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保温材料在墙体中的应用

   2010-08-07 35280
当前建筑物外贴面砖的做法还十分普遍,原因有二:一是当前城市环境欠佳,空气污染较为严重,与涂料做法相比,面砖也比涂料强,既耐久又美观。二是很多开发商认为贴面砖的房子显得档次高、好卖。,生态建`C)lv3D ^HNTopEnergy建筑节能&绿色建筑论坛但当前建筑外墙的趋势是向外保温方向发展,尤其寒冷和严寒地区,在外保温贴面砖涉及到安全问题应十分慎重。而建设部即将出台的外保温行业标装以及北京2002年出台的四种外保温地方标准中均没有在外保温直接贴面砖的法规,因此,从这些文件中可以看出,它们对保温层上贴面砖持慎重态度,由此可见:

1)外墙外保温原则上不得直接在保温层上粘贴面砖,事实上不管粘面砖的胶多好,保温材料强度多高,检验结果证明,一般保温材料均不可能符合国家行标的粘结强度标准,如测试聚苯板的抗拉强度仅为0.1Mpa,干密度为30kg/詄的发泡聚氨酯或挤塑聚苯板最高也不会超过0.3Mpa左右。

2如果要在外保温贴面砖目前以专一的做法即北京地方标准《外墙外保温技术规程》DBJ/J01-66-2002,即现浇混凝土模板内置带钢丝网架的外保温体系,其所以能贴面砖,是由于采取了一种特殊的构造做法,其原则是在保温板的外侧设置了与保温层结合良好、有一定厚度、有较高渗度的配筋水泥砂浆,加强层是由强度为M10的抗裂砂浆,内配40×402低碳冷拔钢丝,并与穿过保温板的2.5镀锌钢丝相点焊,而这一砂浆加强层通过斜丝和附加锚固筋与主体结构(钢筋混凝土墙)相连结,面砖的重量由加强层来承担,保温层不参与受力工作。www.topenergy.orgC;k[,E$?*E
  实践证明这一体系面砖的平均粘结强度均在0.65Mpa以上,所以只要粘贴面砖的,质量良好,加强层有足够的强度,在这种外保温体系中允许粘贴面砖是有根据的。在其它一些外保温体系中,也在探索贴面砖的可能性,基本上都遵循这一原则,当然加强层的用材除配筋水泥砂浆外,也可采用其它加强材料,如"面砖-聚氨酯一体化保温板"的加强层采用的是高密度聚氨酯。

3为安全起见,在工程完工后,在面砖墙面上一定要进行粘结强度检验,根据中华人民共和国行业标准《建筑工程饰面砖粘结强度检验标准》JGJ110-97,、平均粘结强度应不小于0.4Mpa-0.6Mpa,这一标准不适用于面砖直接粘在保温层的粘结强度检验标准,在本标准的第2.6条对"粘结强度"的界定是:"饰面层与粘结层界面,粘结层自身、粘结层与找平层界面,找平层出不穷自身,找平层与基体墙面上要位面积上所承重的粘结力。"是面对一粘结层-找平层基体墙之间的关系,其中没有保温层。而有网体系则完全不同,如将加强度现作为找平层(实际上它的强度由于配筋而大大高于一般找平层),而它与基体墙的"粘结"是靠每平方米2002.5的钢丝和每平方米3根覬6拉结筋,与保温层的强度,毫无关系,所以采用行标来检验有网体系的粘结强度,只要检验:面砖-粘结层-加强层三者之间强度。

(4)如果在某些特殊部位非要在保温层上粘贴面砖不少,如建筑物的首层墙面有抗撞击要求,允许局部粘贴面砖,其高度限制距室外地面六米处,且在保温层表面应被复两层耐碱网格布。综上所述可以得出如下结论:

至今还没有允许在保温层上直接粘贴面砖的有关法规或标准。

从构造设计上看,直接在玻纤网布复合抹灰砂浆的无网聚苯板外保温外面粘贴面砖是不合理的。

一方面,从受力状况看,应用于外保温的聚苯板的通常采用点粘法,粘结面积35%左右,而聚苯板本身具有受力变形的特性,由聚苯板直接承受面砖饰面层(包括粘结砂浆)荷载,必然会发生徐变,短期或许不会发生严重事故,但长期的变形将导致受力的失衡从而引发开裂甚至脱落。

