建筑用絕熱材料分析(解讀有機(jī)與無機(jī)之爭)

絕熱資料絕熱資料定義：控制室內(nèi)熱量外流的資料叫做保溫資料，防止熱量進(jìn)入室內(nèi)的資料叫做隔熱資料。保溫、隔熱資料統(tǒng)稱為絕熱資料。作用：用于減少建筑物與外界環(huán)境之間的熱量交換，它的利用很大程度上影響了建筑物能源耗費(fèi)的多少。21資料的熱學(xué)性質(zhì)根本概念〔1〕導(dǎo)熱性：指資料傳送熱量的才干?！?〕導(dǎo)熱系數(shù)：表示資料的導(dǎo)熱才干目的。物理意義：在穩(wěn)定傳熱條件下，當(dāng)資料層單位厚度內(nèi)的溫差為1℃時，在1s內(nèi)經(jīng)過1m2外表積的熱量。資料導(dǎo)熱系數(shù)越大，導(dǎo)熱性能越好。工程上將導(dǎo)熱系數(shù)λ<0.23w/(m?K)的資料稱為絕熱資料3影響資料導(dǎo)熱系數(shù)的要素影響資料保溫性能的主要要素是導(dǎo)熱系數(shù)的大小，導(dǎo)熱系數(shù)愈小，保溫性能愈好。資料的導(dǎo)熱性能受以下要素影響：〔1〕資料的性質(zhì)〔2〕資料的表觀密度與孔隙率〔3〕資料的環(huán)境與溫度〔4〕資料的含水量

〔5〕資料的熱流量4〔１〕資料的性質(zhì)。不同的資料其導(dǎo)熱系數(shù)是不同的，普通說來，導(dǎo)熱系數(shù)值以金屬最大，非金屬次之，液體較小，而氣體更小〔即：金屬資料＞無機(jī)非金屬資料＞有機(jī)資料〕對于同一種資料，內(nèi)部構(gòu)造不同，導(dǎo)熱系數(shù)也差別很大。普通結(jié)晶構(gòu)造的為最大，微晶體構(gòu)造的次之，玻璃體構(gòu)造的最小。但對于多孔的絕熱資料來說，由于孔隙率高，氣體〔空氣〕對導(dǎo)熱系數(shù)的影響起著主要作用，而固體部分的構(gòu)造無論是晶態(tài)或玻璃態(tài)對其影響都不大。5典型資料銅：導(dǎo)熱系數(shù)最大靜止空氣：導(dǎo)熱系數(shù)最小(隔熱)導(dǎo)熱系數(shù)小于0.175W／m·K的材料稱為絕熱資料。如：松木(橫紋)、靜止空氣、泡沫塑料等。水：比熱容最大(保溫)6〔２〕表觀密度與孔隙特征。由于資料中固體物質(zhì)的導(dǎo)熱才干比空氣要大得多，故表觀密度小的資料，因其孔隙率大，導(dǎo)熱系數(shù)就小。在孔隙率一樣的條件下，孔隙尺寸愈大，導(dǎo)熱系數(shù)就愈大；相互連通孔隙比封鎖孔隙導(dǎo)熱性要高。對于表觀密度很小的資料，特別是纖維狀資料〔如超細(xì)玻璃纖維〕，當(dāng)其表觀密度低于某一極限值時，導(dǎo)熱系數(shù)反而會增大，這是由于孔隙增大且相互連通的孔隙大大增多，而使對流作用加強(qiáng)的結(jié)果。因此這類資料存在一最正確表觀密度，即在這個表觀密度時導(dǎo)熱系數(shù)最小。7〔3〕溫度。資料的導(dǎo)熱系數(shù)隨溫度的升高而增大，由于溫度升高時，資料固體分子的熱運(yùn)動加強(qiáng)，同時資料孔隙中空氣的導(dǎo)熱和孔壁間的輻射作用也有所添加。