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2016届毕业设计(论文)
毕业设计报告(论文)
(2016届)
题 目 : 浅析新型墙体节能材料
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- 15 -
摘 要
随着社会不断发展,建筑业耗能越来越严重,可持续发展战略的实施刻不容缓。本文内容由大范围逐渐缩小,主要从建筑节能、节能墙体材料、墙体保温材料等方面进行分析,过程中讲述保温材料的类型、性能及应用问题,材料与材料之间作比较,从而看出各种材料的未来发展,通过本文推广节能保温墙体材料,使节能墙体材料在市场上能做进一步推广。
关键词:节能材料 墙体 保温
Abstract
Along with the social development, building energy consumption is more and serious, the implementation of the strategy of sustainable development is urgently needed. Content by a wide range of diminishing, this article mainly from the building energy efficiency, energy saving wall materials, wall insulation materials, etc, were analyzed, and the process about the type, performance and application of thermal insulation material, the comparison between material and material, to see the future development of various materials, through the promotion of energy-saving insulation wall materials in this paper, energy-saving wall materials in the market can be further promoted.
Key words: Energy Saving Materials Wall Thermal insulation
目录
摘 要 I
关键词 I
第一章 建筑节能 - 1 -
1.1 概念 - 1 -
1.2 重要性 - 1 -
1.3 意义 - 2 -
1.4 节能建筑的主要特征 - 2 -
第二章 节能墙体材料 - 3 -
2.1 新型建筑墙体材料的类型、性能和问题 - 3 -
2.2 非粘土砖类 - 3 -
2.2.1孔洞率大于25%的非黏土烧结多孔砖及空心砖 - 3 -
2.2.2符合国家及行业标准的非粘土砖、烧结页岩砖 - 3 -
2.2.3混凝土砖、混凝土多孔砖 - 3 -
2.3 建筑砌块类 - 4 -
2.3.1普通混凝土小型空心砌块 - 4 -
2.3.2轻集料混凝土小型空心砌块 - 4 -
2.3.3蒸压加气混凝土砌块 - 4 -
2.3.4粉煤灰小型空心砌块 - 4 -
2.3.5石膏砌块 - 4 -
2.4 建筑板材类 - 4 -
2.4.1玻璃纤维增强水泥轻质多孔隔墙条板(简称GRC板) - 4 -
2.4.2蒸压加气混凝土板 - 4 -
2.4.3钢丝网架水泥夹芯板 - 5 -
2.4.4石膏墙板(包含石膏空心条板、纸面石膏板) - 5 -