另一方面,从抗风压性上看,粘贴聚苯板外保温体系存在空腔,抗风压尤其是抗负风压的性能差,会出现在刮大风时聚苯板刮落事件。

第三,从防火性能上看,体系本身就存在整体连通的空气层,火灾是很快形成“引火通道”是火灾迅速蔓延。聚苯板外墙外保温体系在高温辐射下很快收缩、熔结,在明火状态下燃烧,即在火灾发生时,聚苯板外墙外保温体系将很快遭到破坏。从这个意义上说,在聚苯板外保温体系面层粘贴面砖的做法是非常危险的,火灾状态下聚苯板在受热后严重变形,使面砖层丧失依托,引起面砖层整体脱落造成人员伤害。

3.5.3聚苯板与墙体一次浇注成型

该技术是在混凝土框—剪体系中将聚苯板内置于建筑模板内,在即将浇注的墙体外侧,然后浇注混凝土,混凝土与聚苯板一次浇注成型为复合墙体。该技术解决了外挂式外保温的主要问题,其优势是很明显的。由于外墙主体与保温层一次成活,工效提高,工期大大缩短,且施工人员的安全性得到了保证。而且在冬季施工时,聚苯板起保温的作用,可减少外围围护保温措施。但在浇注混凝土时要注意均匀、连续浇注,否则由于混凝土侧压力的影响会造成聚苯板在拆模后出现变形和错茬,影响后序施工。

其中内置的聚苯板可以是双面钢丝网的,也可以是单面钢丝网的。双面钢丝网聚苯板与混凝土的连接,主要是依靠内侧钢丝网架与墙体外侧配筋相绑扎及混凝土与聚苯板的粘接力,其结合性能良好,具有较高的安全度。单面钢丝网聚苯板与混凝土的连接,主要依靠混凝土与聚苯板的粘接力以及斜插钢筋、L型钢等与混凝土墙体的锚固力,结合性能也较好。与双钢丝网相比较,单面钢丝网技术因取消了内侧钢丝网和安装保温板前的板外侧抹灰,节省了工时和材料。

其造价可降低10%左右。

但此两种做法都采用了钢丝网架,造价较高,且钢材是热的良导体,直接传热,会降低墙体的保温效果。

对混凝土与无网架聚苯板一次成型复合墙体进行试验研究结果表明,在混凝土中水泥浆量合适的条件下,直接利用混凝土作为粘接剂来粘贴聚苯板,是完全可能的。对聚苯板的背面进行处理之后,其与混凝土的粘接力进一步提高(其平均粘接强度可以达到0.07Mpa,而且破坏均发生在聚苯板内)。此技术取消了钢丝网架,其保温性能提高,而且板的成本再次降低。在经过对其长期耐久性论证之后,工程中可以推广使用。

3.5.4聚苯颗粒保温料浆外墙保温

将废弃的聚苯乙烯塑料(简称为EPS)加工破碎成为0.5~4mm的颗粒,作为轻集料来配制保温砂浆。该技术包含保温层、抗裂防护层和抗渗保护面层(或是面层防渗抗裂二合一砂浆层)。其中ZL胶粉聚苯颗粒保温材料及技术在1998年就被建设部列为国家级工法。这种工法是目前被广泛认可的外墙保温技术。

该施工技术简便,可以减少劳动强度,提高工作效率;不受结构质量差异的影响,对有缺陷的墙体施工时墙面不需修补找平,直接用保温料浆找补即可,避免了别的保温施工技术因找平抹灰过厚而脱落的现象。同时该技术解决了外墙保温工程中因使用条件恶劣造成界面层易脱粘空鼓、面层易开裂等问题,从而实现外墙外保温技术的重要突破。与别的外保温相比较,在达到同样保温效果的情况下,其成本较低,可降低房屋建筑造价。例如与聚苯板外保温相比较,每平方米可降低25元左右。

此外,节能保温墙体技术中还有将墙体做成夹层,把珍珠岩、木屑、矿棉、玻璃棉、聚苯乙烯泡沫塑料、聚氨酯泡沫塑料(也可以现场发泡)等填入夹层中,形成保温层。

 

3.5.5保温涂料


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zwww.topenergy.org保温(隔热、绝热)涂料综合了涂料及保温材料的双重特点,干燥后形成有一定强度及弹性的保温层。与传统保温材料(制品)相比,其优点在于:

(1)导热系数低,保温效果显著;

(2)可与基层全面黏结,整体性强,特别适用于其它保温材料难以解决的异型设备保温;

