第3章 建筑保温隔热材料(2014.4.14)课件

建筑功能材料设计原理主讲：戎志丹博士

2014.04.14防止和控制冷凝的措施（一）、蒸汽渗透的计算1.正常温度的房间2.高湿房间（二）、内部冷凝1.材料层次布置对结构内部湿状况的影响2.设置隔气层（一）、防止和控制表面冷凝的措施：产生表面冷凝的原因：室内空气湿度过高或壁面温度过低，导致壁面温度低于露点温度而产生表面冷凝1、正常温度的房间：设计围护结构时要考虑低限热阻的要求，保证内壁面温度高于露点温度，不会出现表面冷凝现象。2、高湿房间：浴室、游泳馆、冷库等

高湿房间：一般指冬季室内相对湿度高于75%，相应室温在18-20℃以上的房间。

对于高湿房间，容易产生表面冷凝和滴水现象，要预防结构材料的锈蚀和腐蚀等有害的湿气作用。室内气温已接近露点温度（如浴室、洗染间等），的高湿房间，应力求避免在表面形成水滴掉下来，并防止表面凝渗入围护结构的深部，使结构受潮。

由于南方地区的气候条件与北方地区显著不同，建筑状况也有许多区别，因此地面泛潮的防止措施也与采暖建筑不尽相同。据初步研究，要防止地面泛潮应妥善处理以下问题。1）地面应具有一定的热阻，减少地面对土层的传热量；2）地面表层材料的蓄热系数要小，当空气温度升高时，表面温度能随之波动；3）表面材料有一定的吸湿作用，以吞吐表层偶尔凝结的水分。水泥砂浆地面、混凝土地面、水磨石地面容易泛潮；木地面、粘土砖地面、三合土地面一般不泛潮。值得注意的是，泛潮现象也可能在墙面、顶棚等表面出现，所以在一般非用水房间不宜采用不透汽材料作内饰面。3、南方地区返潮

为避免围护结构内部受潮，高湿房间围护结构的内表面应设防水层；对于间歇性处于高湿条件的房间，为避免凝水形成水滴，围护结构内表面可增设吸湿能力强且本身又耐潮湿的饰面层或涂层。对于连续处于高湿条件，又不允许房顶内表面的凝水滴到设备和产品上的房间，可设吊顶（吊顶空间应与室内空气流通）将滴水有组织地引走，或加强屋顶内表面的通风，防止形成水滴。（二）、防止和控制内部的冷凝：1.材料层次布置对结构内部湿状况的影响：

同一气象条件下，使用相同材料，但材料层次布置不同，则会出现不同情况。如图10-5。材料层布置应尽量在水蒸气渗透的通路上做到进难出易。

设计中也可据进难出易原则分析和检验所设计的构造方案的内部冷凝情况。如图10-6所示外墙结构，其内部可能出现冷凝的危险界面是隔气层内表面和砖砌体内表面。若界面a出现冷凝水:可增加外侧的保温能力，提高该界面的温度，以防止出现冷凝；若界面b出现冷凝水：可采取两种措施：一是提高隔气层的隔气能力，减少进入该界面的水蒸气量；二是在砖墙上设置泄气口，使水蒸气流很容易排出。2。设置隔气层：

采用隔气层防止或控制内部冷凝是目前设计中应用最普遍的一种措施。为达到良好效果，设计中应保证围护结构内部正常湿状况所必需的蒸汽渗透阻。

3.设置通风间层或泄汽沟道

设置隔汽层虽能改善围护结构内部的湿状况，但有时并不一定是最妥善的办法，因为隔汽层的隔汽质量在施工和使用过程中难以保证。为此，在围护结构中设置通风间层或泄汽通道。第3节建筑保温隔热材料13概述战略意义：建筑节能的物质基础缓解能源危机，提高人民居住水平定义：导热系数≤0.23W/(m·K)表观密度<1000kg/m3抗压强度>0.3MPa主要用途：墙体和屋顶保温隔热，热工设备和管道保温，冬季施工保温，工业高温炉窑的隔热保温14发展史及现状：在发达国家经历了4个历史阶段19世纪末、20世纪初问世二战后，蓬勃发展科技支撑，发展迅猛20世纪70年代，环境恶化，强制应用在我国的发展状况20世纪80年代，开始较快发展和较广泛应用目前存在的问题生产成本上升生产和市场均不规范应用技术发展滞后15未来发展方向：产品发展方向民用建筑保温材料工业建筑保温材料技术发展趋势绿色化重视“外保温”技术及制品超轻质、多功能化实现功能与智能兼备一、典型节能墙体设计方式外墙自保温外墙内保温外墙夹心保温外墙外保温