但這種影響，當(dāng)溫度在０～50℃范圍內(nèi)時并不顯著，只需對處于高溫或負(fù)溫下的資料，才要思索溫度的影響。8〔4〕含水量。資料吸濕受潮后，其導(dǎo)熱系數(shù)就會增大，這在多孔資料中最為明顯。這是由于當(dāng)資料的孔隙中有了水分〔包括水蒸氣〕后，那么孔隙中蒸汽的分散和水分子的熱傳導(dǎo)將起主要傳熱作用，而水的λ為0.58Ｗ／〔ｍ·Ｋ〕，比空氣的λ=0.029Ｗ／〔ｍ·Ｋ〕大20倍左右。假設(shè)孔隙中的水結(jié)成了冰，那么冰的λ=2.33Ｗ／〔ｍ·Ｋ〕，其結(jié)果使資料的導(dǎo)熱系數(shù)更加增大。故絕熱資料在運(yùn)用時必需留意防水避潮。9〔５〕熱流方向。對于各向異性的資料，如木材等纖維質(zhì)的資料，當(dāng)熱流平行于纖維方向時，熱流遭到阻力小，而熱流垂直于纖維方向時，遭到的阻力就大。10無機(jī)纖維狀絕熱資料指天然或人造的以無機(jī)礦物為根本成分的一類纖維資料，目前主要指巖棉、礦渣棉、玻璃棉以及硅酸鋁棉等一類人造無機(jī)纖維狀資料。巖礦棉包括巖石棉和礦渣棉。礦棉：由高爐硬礦渣、銅礦渣及其它工業(yè)廢渣和焦炭等，另加一些調(diào)整原料(含氧化鈣、氧化硅的原料)，經(jīng)熔融后吹制而成。巖棉：是由天然巖石(玄武巖、輝綠巖等)，經(jīng)熔融后吹制而成。其纖維長，耐久性較礦渣棉更優(yōu)，但本錢稍高。絕熱效果：當(dāng)采用302mm厚磚墻(外墻240+空氣層20+巖面層30+紙面石膏板12mm厚)時，其保溫效果同790mm厚磚墻。一、巖礦棉及其制品性能：熱導(dǎo)率≤0.044,具有質(zhì)輕、吸聲、隔震、不燃、絕熱和電絕緣等性能，運(yùn)用溫度高(巖棉為7000C,礦棉為6000C)，添加運(yùn)用面積,且原料豐富，本錢低。制品：執(zhí)行GB/T11835-2007規(guī)范，①按膠結(jié)料分酚醛樹脂型、水玻璃型巖礦棉等；②按外形可制成巖礦棉板、氈、帶、管殼及吸聲板等；③巖礦棉粒狀棉。一、巖礦棉及其制品運(yùn)用：①用于墻體、屋面、房門和地面等保溫；②用于隔聲、吸聲、隔震資料；③國外多用于制取粒狀棉，以制造裝飾吸聲板，也用作墻面、頂棚、梁柱、窯爐外表等的噴涂，作防火、保溫及裝飾之用。一、巖礦棉及其制品巖礦棉板玻璃棉：以玻璃原料或碎玻璃經(jīng)熔融后拉制、吹制或甩制成的極細(xì)的纖維狀資料。分類：普通棉，長50-150mm，直徑12微米；超細(xì)棉，直徑＜4微米。制品：在玻璃棉中參與一定量的膠粘劑和添加料，經(jīng)固化、切割、貼面等工序可制成各種用途的玻璃棉制品。有玻璃棉、板、氈、管及異形制品；其外表還可粘貼塑料紙、玻璃纖維布、薄氈、鋁箔及牛皮紙等。執(zhí)行絕熱用玻璃棉制品GB/T13350-2021及建筑絕熱用玻璃棉制品GB/T17795-2021規(guī)范。二、玻璃棉及其制品性能：質(zhì)輕、吸聲性好、過濾效率高，不燃、耐腐蝕性好，熱導(dǎo)率0.033～0.05；其熄滅性，無外覆層應(yīng)到達(dá)A級，帶外覆層，視運(yùn)用部位而定。