(3)质轻、层薄,建筑内保温用相对提高了住宅的使用面积;

(4)阻燃性好,环保性强;

(5)施工相对简单,可采用人工涂抹的方式进行;

(6)材料生产工艺简单,能耗低。   www.topenergy.orgQ;Tc6w%Y
   
有关专家指出,随着当今涂料技术的发展,保温涂料技术日臻成熟,完全由涂刷保温涂料代替做保温层的办法已经开始进入实用阶段,将改变传统的保温保冷方式。

3.2.4.1 保温涂料研究现状 

复合硅酸盐保温涂料是当前应用最广泛的保温涂料。VbpZ)x v
   
这类保温涂料最初以松解过的海泡石作为主要原料,以水玻璃为主要黏结剂。后来除海泡石外,还加入大量的膨胀珍珠岩、膨胀蛭石、漂珠、粉煤灰、硅藻土、石棉、玻璃棉、矿棉、硅酸铝纤维等;所用黏结剂也由单一的水玻璃发展为石膏(常温)、水泥(常温)、高铝水泥(中温)、硅溶胶(高温)等复合使用。此外,还通过加入各种外加剂来改善涂料性能,如流动性、硬化性、憎水性、耐高温性、反射性等。经过机械打浆、发泡、搅拌等工艺制成膏状保温涂料(参考配方见表)www.topenergy.org~,b
              复合硅酸盐保温涂料参考生产配方

原材料    无机纤维   轻质骨料   增稠剂   助剂   黏结剂       /G-r2Mv7C8Q

用量/kg   30100     70~120    510     适量    615   600750

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b;S9|/E?.i;R节能,建筑节能,绿色建筑,节能建筑,生态建筑,可持续建筑,建筑能耗,建筑能源    我国有上百家研究单位和企业进行过复合硅酸盐保温涂料的研究工作,大部分研究工作相互独立进行,因而所用配方、生产工艺、施工方法及产品性能也各式各样。近20年来,发表的该类论文有上百篇,申请该类专利的也有50多项。国家质量技术监督局于1-9985月发布了硅酸盐复合绝热涂料国家标准(GB/T 17371-1998),这就为复合硅酸盐保温涂料的生产和应用提供了一个可供参照的技术标准。
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建筑节能,绿色建筑,节能建筑,生态建筑,可持续建筑,建筑能耗,建筑能源    受历史和社会经济条件等因素的影响,成本较低的复合硅酸盐保温涂料在我国发展很快,达到世界先进水平,但其主要用作工业保温涂料,如高温管道保温,或者锅炉、窑炉等的外壳保温。www.topenergy.orgkH3Q/v4R7n        G
   
随着人民生活水准的提高和我国对于建筑物保温节能工作的政策性指导,保温涂料将会更多地用于建筑物内墙的保温隔热。近年来,复合硅酸盐保温涂料用于建筑内保温得到了逐步的认可和较大面积的使用,但仍存在着尚待解决的问题和自身材料结构带来的缺陷。主要表现为:

(1)干燥周期长,施工受季节和气候影响大;

(2)抗冲击能力弱;

(3)干燥收缩大,吸湿率大;

(4)对墙体的黏结强度偏低,施工不当易造成大面积空鼓现象;

(5)装饰性有待于进一步改善,等等。因此,应充分利用我国在这方面所取得的技术优势,花大力气提高此类涂料的综合性能,使之用于建筑隔热保温。

3.2.4.2  国内外最新研究动态

热传递是通过对流、辐射及分子振动热传导三种途径来实现的。对于保温涂料而言,(固体)热传导主要由保温涂料中的固体部分来完成;热对流则主要由保温涂料中的空气来完成;热辐射的传递不需要任何介质。因此要获得良好的隔热保温效果,首先要在保持足够机械强度的同时,材料的体积密度要极端的小;其次要将空气的对流减弱到极限;再次要通过近于无穷多的界面和通过材料的改性使热辐射经反射、散射和吸收而降到最低。   