外墙自保温加气混凝土外墙自保温系统即为加气混凝土块或板直接作为建筑物的外墙。1应用低层建筑承重2

框架结构填充墙特点施工简单易开裂构造柱和水平抗裂带会增加冷热桥处理的难度外墙内保温外墙内保温是在外墙结构的内部加做保温层，将保温材料置于外墙体的内侧，是一种相对比较成熟的技术。特点12对饰面和保温材料的防水、耐候性等要求不高。不需搭设脚手架。内保温施工速度快，操作方便灵活，可以保证施工进度。3墙体易开裂；由于圈梁、楼板、构造柱等会引起热桥，热损失较大。4对既有建筑进行节能改造时，对居民的日常生活干扰较大；占用室内空间；不利于二次装修。外墙夹心保温外墙夹心保温即为将保温材料置于同一外墙的内、外侧墙片之间，内、外侧墙片均可采用传统的粘土砖、混凝土空心砌块等特点1对材料、施工要求不高2构造复杂、有热桥存在外墙外保温外墙外保温是将保温隔热体系置于外墙外侧，使建筑达到保温的施工方法。优点①保护主体结构，延长建筑物寿命②基本消除“热桥”的影响③使墙体潮湿情况得到改善④有利于室温保持稳定⑤便于旧建筑物进行节能改造⑥可以避免装修对保温层的破坏⑦增加房屋使用面积21二、保温材料的基本特性保温隔热机理：热的传递空气对流热传导热辐射多孔型/纤维型反射型

气孔阻挡，增大总的传热路线热传导速度减缓

低导热系数气体传热

增大气孔传热阻力

高热反射率（IB/IO）热工性能22常见类型按材质分类：无机类用矿物原料制成，

eg.多孔砼，岩(玻璃)棉，膨胀珍珠岩(蛭石)有机类由有机原料制成，

eg.纤维板，泡沫塑料，软木按物理形态分类：23多孔结构纤维状结构粒状结构层状结构常见保温隔热材料24膨胀珍珠岩岩棉夹芯板(不燃型)25陶瓷纤维及制品微孔硅酸钙蜂窝板常见保温隔热材料26重点介绍类型轻质混凝土（轻骨料砼，多孔砼）发展趋势：轻质超强砼、超轻质砼

27泡沫玻璃（吸声玻璃，绝热玻璃）（1935年法国Saint-Gobain公司发明）用途：轻质高强建筑材料；装饰材料使用温度：-196℃~450℃

特性：绝热、吸声、容重轻、防水、防火、耐腐蚀、高强、易于切割成型和施工、可制成彩色美化环境发展趋势：泡沫微晶玻璃，自清洁玻璃28泡沫塑料（结构泡沫塑料，组合性泡沫塑料）特性：轻质保温隔热，吸声隔声，防震，耐腐发展趋势：工程塑料废弃物利用，更高可降解性聚苯乙烯聚乙烯聚氨酯1—饰面层；2—连接件；3—销杆；4—抗裂保护层；5—镀锌点焊钢丝网；6—岩棉板；7—外墙基体；8—内粉刷（1）岩棉外保温墙体构造1、

岩棉保温墙体系统三、典型节能墙体保温系统及保温材料

岩棉夹芯保温复合墙体是选用烧结普通砖与岩棉组成保温墙体。

(1)120mm厚烧结普通砖；(2)70mm厚岩棉；

(3)370mm厚的烧结普通砖承重墙适用北方地区（2）岩棉夹心保温构造岩棉夹芯外保温复合墙体热工指标及节能效益项目传统建筑混合住宅

岩棉复合墙体外墙热阻[（m2·k)/w]0.631.42围护结构平均传热系数[W/m2·k)]1.780.9耗热量指标[kg标煤/(m2·y)]33.618.7耗煤量指标[kg标煤/(m2·y)]35.1719.59节省煤量[kg/(m2·y)]