2.4.5金属面夹芯板 - 5 -
第三章 节能墙体保温材料 - 6 -
3.1 建筑节能墙体保温 - 6 -
3.1.1热传递的方式和特点 - 6 -
3.2 墙体保温措施 - 6 -
3.3 节能墙体保温材料 - 7 -
3.3.1绝热材料的性能 - 7 -
3.3.2保温绝热材料 - 7 -
3.4 保温材料的种类 - 8 -
3.4.1泡沫型保温材料 - 8 -
3.4.2复合硅酸盐保温材料 - 8 -
3.4.3硅酸钙绝热制品保温材料 - 8 -
3.4.4纤维质保温材料 - 8 -
3.5 岩棉保温材料 - 8 -
3.5.1岩棉板 - 9 -
3.5.2案例 - 9 -
3.6国内建筑保温材料市场概况分析 - 10 -
3.7墙体保温材料的发展趋势 - 11 -
第四章 结 论 - 12 -
参考文献 - 13 -
致 谢 - 14 -
第一章 建筑节能
1.1 概念
建筑节能是建筑物在规划、设计、新建(改建、扩建)、改造及使用过程时,执行节能标准,采用节能型技术、工艺、设备、材料及产品,提高保温隔热的性能和采暖供热、空调制冷制热系统效率,加强建筑所用的节能设备的运行管理,利用可再生能源,在保证室内热环境的质量前提下,增大室内外能量的交换热阻,以至降低供热系统、空调制冷制热、照明、热水供应因大量消耗而产生的能耗。
建筑能耗是指建筑使用能耗,其中包含电梯、采暖、通风、炊事、热水、空调、照明、家用电器及建筑有关的设备等方面的能耗,目前我国的建筑能耗已经约占全国社会总能耗的27.6%,随着社会的不断发展,人们居住舒适度的提高,这种能耗比例还会不断提高。预计10年后,我国建筑能耗将会占全国总能耗的32%以上,建筑能耗与农业、工业、交通运输能耗并列,是主要的民用能耗。
下表1-1所示是建筑能耗源自建设部的有关资料,与一些统计资料可能有很大的出入,其原因是不少统计资料中把一些大企业职业生活的能耗计入到了生产能耗之中,从而降低了建筑能耗,增加了生产能耗。
1996-2001年全国建筑能耗(表1-1)
年份
全国能耗消费总量/(104tce)
建筑能耗
/(104tce)
建筑能耗占全国能源消费总量比例(%)
1996
138949
33468
24.09
1997
138173
34137
24.71
1998
132214
34572
26.15
1999
130119
34902
26.82
2000
128000
35037
27.37
2001
130297
35800
27.48
世界上的“建筑节能”有过多种不同的含义,自1973年发生的世界性石油危机后的30年,在发达国家,它已有三种说法:最初叫“建筑节能”;但不久后便改为“在建筑中保持能源”,意思就是减少建筑中的能源散失;近年来则是普遍称为“提高建筑中的能源利用效率”,也就是说这并不是消极意义上的节省,而是从积极意义上提高利用效率。在中国,现在仍是通称为建筑节能,但其含义已进入了第三种意思,即是在建筑中合理使用和有效利用能源,不断提高能源的利用效率。
1.2 重要性
现在人类发展已经迎来了一个崭新的纪元,信息时代的发展与技术的进步给人类的生产力带来了巨大的推动。一方面实现了生产自动化,生产效率在现有技术上得到了巨大的提升,这样难免造成了能源的消耗速度过快;另一方面,人类不断追求着高质量的生活水平,这就带来了生产的最大化,在巨大的利益面前,人们开始越来越多的生产。现在温室效应越来越严重,已经严重威胁人们的安全,特别是近几年我国发展的速度越来越快,出现了雾霭和城市热岛现象,正在影响人们的生活。加上各种能源的价格调升,进而带来了节能的需要。