为了获得性能更好的保温涂料,国内外工作者进行了大量的研究,主要根据上述隔热机理,对主要原材料的品种和性能作了很大的改进。

1、无机隔热反射墙体涂料T

国内外涂料及涂层技术发展很快,并不断更新换代,无机建筑涂料,特别是无机隔热反射建筑涂料是发展方向之一。


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sV]+_A;z iTopEnergy建筑节能&绿色建筑论坛目前德国KEIM矿牌涂料是最具代表性的全无机硅酸盐涂料。该涂料涂刷后能渗入墙体基面0.5~2mm深,与墙体的矿物质基地发生化合作用,能形成一层抗碱防酸的硅石,使涂层与墙体牢固地结合。加上该涂料与墙体同属于矿物基质,有相近的热胀冷缩系数,可避免涂层龟裂与剥落,耐候性好,使用寿命可达1015年。该涂料防火阻燃、防尘自洁、无菌类及苔藓滋长、无挥发物、无毒环保、永不褪色、适用范围广。

Q?-Z&nk2H-{:pwww.topenergy.org2 薄层隔热反射涂料

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选择耐候性好、韧性好、耐温较高、成膜性好的基料,加入轻质、孔隙率高、热绝缘系数大的绝及反射率高、表面光洁的热反射填料,并辅以合适的分散剂、阻燃剂、流平剂、成膜助剂等,研制成的薄层隔热反射涂料的热反射率可达85%以上,可用于成品油罐及低温容器的隔热保温,还可与多孔材料复合构成低辐射传热结构。因其防水好、韧性好,可集防水、保温、外护于一体,简化施工工艺,降低成本。

c6Qs-k.H^节能,建筑节能,绿色建筑,节能建筑,生态建筑,可持续建筑,建筑能耗,建筑能源3 水性反射隔热涂料 (q'e3Zy-n$v
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节能,建筑节能,绿色建筑,节能建筑,生态建筑,可持续建筑,建筑能耗,建筑能源 

反射隔热涂料是在铝基反光隔热涂料的基础上发展而来的,通过选择合适的树脂、金属或金属氧化物颜填料及生产工艺,制得高反射率的涂层,反射太阳热以达到隔热的目的。由于金属薄片在溶剂型涂料中能够较长时间稳定存在,而在水性体系中则不能,因此大多数反射隔热涂料为溶剂体系。但水性化是涂料的发展趋势和必然归宿,因此将金属薄片进行特殊处理或不采用金属薄片的水性反射隔热涂料已成为国内外隔热涂料研究的热点之一。

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节能,建筑节能,绿色建筑,节能建筑,生态建筑,可持续建筑,建筑能耗,建筑能源

 

 

 

 

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R$k.G2~0A4、辐射隔热涂料

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T"[&`节能,建筑节能,绿色建筑,节能建筑,生态建筑,可持续建筑,建筑能耗,建筑能源通过辐射的形式把建筑物吸收的日照光线和热量以一定的波长反射到空气中,从而达到良好隔热降温效果的涂料称为辐射隔热涂料。此类涂料的关键技术是制备具有高热发射率的涂料组分。研究表明,多种金属氧化物如Fe203Mn02C0203CuO等掺杂形成的具有反型尖晶石结构的物质具有热发射率高的特点,因而广泛用作隔热节能涂料的填料。

T4X0S"M1h"rp建筑节能,绿色建筑,节能建筑,生态建筑,可持续建筑,建筑能耗,建筑能源P
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节能,建筑节能,绿色建筑,节能建筑,生态建筑,可持续建筑,建筑能耗,建筑能源5、真空绝热保温涂料

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ATopEnergy建筑节能&绿色建筑论坛真空状态能使分子振动热传导和对流传导两种方式完全消失,因此采用真空状填料制备性能优良的保温涂料成为当前研究的另一个热点.   它与墙体、金属、木质品等基体有着较强的附着力,直接在基体表面涂抹0.3mm左右,即可达到隔热保温的目的。经测试,上百万真空陶瓷微珠在波长500-2500nm波长范围内对阳光的反射率平均达到86%。可变化的透气性也是这种新兴涂料的重要特点。由于微珠陶瓷球体的间距随空气湿度加大而增加,整个体系的间距随之增大,反之湿度小于50%时,它对水蒸气则具有密封性。这种涂料过去仅限于在航天产品上使用。近年来,发达国家先后将其应用到了民用建筑和工业设施。其在化工行业的液体贮罐、罐车隔热以及各种生产设备的表面防腐等方面具有市场潜力。业内人士认为,该涂料既是盾,更是矛,将刺激中国高科技、高品质涂料市场的发展。

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6、纳米孔超级绝热技术在保温领域的应用
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i(T‑Gwww.topenergy.org
   
