材。酚醛泡沫塑料酚醛树脂可采用机械或化学发泡法制得发泡体。机械发泡制得的泡沫酚醛塑料的气孔多为连续、开口气孔，因而导热系数较大，吸水率也较高；而化学发泡法所制得的泡沫酚醛塑料的气孔多为封闭气孔，所以吸水率低，导热系数也较小。泡沫
45、酚醛的耐热、耐冻性能良好，使用温度范围在-150150。泡沫酚醛低温下强度要高于常温下强度，恢复到常温时，强度又降低，即使反复变化也不会产生裂纹。并且泡沫酚醛塑料长期暴露在阳光下，也未见明显的老化现象，强度反而有所增加。泡沫酚醛除了不耐强酸外，抵抗其他无机酸、有机酸的能力较强，强有机溶剂可使其软化。泡沫酚醛不易燃，火源移去后，火焰自熄。由于泡沫酚醛塑料具省上述良好的性能，且易于加工，因而广泛应用于工业、建筑业。脲醛泡沫塑料以尿素和甲醛聚合而得到的树脂为脲醛树脂。脲醛树脂很容易发泡，将树脂液与发泡剂混合、发泡、固化即可得脲醛泡沫塑料。脲醛泡沫塑料又称氨基泡沫塑料。脲醛泡沫塑料外观洁白、质轻，价格
46、也比较低廉。其表现密度一般在0.01-0.015gcm3范围内。属于闭孔型硬质泡沫塑料。但其内部气孔有一部分为部分连通的开口气孔，因而吸水性强，机械强度也较低。脲醛泡沫塑料耐冷热性能良好，不易燃，在100下可长期使用性能不变，但120以上发生显著收缩。可在-150-200超低温下长期使用。由于发泡工艺简单，施工时常采用现场发泡工艺。可将树脂液、发泡剂、硬化剂混合后注入建筑结构空腔内或空心墙体中，发泡硬化后就形成泡沫塑料隔热层。脲醛泡沫塑料对大多数有机溶剂有较好的抗蚀能力，但不能抵抗无机酸、碱及有机酸的侵蚀，施工时应注意。2.3.2.2 碳化软木板以一种软木橡树的外皮为原料，经适当破碎后再在模型
47、中成型，在300左右热处理而成，加热方式一般为过热蒸气加热。由于软木树皮层中含有无数树脂包含的气泡，所以是最理想的保温、绝热、吸声材料，且具有不透水、无味、无臭、无毒等特性，并且有弹性，柔和耐用，不起火焰只能阴燃。树皮的品种对碳化软木板的性能影响很大。一次皮和二次皮的配合比对表观密度、导热系数和强度有很大影响。当一次、二次皮比例为60：40时，所得制品的导热系数最小；当一次、二次皮比例为75：25时，所得制品的强度最大。其导热系数一般为0.044-0.079WmK。优良品质的为0.037WmK。2.3.2.3 纤维板又名密度板，是以木质纤维或其他植物素纤维为原料，施加脲醛树脂或其他适用的胶粘剂
48、制成的人造板。纤维板按用途及其性质可分为硬质纤维板和软质纤维板。硬质纤维板质地坚固质密而且强度较高，一般用作壁板、箱板、混凝土模板等。软质纤维板，质地较软且较轻，一般用于吸热、吸音。制造方法有湿法和干法两种，后者成本较高，制品的质量也较低。纤维板的热传导性能与表观密度及湿度有关，表现密度增大，板的热传导性也增大，当表现密度超过1gcm3时，其热传导性能几乎与本材相同。软质纤维板质轻多孔，是一种良好的保温绝热材料。它的导热系统随其含水率和温度的上升而上升。纤维板经防火处理后，可具有良好的防火性能。但会影响它的物理力学性能。纤维板在建筑上用途广泛，可用于墙壁、地板、屋顶等。GB/T 11718-2
49、009 中密度纤维板GB/T 31765-2015 高密度纤维板2.3.2.4 硬质泡沫橡胶硬质泡沫橡胶用化学发泡法制成。特点是导热系数小而强度大。硬质泡沫橡胶的表观密度在0.0640.12gcm3之间。表观密度愈小，保温性能愈好，但强度越低。抗碱和盐的侵蚀能力较强，但强的无机酸及有机酸对它有侵蚀作用。不溶于醇等低级溶剂，但易被某些高级有机溶剂软化溶解。为热塑性材料，耐热性不好。在65左右开始软化，高于100开始分解，230下熔化。硬质泡沫橡胶有良好的低温性能，低温下强度较高且较好的体积稳定性，因而是一种较好的保冷材料。2.4 建筑围护结构的保温性能设计依据基本假设设计中采用阴寒天气作为不利条
50、件来考虑。把通过建筑围护结构的传热过程看作是在稳定条件下进行。对通过围护结构的实体材料层的传热过程按导热考虑。夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准（JGJ 134-2010）夏热冬暖地区居住建筑节能设计标准（JGJ 75-2003）严寒和寒冷地区居住建筑节能设计标准（JGJ26-2010）山东省公共建筑节能设计标准（DBJ14-36-2006）民用建筑热工设计规范（GB 50176-1993）2.4.1 热流量公式(i-e)AtQ()AteQ=i(i e)FZQR=热阻物理意义，围护结构内外表面温差为1C，使1J热量通过1m2面积的围护结构所需的时间。图2.4 热量通过围护结构的传热过程传热系数：