如今,世界范围的石油、煤炭、天然气三种传统的能源越来越枯竭,人们不得不把目光转向成本较高的生物能、风力、地热、水利、核能及太阳能,而我国的能源危机却更加严重。我国能源发展主要有以下几种问题:
① 人均占有能源量和储备量低;
② 能源结构依旧是以煤为主,约占百分之七十五,而全国的年耗煤能源量已超过1.3亿吨;
③ 能源的分配不均匀,其主要体现在经济发达地区的能源短缺及农村商业能源的供应不足,以至于造成西气东送,西电东送,南煤北运的情况;
能源利用效率比较低下,能源终端的利用效率仅仅是百分之三十三,与发达国家相比,低了百分之十。随着我国城市建设的高速发展,我国的建筑能耗逐年大跨度上升,已经达到全社会能源消耗量的百分之三十二,再加上每年房屋建筑材料的生产能耗的百分之十三,建筑总能耗已占全国能源总能耗的百分之四十五。
我国现有的建筑面积为400亿m2,其中绝大部分都是高耗能建筑,而且每年的新建建筑大约20亿m2,这里百分之九十五以上仍然是高耗能建筑。倘若我国继续实行低节能的设计标准,将会留下重大的能源负担和治理困难。庞大的建筑能耗,已经成为国民经济的负担,因此,建筑节能势在必行。另外,全面的建筑节能能有效的从根本上促进能源节约及合理利用,以缓解我国能源的供应与经济社会发展的矛盾,这有利于加快发展良性循环经济,实现经济社会的可持续发展战略,并且从长远的角度看,还有利于保障国家的能源安全,保护环境,提高人民的生活质量,贯彻落实科学发展观。
1.3 意义
建筑节能,关系到我国发展低碳经济、达到节能减排目标、推动经济可持续发展的重要环节之一。要做好建筑节能的工作和完成各项节能指标,我们就需要仔细规划,认认真真从细节开始。
对于新建建筑而言,我们要严格管理,要求必须达到建筑节能标准。在房屋建造的过程中,我们要重点做好外墙保温、门窗隔温等问题的措施,很多建筑会有漏气的问题就是出在这里。在可以利用太阳能的建筑,就最大限度的使用这一资源,并尽量在设计时就实现太阳能与建筑一体化,提高建筑的利用度及增加建筑的美观度。
中国是一个发展中国家,同时又是一个建筑大国,但是,在中国现有400亿平方米的建筑中,仅有百分之一才算得上是节能建筑,其他的无论是从维护结构还是空调采暖系统来说,都属于高能耗建筑,而与中国纬度相近的发达国家的单位面积所耗采暖能源却是中国的2到3倍,究其原因是中国的建筑围护结构的保温隔热性能较差,将三分之二的采暖用能量白白浪费。
1.4 节能建筑的主要特征
资源得到充分利用,建筑物的使用功能的增强可以更方便的为人类服务,为此,21世纪节能建筑的要求是:
1) 高舒适度。 随着建筑围护结构的保温隔热性能及采暖空调设备性能的提高,建筑热环境更加的舒适。
2) 低能源消耗。采用节能系统的建筑,其空调与采暖设备的能源消耗量远远低于普通住宅。
3) 通风性好。自然通风和人工通风相互结合,空气经过不断净化,换气次数足够,使室内空气清新。
4) 光照充足。尽量采用人工采光、自然采光和天然采光相结合。
第二章 节能墙体材料
2.1 新型建筑墙体材料的类型、性能和问题
在《新型建筑墙体材料专项基金征收和使用管理办法》里,把新型墙体材料共分为6类:
1) 非粘土砖类。包括孔洞率大于25%的非粘土烧结多孔砖、空心砖、混凝土空心砖、空心砌块及烧结页岩砖;
2) 建筑砌块类。包括普通混凝土小型空心砌块、蒸压加气混凝土砌块、轻集料混凝土小型空心砌块及石膏砌块;
3) 建筑板材类。包括纤维增强低碱度水泥建筑平板、玻璃纤维增强水泥轻质多孔隔墙条板、轻集料混凝土条板、蒸压加气混凝土板、钢丝网架水泥夹芯板、金属面夹芯板、石膏墙板、复合轻质夹芯隔墙板和条板;
4) 原料中掺有不少于30%的江河淤泥、垃圾、农作物秸秆、工业废渣的墙体材料产品;
5) 现浇及预制混凝土墙体;
6) 玻璃幕墙和钢结构。