早在1992年美国学者Hunt,A.J.等在国际材料工程大会上就提出了超级绝热材料(Supper lnsulator)的概念。近几年,国外超级绝热保温材料发展明显加快,已成为有关绝热保温技术国际研讨会上关注的重点之一。"纳米孔超级绝热材料"的概念在我国的提出只是近两年的事情。;V


G0a‑k'WT6up8|建筑节能,绿色建筑,节能建筑,生态建筑,可持续建筑,建筑能耗,建筑能源

 

20世纪40年代,美国MONSTANTO公司的Samuel Kisder将纳米孔结构模型首先在气凝胶材料上变成现实,成功制造了纳米。孔型的硅气凝胶。在20世纪70年代初期,MONSANTO公司把这种硅气凝胶制成粉状材料,一直以Santocd ASantocel C的品牌用于绝热浇注料。后来,为了节约生产成本,又采用了焚烧工艺生产类似的硅气凝胶。

初期的纳米孔绝热产品一直是以粉状材料供货,直到20世纪50年代才有美国TOHNS-MANVILLE公司将此材料与石棉纤维、有机树脂等混合制成名为Min-K的块状材料,应用于航天及核能等领域。

近几年来,保温材料行业界对纳米孔绝热产品越来越关注,Kistler工艺也在不断的改进和完善,产品成本也有了明显的下降,应用范围也有了很大的发展。尽管如此,目前价格因素仍然是限制其大规模应用的主要障碍。因此,降低生产成本,是今后研发工作的主要方向之一。到目前为止,纳米孔绝热材料的最高使用温度在1050左右,因此,开发使用温度高于1050的纳米孔绝热材料也是今后的科研任务之一。纳米孔超级绝热材料是建立在低密度和超级细孔(小于50nm)结构基础上的,从理论上说其导热系数可趋近于0。因此,采用纳米孔原料获得比静止空气导热系数(0.023 W/m·K)更小的涂膜是完全可能的。这既是机遇,也是挑战。

3.2.4.‑|VO,Z T4M K建筑节能,绿色建筑,节能建筑,生态建筑,可持续建筑,建筑能耗,建筑能源4  保温涂料主要发展方向

 (1)现有产品及技术的改进提高。提高产品性能,扩大品种规格,降低成本,以满足不同用户的需要。如复合硅酸盐保温涂料应向快速固化、憎水、提高黏结强度、降低密度、负温施工、降低成本和用于建筑节能等方向发展。

 (2)研制生产复合型多功能保温涂料。一种保温效果良好的涂料往往是两种或多种隔热机理同时起作用的结果。各种保温涂料各有其优点,因此可考虑将它们综合起来,充分发挥各自的特点,进行优势互补,研制出性能优良的复合型保温涂料。不同使用条件对保温涂料会有一些特殊的要求,研制耐高温、保冷、防水、防火、防腐蚀、抗氧化、抗辐射、减振等多种功能结合的涂层,将更具吸引力和竞争力。K[1]v'E%asaTopEnergy建筑节能&绿色建筑论坛   

(3)大力发展建筑保温涂料及相关技术。国外建筑节能用绝热材料占绝热材料总量的比重大,如美国从1987年以来建筑用绝热材料占所有绝热材料的81%左右。我国能源消耗中,建筑能耗大约占全国能源消耗总量的1/4,而建筑用绝热材料仅占总量的11%左右,可见建筑节能潜力很大。有关部门已作出一系列规定,并有了相关的标准规范,不少城市开展了节能住宅推广工作,有力地促进了建筑节能技术的发展         Vg.D2b-h([XTopEnergy建筑节能&绿色建筑论坛

(4)积极开发新型保温涂料及相关技术。如低辐射传热涂料,高效薄层隔热防腐一体化涂料,真空绝热涂料等的研制。含有纳米或亚纳米微孔结构的涂膜及采用纳米材料制得的涂膜将是下一阶段保温涂料发展的热点之一。作为一种最具有市场应用潜力的新兴科学技术,纳米技术的发展为保温涂料的研究提供了前所未有的机遇和可能性w;Twm]_?]kowww.topenergy.org   

(5)注重环保,利用"三废"开发保温涂料。环保越来越引起世界各国的重视,保温涂料的研制应沿循涂料发展的潮流,向水性、环保的方向发展,避免使用有关环保法规中禁用的有害物质。不少厂家的"三废"已成为阻碍企业发展的重要问题,而"三废"中有不少可以利用的成分,完全可以用来开发保温涂料,部分或全部代替某种原材料,可降低成本,改善环境。

 
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