15.58单位建筑面积年节煤投资[元/(m2·y)]

1.46年节煤费用（元）

3828节能率（%）

44.3（3）相关标准以经摆锤法生产的憎水型岩棉保温板为保温材料，采用粘贴工艺结合的方式与墙体连接固定，并有抹面胶浆和增强用玻纤网格布复合而成的抹面层以及装饰砂浆饰面层或涂料构成的A级建筑节能外保温系统。规程涵盖了防火隔离带的设计方案

主要指标纤维平均直径、渣球含量；尺寸偏差；酸度系数；尺寸稳定性；产品吸湿率；产品憎水率；吸湿量；垂直表面抗拉强度；压缩强度；燃烧性能——A级STO岩棉板的其他用途2、膨胀珍珠岩保温砂浆（内外）

珍珠岩是一种火山玻璃质岩，镜下观察其基质部分有明显的圆弧裂开，构成珍珠结构并具波纹构造、珍珠和油脂光泽，在快速加热条件下，它可膨胀成一种低容重、多孔状材料，称膨胀珍珠岩。

膨胀珍珠岩含硅量高（通常超过70％），多孔并具有吸附性，对隔热保温极为不利，特别是在潮湿的地方，膨胀珍珠岩制品容易吸水致使其导热系数急剧增大。（1）降低膨胀珍珠岩吸水率的措施：

1）球形闭孔膨胀珍珠岩——玻化微珠项目单位技术性能堆积密度kg/m390～160导热系数W/(m.k)0.047～0.054成孔率%≧85闭孔率%≧94飘浮率%94～96吸水率%48～84筒压强度%32.5～46.0（1）降低膨胀珍珠岩吸水率的措施：2）憎水膨胀珍珠岩

膨胀珍珠岩表面由亲水性变成憎水性，是一个很大的变化过程。其亲水表面存在有吸引分子的不饱和键，要变为憎水性的非极性表面，其中应有过渡层。根据结构相似相容原理，表面活性剂极性部分容易吸引到珍珠表面，而其非极性部分对水分子具有排斥作用，对非极性分子则具有亲和作用。（2）相关标准GB/T20473-2006《建筑保温砂浆》项目技术要求Ⅰ型Ⅱ型干密度240~300301~400导热系数≤0.07≤0.085线收缩率≤0.30.3压剪粘结强度≥50≥50燃烧性能符合GB8624的A级符合GB8624的A级3、其他无机保温墙体系统泡沫玻璃是以碎玻璃（磨细玻璃粉）及各种富含玻璃相的物质为主要原料，在高温下掺入少量能产生大量气泡的发泡剂（如闭孔用炭黑，开孔用碳酸钙），混合后装模，在高温下熔融发泡，再经冷却后形成具有封闭气孔或开气孔的泡沫玻璃制品，最后再经切割等工序制成壳、砖、块、板等。（1）泡沫玻璃制品外墙体保温系统（2）加气混凝土砌块—填充墙体系统加气混凝土砌块是用钙质材料（水泥、石灰）、硅质材料（石英砂、粉煤灰、高炉矿渣等）和发气剂（铝粉、锌粉）等原料，经磨细、配料、搅拌、浇注、发气、静停、切割、压蒸等工序生产而成的轻质混凝土材料。（3）混凝土小型空心砌块—填充墙体系统普通混凝土小型空心砌块是以水泥为胶结材料，砂、碎石或卵石、煤矸石、炉渣为骨料，加水搅拌，经振动、振动加压或冲压成型，并经养护而制成的小型并具有一定空心率的墙体材料。（4）石膏空心砌块—内保温墙体系统石膏空心砌块由定量石膏、轻质骨料、活性掺合料以及化学外加剂、水按比例混合，经强制搅拌、浇注成型、脱模干燥而制成，是轻微孔隙发育的石膏与轻质多孔的轻集料胶结而成的堆聚结构。