现在我国的新型建筑材料存在的问题有以下几点:
① 企业规模小,工艺装备落后,配套能力差,产品档次低;
② 对实心粘土砖的限制力度不强,以破坏土地资源为代价的粘土砖成本低,在价格上没有优势;
③ 新型建筑材料科技含量高,价格比一般使用的材料高,对市场推广起着制约作用;
④ 对材料的施工工艺、技术、检测手段等没有规范限制;
⑤ 有部分产品的质量不稳定;
⑥ 个体利益驱动影响了新型墙体材料的开发应用和推广等。
2.2 非粘土砖类
2.2.1孔洞率大于25%的非黏土烧结多孔砖及空心砖
2.2.2符合国家及行业标准的非粘土砖、烧结页岩砖
2.2.3混凝土砖、混凝土多孔砖
普通混凝土砖的规格是240×115×53mm,以水泥为胶结料,砂、废渣或轻集料、石粉、碎石沫、粉煤灰等作为粗、细集料,再搅拌压制,自然养护而成。承重混凝土砖的抗压强度是Mu10-30,吸水率6-10%;非承重混凝土砖抗压强度是Mu7.0,Mu5.0,Mu3.5,吸水率10-18%。
混凝土多孔砖的原材料是水泥和石粉,只需搅拌挤压成型,工艺简单,尺寸准确,且混凝土多孔砖的强度高,耐火性、隔音效果好,不吸水,价格上便宜。但是自重大,施工条件差。主要规格是240×115×90mm,空洞率大于30%。
2.3 建筑砌块类
2.3.1普通混凝土小型空心砌块
普通混凝土小型空心砌块一般用于承重结构的内、外墙,强度Mu5-25,含水率控制在40%,干缩率控制在0.045%。
2.3.2轻集料混凝土小型空心砌块
轻集料混凝土小型空心砌块以天然轻集料(浮石、火山岩、沸石)、人造轻集料(粘土、页岩陶粒、烧结粉煤灰和非烧结粉煤灰轻骨料)或利废材料(页岩渣、煤矸石、炉渣)为轻粗骨料,再以砂或轻细材料(炉渣、膨胀珍珠岩、陶砂)为细集料,水泥作为胶结料,加水混合、搅拌、成型、养护制成。作为承重体系时,其含水率控制在40%,干缩率控制在0.045%,作为非承重体系时,其干缩率控制在0.060%。轻集料混凝土小型空心砌块的强度可达3.5-10.0Mpa,当砌块的密度较小时,它的热工性能较好,不仅减弱了建筑物所受的地震力,达到抗震的效果,而且还有利于建筑节能。
2.3.3蒸压加气混凝土砌块
蒸压加气混凝土砌块的主要原材料是火力发电厂所排放的粉煤灰,具有不错的可加工性,构造简单,方便快捷。这种砌块隔热性好,导热系数低,提高保温效果,减少能耗;重量轻,抗震性好;具有优良的可加工性;适用于做成多层或者高层的分隔墙、分户墙,框架结构的填充墙和三层以下的房屋承重墙。当外墙使用300mm厚的蒸压加气混凝土砌块时,则不需要再做外保温或者内保温。
2.3.4粉煤灰小型空心砌块
粉煤灰混凝土小型空心砌块经过粉煤灰的掺入,提高砌块密实性,降低收缩率,减少吸水率及提高了砌块后期的强度。要生产出质量达到标准的粉煤灰砌块,必须具有一定生产规模的粉煤灰砌块生产线,选择正确的搅拌机类型,采用先进技术及设备。
2.3.5石膏砌块
石膏砌块的主要原料是建筑石膏,经过料浆拌合,浇筑成型,再自然烘干而成的轻质块状材料。生产中还可加入辅助原料有各种轻集料、纤维增强材料、填充料、发泡剂等。建筑石膏也可以拿高强石膏粉或者部分水泥代替,并加入粉煤灰生产石膏砌块。
2.4 建筑板材类
2.4.1玻璃纤维增强水泥轻质多孔隔墙条板(简称GRC板)
GRC轻质多孔条板,又称“GRC空心条板”,是以耐碱玻璃纤维为增强材料,硫铝酸盐水泥轻质砂浆为基材,制成具有若干圆孔的条形板。最初的GRC多孔板仅限于用作非承重的内隔墙,而现在已开始用于公共建筑,住宅建筑及工业建筑的外围护墙体。当然,也有缺点,生产这种材料的很多企业生产规模小,机械化水平不高,制作技术及装备也是才处于改进和发展的阶段。
2.4.2蒸压加气混凝土板