運(yùn)用：①玻璃棉氈、卷氈用于建筑、空調(diào)、冷庫、消音室等的保溫、隔熱、隔聲；②玻璃棉板用于錄音間、冷庫、隧道、房屋等絕熱、隔聲；③玻璃棉裝飾板用于劇場、音樂廳吊頂。特點(diǎn)：其制品吸水性強(qiáng)，不得露天存放、雨天施工。二、玻璃棉及其制品玻璃棉制品又稱耐火纖維，是新型優(yōu)質(zhì)的絕熱資料。性能：質(zhì)輕、絕熱、理化性能穩(wěn)定，耐高溫、耐酸堿、耐腐蝕、熱穩(wěn)定性好、力學(xué)性能和填充性能優(yōu)良；其體積密度，65～160kg/m3，平均運(yùn)用溫度為5000C時，熱導(dǎo)率為0.153～0.178W/(m.K)。分類：分低溫、規(guī)范、高純、高鋁及含鋁型五類，其長期運(yùn)用溫度因Al2O3及雜質(zhì)含量而異，在800～13000C動搖。三、硅酸鋁纖維制品：絕熱用硅酸鋁棉及制品執(zhí)行規(guī)范GB/T16400-2003，有硅酸鋁棉、硅酸鋁棉板、氈、針刺毯、管殼及異形制品。運(yùn)用：因其本錢高，主要用于原子反響堆、工業(yè)窯爐、冶金爐、石油化工反響安裝等的絕熱內(nèi)襯；用作耐熱補(bǔ)強(qiáng)資料和高溫過濾資料。三、硅酸鋁纖維硅酸鋁纖維及制品無機(jī)多孔狀絕熱資料指以低表觀密度的非金屬顆粒狀、粉末狀或短纖維狀資料為集料制成的定型或不定型絕熱資料。包括膨脹珍珠巖及其制品、膨脹蛭石及制品、泡沫砼制品、微孔硅酸鈣制品、泡沫石棉及輕質(zhì)燒結(jié)粘土制品等資料。多孔資料傳熱過程

23孔隙的存在使熱量在固相中的傳熱道路大大添加，從而傳熱速度大為減緩。膨脹珍珠巖：由天然珍珠巖、黑耀巖或松脂巖為原料，經(jīng)破碎、分級、預(yù)熱、高溫焙燒瞬時急劇膨脹(約20倍)而得的蜂窩狀白色或灰白色松散顆料。性能：質(zhì)輕、堆積密度70～250kg/m3，λ=0.06～0.12(隨溫度不同而動搖)，順應(yīng)溫度-200～800度，化學(xué)穩(wěn)定性好，吸濕性小，無毒、無味、防火、吸音；執(zhí)行膨脹珍珠巖絕熱制品GB/T10303-2001規(guī)范。一、膨脹珍珠巖及其制品制品：①不定型品有膨脹珍珠巖散料和涂料；定型品是(以膨脹珍珠巖為骨料、配粘結(jié)劑，經(jīng)攪拌、成型、枯燥、焙燒或養(yǎng)護(hù)制成的有一定外形的膨脹珍珠巖)膠結(jié)制品和燒結(jié)制品,如平板、弧形板、管殼等；②按密度分200、250、350號三級；③按質(zhì)量分優(yōu)等、合格兩級。一、膨脹珍珠巖及其制品運(yùn)用：①散料，主要用作保溫填充料、輕集料及防水、裝飾涂料的填料；②膠結(jié)制品，如石膏珍珠巖、水泥珍珠巖、水玻璃珍珠巖、瀝青珍珠巖、氯氧鎂水泥制品、纖維加強(qiáng)聚合物珍珠巖制品、膨潤土珍珠巖制品及屋面憎水珍珠巖板、纖維石膏珍珠巖吸音板，用于內(nèi)、外墻保溫、裝飾和防水。③燒結(jié)制品，如膨潤土、沸石、珍珠巖燒結(jié)制品等，用于內(nèi)墻保溫資料。一、膨脹珍珠巖及其制品膨脹珍珠巖及制品膨脹珍珠巖及制品膨脹蛭石：以蛭石為原料，經(jīng)烘干、破碎、焙燒，在短時間內(nèi)體積急劇膨脹而成的一種輕質(zhì)粒狀物料。