聚氨酯硬泡外墙外保温由聚氨酯硬泡保温层、抹面层、饰面层或固定材料等构成，是安装在外墙外表面的非承重保温构造。1、基层墙体2、防潮隔汽层（必要时）+胶粘剂（必要时）3、聚氨酯硬泡保温层4、界面剂（必要时）5、玻纤网布（必要时）6、抹面胶浆（必要时）7、饰面层4、

聚氨酯硬泡外墙外保温系统涂料饰面面砖饰面是指浇注后拆除模板再用，即模板作为可重复使用的机具；是指浇注后不拆除，即模板成为聚氨酯保护层也可以成为饰面层。

可拆模板置入式模板青岛一新建住宅楼墙体保温——喷涂聚氨酯硬泡外贴面砖新疆一住宅楼墙体保温——喷涂聚氨酯硬泡外饰面为涂料聚氨酯泡沫（Polyurethanefoam）简称PUF塑料。是以聚合物多元醇（聚醚或聚酯）和异氰酸酯为主体基料，在催化剂、稳定剂、发泡剂等助剂的作用下，经混合发泡反应而制成的各类软质、半硬半软和硬质的聚氨酯泡沫塑料。导热系数低粘结性能好不透水不吸水密度低，比强度高0.018～0.030W/(m·K)0.03～0.06g/cm3聚氨酯特点0.03～0.06g/cm3

在支设现浇钢筋混凝土外墙外侧模板时，将已裁好的聚苯乙烯板(靠建筑物内侧带有凹凸型齿槽)放入模板内侧，并用专用连接件将聚苯乙烯板同混凝土外墙钢筋连接，待浇注完混凝土并拆模后，在保温板外侧施工增强层和装饰面层，使保温板、墙体形成一体。5、EPS聚苯乙烯泡沫外保温墙体系统1热桥大为下降、保温效果好。2成本低、工期短。3施工受气候影响小。优点6、XPS挤塑聚苯板外墙外保温薄抹灰墙体系统

构造与膨胀聚苯板薄抹灰外墙外保温系统类似；保温性能优于EPS。聚苯乙烯泡沫板的两种产品聚苯乙烯（PS）泡沫塑料是以聚苯乙烯树脂为主体原料，加入发泡剂等辅助材料，经加热发泡制成。可发型PS粒料膨胀发泡法EPS是由可发性聚苯乙烯发泡成聚苯小颗粒然后通过蒸汽加压而成四方体，再通过切割而成。挤塑型聚苯乙烯树脂泡沫(XPS)塑料由聚苯乙烯树脂及其他添加剂采用真空挤压工艺而成，具有连续闭孔蜂窝结构。

挤塑板聚苯板性能比较挤塑型聚苯乙烯泡沫塑料板材可发型聚苯乙烯泡沫塑料板材。生产工艺由聚苯乙烯树脂及其他添加剂采用真空挤压工艺而成，具有连续闭孔蜂窝结构。是由可发性聚苯乙烯发泡成聚苯小颗粒然后通过蒸汽加压而成四方体，再通过切割而成。保温性能具有90%以上的闭孔率，保温隔热效果明显，具有持久极低的导热系λ≤0.030W/m·K(25±2℃)。不是闭孔结构，保温效果较好λ≤0.042W/m·K(25±2℃)。热阻保留率具有持久的热阻保留率，55年后热阻保留率在85%以上。热阻保留率较低，2年后热阻保留率在55%以下。保温效果降低一倍。密度和抗压强度具有较高的密度和抗压强度。ρ≥32kg/m3，P≥250kPa。密度和抗压强度较小。ρ≥16～18kg/m3

，P≥60kPa。剥离强度具有较高的剥离强度，可适应各类墙体。外墙体保温粘结强度：P剥离≥0.3MPa。剥离强度较低，P剥离=0.10～0.15MPa。吸水性不吸水，水蒸气渗透性低。吸水率≤0.10%，P渗透性≤3ng/Pa·m·s。吸水，水蒸气渗透性高。吸水率≤6.0%，P渗透性≤9.5ng/Pa·m·s。其他性能耐老化、无毒、耐腐蚀，但不耐多数有机化学试剂。耐酸碱、耐低温，有一定弹性。XPS与EPS产品性能综合分析