蒸压加气混凝土板的主要原料是钙质材料、硅质材料和水,另外再加上石膏、铝粉和钢筋等共同制成的轻质板材。石膏作为掺合料,作用是改善料浆的流动性和制品的物理性能;铝粉是发气剂,和Ca(OH)2发生发应,起着发泡的作用;钢筋是起增强的作用,以此来提高板材的抗弯强度。蒸压加气混凝土板具有自重轻、绝热性好、隔声吸音的特性,其原因是板内含有大量微小的,非联通的气孔,气孔的孔隙率达到70%-80%。而且这种条板还具有较好的耐火性和一定的承载能力,用作外墙板,内墙板,楼板及屋面板。
与其他轻质板材相比,加气混凝土板在生产规模,产品质量稳定性和材料性能等方面具有很大的优势。加气混凝土板可以用作单层或多层工业厂房的外墙,还可以用作居住建筑和公共建筑的内隔墙或外墙。
2.4.3钢丝网架水泥夹芯板
钢丝网架水泥夹芯板是以半硬质岩棉板或阻燃型泡沫塑料板做板材的钢丝网架夹芯板。其主要用于围护外墙、保温复合外墙、房屋建筑的内隔板、屋面、楼面和建筑夹层等。这种板的优点是保温、隔热性能好、重量轻及安全方便等。
2.4.4石膏墙板(包含石膏空心条板、纸面石膏板)
石膏条板包括石膏空心条板、石膏珍珠岩空心条板和石膏粉硅酸盐空心条板,主要用于民用和工业建筑的非承重内隔墙。
2.4.5金属面夹芯板(包括矿渣棉夹芯板、金属面岩棉板、金属面聚苯乙烯夹芯板、金属面硬质聚氨酯夹芯板)
金属面夹芯板的主要特点有强度高、重量轻、绝热性好;可多次拆卸,具有较好的持久性;施工方便,快捷;带有防腐涂层的彩色金属面夹芯板具有较高的耐久性。金属面夹芯板普遍用于仓库、车间、冷库、仓储式超市、商场、洁净室、办公楼、活动房、展览馆、候机楼和体育场馆等的建造。
第三章 节能墙体保温材料
3.1 建筑节能墙体保温
建筑墙体保温指按照粘结、机械锚固、粘贴+机械锚固、喷涂、浇筑等方式,将保温隔热系数较好的绝热材料和墙体固定在一起,使墙体的平均热阻值得到增强,以达到保温或者隔热的效果的一种做法。
3.1.1热传递的方式和特点
热传递是指两个物体或者同一个物体的不同部位存在温度差,就会发生热传递,并且一直持续到温度相同才结束。发生热传递的唯一且必要的条件就是存在温度差,与物体是否接触等无关。一般热传递的发生往往有三种方式同时进行,分别是热传导、对流传热和辐射传热。
3.1.1.1热传导
热传导指热从温度高的那一部分沿着温度低的部分进行传递,或者温度不同的两个物体直接接触传递热量。热传导一般发生在固体之间,在气体或者液体中,热传导往往是和对流一起发生。传热性能好的物质叫热的良导体,传热性能不好的叫做热的不良导体。
3.1.1.2对流传热
气体或者液体通过自身的宏观流动来实现热量传递的过程称为对流传热。这是气体或液体的主要对流方式。对流可以分为强迫对流和自然对流,依靠外部力量使流体循环流动的称为强迫对流,而类似冬天室内取暖就是自然对流。
3.1.1.3辐射传热
一切物体温度在绝对温度零度以上时,以电磁波的形式不断向外传送热量的现象称之为辐射传热。温度越高,辐射的总量就越高。
3.2 墙体保温措施
如宾馆、医疗用房、实验室等建筑都要求进行保温措施,常见的措施有:
1) 选择导热系数较小的材料
选择导热系数小且容重小的材料,比如浮石混凝土、加气混凝土等轻混凝土及泡沫塑料、玻璃棉等材料可以提高墙体的热阻。而轻混凝土有一定的强度,可以成为单一材料的围护构件,至于其他的保温材料,因为耐火性、耐久性能差,所以不能作为单一材料的围护构件。也因此,实际工程中往往使用复合墙,即使用轻质高效的保温材料和砌块,钢筋混凝土等重质材料结合的复合结构。该结构既能保温隔热,又能满足承重要求,缺点就是增加了工程造价及施工难度。(见下图a、b)
(a)单一材料墙体 (b)复合墙体
保温构件示意图
2) 增加墙体厚度