性能：表觀密度小(80～200kg/m3)，強(qiáng)度高，λ=0.047～0.07(隨溫度而動搖)，運(yùn)用溫度1000～1100度，質(zhì)量穩(wěn)定，耐火性強(qiáng)，執(zhí)行膨脹蛭石JC/T441-2021規(guī)范。二、膨脹蛭石及其制品制品：①分有機(jī)、無機(jī)和復(fù)合膠粘劑三大類，如水泥膨脹蛭石制品有磚、板、管殼及其它異形品；②按骨料分單一骨料和多種骨料膨脹蛭石兩類；③按質(zhì)量分優(yōu)等、一等、合格三級。運(yùn)用：主要用于建筑、設(shè)備管道絕熱、隔音、防火；可做成各種絕熱、吸音制品，散料可作絕熱填充料、防火涂料之用。留意：酸性介質(zhì)下不宜運(yùn)用。二、膨脹蛭石及其制品32膨脹蛭石板材膨脹珍珠巖板材微孔硅酸鈣：以粉狀硅質(zhì)資料、石灰、纖維加強(qiáng)資料、助劑和水經(jīng)攪拌、凝膠化、成型、蒸壓養(yǎng)護(hù)、枯燥等工序制成。性能：表觀密度小(100～1000kg/m3)，強(qiáng)度高，λ=0.036～0.224(隨溫度而動搖)，運(yùn)用溫度100～1000度，質(zhì)量穩(wěn)定，耐水性強(qiáng)，無腐蝕、耐用、可鋸可刨、安裝方便。三、微孔硅酸鈣制品：①有纖維加強(qiáng)硅酸鈣、超輕硅酸鈣、高強(qiáng)度硅酸鈣等制品；②按方式分平板、弧形板及管殼三類。以纖維加強(qiáng)硅酸鈣板為主體。運(yùn)用：①纖維加強(qiáng)硅酸鈣板、超輕硅酸鈣，高強(qiáng)，脹縮變形小，用于隔墻板、吊頂作絕熱、隔聲、防火；②高強(qiáng)硅酸鈣用于熱力設(shè)備和管道的支吊。缺陷：吸水性強(qiáng)，需用專門的抹面資料。三、微孔硅酸鈣微孔硅酸鈣制品泡沫石棉：以溫石棉為主料，在陰離子外表活性劑作用下，使石棉纖維充分松解制漿、發(fā)泡成型、枯燥制成的網(wǎng)狀的多孔狀資料。是新型的超輕質(zhì)保溫、隔熱、絕冷、吸聲資料。性能：表觀密度小(20～60kg/m3)，λ=0.046左右，吸聲性強(qiáng)，抗震性好，低溫不脆，高溫?zé)o毒氣釋放。四、泡沫石棉制品：有普通泡沫石棉、彈性泡沫石棉、彈性防水泡沫石棉等類型；還可與其他資料復(fù)合制品。運(yùn)用：用于房屋的保溫、保冷、吸聲、防震。四、泡沫石棉泡沫石棉制品泡沫塑料以各種樹脂為基料，加發(fā)泡劑、催化劑、穩(wěn)定劑及輔料經(jīng)加熱發(fā)泡制成的輕質(zhì)、絕熱、吸聲、防震資料。常用種類包括聚苯乙烯、聚氨酯、聚氯乙烯、聚乙烯泡沫塑料、酚醛樹脂及環(huán)氧樹脂泡沫塑料等資料。膨脹聚苯板(EPS)擠塑聚苯板(XPS)一、聚苯乙烯泡沫塑料也稱模塑聚苯板，是將熟化的預(yù)發(fā)泡聚苯顆粒送入板材成型機(jī)的模腔內(nèi)，再經(jīng)蒸汽穿透加熱，使顆粒粘結(jié)成型而得到的板材制品。性能：表觀密度18～22kg/m3，熱導(dǎo)率≤0.041，執(zhí)行<絕熱用模塑聚苯乙烯泡沫塑料>GB/T10801.1-2002、<膨脹聚苯板薄抹灰外墻外保溫系統(tǒng)>JC149-2003規(guī)范，EPS板為阻燃型且符合Ⅱ類。