7胶粉聚苯颗粒保温浆料外墙外保温系统

胶粉聚苯颗粒外墙外保温系统是一种现场抹灰成型的无空腔外墙外保温做法。胶粉聚苯颗粒保温浆料外墙外保温系统适用于北方地区不采暖楼梯间隔墙保温及加气混凝土砌体墙的外墙外保温，也适用于南方地区钢筋混凝土墙体及各类砌体墙体的外墙外保温，可应用于新建建筑，也可应用于各类既有建筑的节能改造工程。JG158-2004《胶粉聚苯颗粒外墙外保温系统》8、

酚醛树脂外墙外保温系统酚醛树脂泡沫（PF）塑料，俗称“粉泡”，是甲醛和苯酚单体聚合而成的有机高分子材料。性能特点：①绝热性好。导热系数仅为0.022～0.045W/（m·K）；②耐化学侵蚀性好；③吸湿性。酚醛泡沫闭孔率大于97％，泡沫不吸水；④抗老化性。已固化成型的酚醛泡沫材料长期暴露在阳光下，无明显老化现象；⑤阻燃性好。添加无机填料的高密度酚醛泡沫塑料可达A级防火等级；⑥抗火焰穿透性极强。

经济性比较胶粉颗粒外保温每平方40元左右；聚苯板（挤塑板）外保温60～80元。每立方聚苯板400元；每立方挤塑板500～600；每立方岩棉板260元；

每立方聚氨酯板材850元。四、外保温墙体防火问题沈阳皇朝万鑫大厦，2011年央视大楼配楼，2009年公安部对外墙保温防火性方面的相关文件公安部与住房与城乡建设部联合发文公通字[2009]46号：民用建筑外保温材料的燃烧性能宜为A级，且不应低于B2级；高度大于等于100m的建筑，其保温材料的燃烧性能应为A级；高度大于等于60m小于100m的建筑，其保温材料的燃烧性能不应低于B2级。当采用B2级保温材料时，每层应设置水平防火隔离带；高度大于等于24m小于60m的建筑，其保温材料的燃烧性能不应低于B2级。当采用B2级保温材料时，每两层应设置水平防火隔离带；高度小于24m的建筑，其保温材料的燃烧性能不应低于B2级。其中，当采用B2级保温材料时，每三层应设置水平防火隔。公安部消防局下发《关于进一步明确民用建筑外保温材料消防监督管理有关要求的通知》（公消2011-65号）：要求在新的标准和规程出台前拟建和在建的均采用燃烧性能为A级的不可燃材料，暂时关闭了占据主流市场的EPS、聚氨酯等外保温体系的市场大门，引发保温行业核地震。

如何解决建筑节能和外墙保温材料防火的矛盾大力发展岩棉、酚醛等不燃性外保温体系；严把现有外保温材料关。欧美国家基本上都是要求有机保温材料达到B1级，但由于国内的具体情况，现有标准规定外保温所使用的有机保温材料的燃烧性能要达到B2级；在我国现有标准规范中没有明确对外墙保温系统进行燃烧性能（或防火性能）分级，未规定针对外保温系统大尺寸火焰传播性试验方法和指标；应尽快出台相应规范；采用构造防火来提高整个系统的防火性能是一条有效之路。最新政策

2012年2月10日，住建部下发通知要求，外墙采用B1和B2级保温材料时，应按规定设防火隔离带，这相当于给部分有机外墙保温材料下了“赦令”。但前提是，使用这些外墙保温板的建筑必须设置防火隔离带。

72五、建筑保温隔热材料的选用原则导热系数≤0.23W/(m·K)表观密度<1000kg/m3抗压强度>0.3MPa孔隙间不连通（封闭孔）温度稳定性>实际温度变化范围吸水率低不易翘曲或扭曲不易老化73屋面保温隔热材料的选用原则根据使用温度范围来选择保温隔热材料选用高效绝热材料确保保温隔热材料具有一定密度保温隔热材料的使用年限保温隔热材料的防火性保温隔热材料的防水性屋面地板与地面节能保温747576本章小结定义发展现状和发展趋势机理基本特性及影响因素常见类型设计依据选用原则77建