常用绝热材料及制成品-建筑材料的精要指南

常用的绝热材料按其成分可分为有机和无机两大类。无机绝热材料是用矿物质原料呈松散状、纤维状或多孔状的材料,可加工成板、卷材或套管等形式的制品；有机绝热材料是用有机原料(如各种树脂、软木、木丝、刨花等)制成。有机绝热材料的密度一般小于无机绝热材。

8.2.2.1　无机绝热材料及其制品

无机绝热材料由矿物质材料制成,呈纤维状、散粒状或多孔状,具有不腐、不燃、不受虫害、价格便宜等优点。

1. 无机多孔类

(1)硅藻土。硅藻土是一种无定型的硅质沉积岩。它是由远古时期生长在湖海中的微生物——硅藻虫、放射虫等在生长过程中所分泌出的硅质细胞壁,在生物死亡后保留下来的遗骸,经沉积、胶结而成。硅藻土孔隙率为50%～80%,导热系数为0.060W/(m·K),其具有很好的绝热性能,最高使用温度可达900℃,可用作填充料或制成制品,见图8.16。硅藻土在我国分布面积广,储量丰富,开发前景广阔。

图8.16　硅藻土防火板

(2)加气混凝土。加气混凝土是一类通过加气剂引入气泡,经搅拌、浇筑、发泡、切割及蒸压养护等工序生产而成的保温绝热性能良好的硅钙合成轻质材料,见图8.17。由于加气混凝土的表观密度小(400～700kg/m3),导热系数值0.10～0.30W/(m·K)比黏土砖小几倍,因而24cm 厚的加气混凝土墙体,其保温绝热效果优于37cm 厚的砖墙,因此加气混凝土可广泛用于工业和民用建筑。

图8.17　加气混凝土砌块

(3)泡沫混凝土。泡沫混凝土是由水泥浆、泡沫剂(如松香)拌和后养护而成的一种多孔、轻质、保温、绝热材料。另外为了利用工业废料,也可用粉煤灰、石灰、石膏和泡沫剂制成粉煤灰泡沫混凝土。泡沫混凝土的表观密度为300～500kg/m3,导热系数为0.082～0.186W/(m·K)。采用泡沫混凝土作为建筑物墙体及屋面材料(图8.18),具有良好的节能效果。

图8.18　泡沫混凝土保温板

(4)泡沫玻璃。泡沫玻璃是由玻璃粉料和发泡剂,经配料、装模、煅烧、冷却而成的多孔材料。泡沫玻璃的气孔率可高达80%～90%,表观密度为150～180kg/m3,导热系数为0.045～0.066W/(m·K),抗压强度为0.3～0.5MPa。泡沫玻璃加工性好,易锯切、钻孔等,可制成块状或板状,多用于冷库的绝热层、高层建筑框架填充料和热力装置的表面绝热材料,见图8.19。

图8.19　泡沫玻璃

2. 无机散粒状类

散粒状类绝热材料主要有膨胀蛭石和膨胀珍珠岩。

(1)膨胀蛭石及其制品。蛭石是一种复杂的镁、铁含水硅酸盐矿物,由云母类矿物风化而成,由于其热膨胀时像水蛭(蚂蟥)蠕动,故得名蛭石。膨胀蛭石系由蛭石经晾干、破碎、筛选、煅烧、膨胀而成,其密度很低,导热系数很小,具有耐热防腐、不变质、不易被虫蛀蚀等特点,常用于填充墙壁、楼板、平屋顶等。膨胀蛭石的主要特性是：表观密度80～200kg/m3,导热系数0.046～0.070W/(m·K),可在1000～1100℃温度下使用。

膨胀蛭石制品按所用黏结剂不同,分为水泥膨胀蛭石制品、水玻璃膨胀蛭石制品、沥青膨胀蛭石制品。按制品的外形分为板(图8.20)、砖、管壳和异型砖四类。

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图8.20　膨胀蛭石板

(2)膨胀珍珠岩及其制品。膨胀珍珠岩是由天然珍珠岩煅烧而成,是一种高效能的绝热材料,见图8.21。外观呈白色,微孔结构,散粒状构造。微孔尺寸为100nm～10μm级,颗粒尺寸为0.15～2.50mm,常温导热系数0.042～0.076W/(m·K),安全使用温度-200～1000℃,化学性质稳定,是一种优质绝热材料。其堆积密度为40～500kg/m3,导热系数为0.044～0.070W/(m·K),最高使用温度可达800℃,最低使用温度为-200℃。其具有吸湿小、无毒、不燃、抗菌、耐腐、施工方便等特点。建筑上广泛用作围护结构、低温及超低温保温设备、热工设备等的绝热保温材料,也可用于制作吸声制品。

图8.21　膨胀珍珠岩保温板

8.2.2.2　有机绝热材料

有机绝热材料,多由天然的植物材料或合成高分子为原料,经加工而成。与无机绝热材料相比,一般保温效能较高,但存在易变质、不耐燃和使用温度不能过高的弱点,尚有待使用中采取措施和产品的改进。

1. 木丝板

木丝板是由木丝和胶结材料经拌和、压实、硬化后而制得。根据所用胶结材料的种类,木丝板有菱苦土木丝板和水泥木丝板(8.22)；根据压实程度的不同,木丝板又分为绝热木丝板与构造木丝板。保温用木丝板的表观密度为350～400kg/m3,导热系数为0.11～0.13W/(m·K),主要用于墙体和吊顶。

图8.22　水泥木丝板

2. 泡沫塑料

泡沫塑料是以合成树脂为基料,加入一定剂量的发泡剂、催化剂、稳定剂等,经过热分解发泡,形成微孔构造的制品,见图8.23。目前我国生产的有聚氨酯泡沫塑料,其表观密度为30～65kg/m3,导热系数为0.035～0.042W/(m·K), 最高使用温度可达120℃,最低使用温度为-60℃。聚苯乙烯泡沫塑料,其表观密度为30～60kg/m3,导热系数为0.016～0.047W/(m·K),最高使用温度约75℃。

图8.23　泡沫塑料

3. 绝热涂料(新型绝热材料)

我国目前已成功研制出具有高效、薄层、隔热节能、装饰防水于一体的新型太空反射绝热涂料,其导热系数为0.030W/(m·K),见图8.24。该涂料选用了耐热、耐候性、耐腐蚀和防水性能高的硅丙乳液和水性氟碳乳液为成膜物质,采用极细中空陶瓷颗粒为填料,由中空陶粒多组合排列制得的涂膜构成,它对400～1800nm 范围的近红外区和可见光的太阳热进行高反射,同时在涂膜中加入导热系数很低的空气微孔层阻断热能的传递。这样通过强化反射太阳热和对流传递的显著阻抗性,能有效地降低辐射传热和对流传热,从而降低建筑物物体表面的热平衡温度,可使屋面温度最高降低20℃,室内温度降低5～10℃,热反射率可达89%,是一种优秀的新型绝热材料。

图8.24　绝热涂料

【例8.1】　依据第6章的情景导入,试分析如何提高该工程电站厂房围护结构的保温隔热性能,以减少采暖、制冷和照明的耗能。

解：围护结构的热工性能应达到国家节能标准的规定,围护结构的保温隔热材料宜选用高效环保型(泡沫混凝土)。屋面保温材料采用5cm 泡沫塑料板保温。