運(yùn)用：用于外墻外保溫。膨脹聚苯板(EPS)擠塑聚苯板(XPS)一、聚苯乙烯泡沫塑料是聚苯乙烯樹脂為原料，經(jīng)過擠塑壓出成型而制得的高密度硬質(zhì)泡沫塑料板。性能：具有輕質(zhì)、高強(qiáng)、不吸水、不透氣、耐磨和耐降解性強(qiáng)，熱導(dǎo)率≤0.028，絕熱性好。執(zhí)行<絕熱用模塑聚苯乙烯泡沫塑料>GB/T10801.2-2002規(guī)范。方式：XPS板按外形分平頭、搭接、榫槽和雨槽四類。運(yùn)用：用于屋面絕熱和防潮處置。聚苯乙烯保溫板以含有羥基的聚醚樹脂或聚酯樹脂與異氰酸酯反響生成的聚氨基甲酸酯為主體，以異氰酸酯與水反響生成的CO2為發(fā)泡劑制成的泡沫塑料。性能：其熱導(dǎo)率(≤0.027)低，耐熱性好，性能優(yōu)于聚苯乙烯。分類：按原料分聚酯和聚醚兩類；按接受荷載又分Ⅰ(輕荷)、Ⅱ(重荷)兩類。運(yùn)用：用于保溫、隔熱、吸聲、防震資料及復(fù)合墻板的芯材。二、聚氨酯泡沫塑料(PU)聚氨酯泡沫塑料三、聚氯乙烯泡沫塑料(PVC)是以聚氯乙烯樹脂為集料，參與發(fā)泡劑、穩(wěn)定劑等輔助資料制成的泡沫塑料。性能：其質(zhì)輕、熱導(dǎo)率(≤0.054)低、絕熱、不吸水、耐酸堿、耐油、隔聲、防震性能好。按柔韌性分有軟質(zhì)、半硬質(zhì)和硬質(zhì)泡沫塑料。特點(diǎn)：本錢高，其隔熱、運(yùn)用溫度、耐化學(xué)性能與聚氨酯泡沫塑料一樣，但強(qiáng)度、阻火性比其優(yōu)。四、聚乙烯泡沫塑料(PE)以聚乙烯為主料，參與交聯(lián)劑、發(fā)泡劑、穩(wěn)定劑等一次加工制成的泡沫塑料。性能：其質(zhì)輕、熱導(dǎo)率(≤0.047)低、絕熱、吸聲、防震性能好。按發(fā)泡倍率分45、30、20倍三種，絕熱應(yīng)選45倍的，低倍率的強(qiáng)度高。特點(diǎn)：易燃，運(yùn)用溫度較低；但其吸震、耐化學(xué)性能優(yōu)良。廣泛用作熱絕緣、漂浮、電絕緣資料，也可替代木材與金屬資料。五、酚醛泡沫塑料(PF)以酚醛樹脂為主料，參與固化劑、發(fā)泡劑和輔料而制成的硬質(zhì)熱固性泡沫塑料。特點(diǎn)：①泡孔封鎖均勻，質(zhì)輕、熱導(dǎo)率低(≤0.04)、吸聲性好、本錢低；②阻火性優(yōu)，耐熱、自熄低煙、耐火焰穿透、熄滅時無滴落物、無毒氣產(chǎn)生；③缺陷是密度低時質(zhì)脆，開孔率大易吸水，無蒸汽隔層時，不用作低溫隔熱資料。運(yùn)用：絕熱、吸聲、防震等。閉孔泡沫塑料酚醛樹脂是一種內(nèi)部充溢無數(shù)微小氣孔、具有均勻孔隙構(gòu)造的多孔玻璃制品。其氣孔體積占80～90%，孔徑0.5～5mm，或更小。分類：①按用途分絕熱、吸聲、裝飾、輕質(zhì)填充、輕質(zhì)砼骨料泡沫玻璃等；②按資料分普通、石英、熔巖、礦渣泡沫玻璃及泡沫微晶玻璃等。特點(diǎn)：①輕質(zhì)、高強(qiáng)、隔熱、吸聲、不燃、耐蟲蛀、耐細(xì)菌及抗腐蝕好。②絕熱玻璃熱導(dǎo)率為0.035～0.，執(zhí)行JC/T640-2005；③吸聲性