单一材料的维护构件,热阻和厚度成正比,墙体厚度的增加客源提高热阻,但却会增加构件自重及材料的损耗,且会减少建筑的有效面积。
3) 避免热桥
热桥效应属于热传导的物理效应,是指建筑物外围护结构中保温性能比其他构件的部位低,且这些部位的传热能力强,热流密集,内表面温度低,所以称为热桥。
4) 防水防潮
3.3 节能墙体保温材料
节能材料属于保温绝热型材料。绝热材料的意义,一是为了节约能源,二就是为了满足建筑空间或热工设备的热环境。据日本的节能实践报告表明,每使用一吨的节能材料,每年可以节约三吨的标准煤的用量,节能效益比材料生产成本增加了十倍。所以,部分国家认为绝热材料将是继石油、煤炭、天然气以及核能之后的第五大“能源”。
3.3.1绝热材料的性能
绝热指的是最大限度的阻抗热量的传递,所以绝热材料的主要特点是具有大的热阻性和小的导热系数。
从材料的组成上看,通常无机材料的导热系数大于有机高分子材料;液态物质的导热系数大于气态物质,而液态物质又小于固体。所以为了对保温绝热有利,在条件允许的情况下,通常采用有机高分子材料或者无机材料。
从材料的结构上看,导热系数会降低的情况有材料的表观密度降低、孔隙率和环境湿度增大。作为保温绝热材料,要将吸水率尽量降低,若不能降低,需进行防水处理。
3.3.2保温绝热材料
能满足上述性能条件的建筑外保温节能材料主要有:泡沫玻璃、超轻的聚苯颗粒保温料浆、海泡石岩 (矿)石棉板、玻璃棉毡、、膨胀珍珠岩、以及聚苯乙烯泡沫塑料板(膨胀聚苯乙烯泡沫塑料EPS、挤塑聚苯乙烯泡沫塑料XPS)等。它们的共同特点是在材料的内部都有大量的封闭孔,而且表观密度都较小,这也是作为保温隔热材料所必备的要求。
3.4 保温材料的种类
3.4.1泡沫型保温材料
泡沫型保温材料包括泡沫石棉保温材料和聚合物发泡型保温材料两类。泡沫石棉保温材料的保温性能好,且施工方便,但是也有缺点,其主要表现在泡沫棉易受潮,遇水容易溶解;弹性恢复系数较小;不能够接触火焰和在穿墙管部位使用等。聚合物发泡型保温材料具有保温效果稳定,易于施工,导热系数低等优点,正处于推广期。
3.4.1.1聚氨酯泡沫保温材料
聚氨酯材料的性能好,制品较多,用途广泛,其中以聚氨酯泡沫塑料为最。硬质聚氨酯泡沫(简称PURF)是固体材料中保温隔热性能最好的材料之一。泡沫型保温材料中应用比较广泛的就是这种材料,该种材料既防水又保温,应用于屋顶和墙体上,可代替传统的保温层和防水层。其主要性能如下:
① 优良的保温隔热性能
② 抗水渗透性能好
③ 机械强度较高和抗老化、耐用性强
3.4.1.2聚苯乙烯泡沫保温材料(EPS)
聚苯乙烯泡沫塑料(EPS)具有保温隔热性能优良、吸水性好、价格低廉、密度范围宽等优点,可制成冰库或建筑用的泡沫塑料夹心复合板和保温隔热泡沫塑料板。由于这种泡沫板及其复合材料的价格低廉且保温隔热性能好,所以成为外墙绝热的首选材料。
据研究显示:(1)聚苯乙烯属于多孔状材料,用于制冷保温时,随着温度下降,孔内产生结冰现象,造成降温现象,而抽成真空的聚苯乙烯泡沫材料不会出现水蒸气的情况,所以不会结冰;(2)真空聚苯乙烯泡沫对制冷保温的应用效果比较明显,并且随着平均温度的降低,保温性能更好;(3)真空聚苯乙烯保温材料的节能效果与钻孔的数量及真空程度有关;(4)使用真空聚苯乙烯泡沫保温材料,价格便宜,提高经济效益。
聚苯乙烯泡沫保温材料与聚氨酯泡沫保温材料有很多相似的地方,但缺点是遇明火会挥发有毒的气体,若不是在价格上聚苯乙烯泡沫保温材料比聚氨酯泡沫保温材料低廉,早已是被淘汰的产品。
3.4.2复合硅酸盐保温材料
复合硅酸盐保温材料具有导热系数低,耐高温,可塑性强等优点。
3.4.3硅酸钙绝热制品保温材料
硅酸钙绝热制品保温材料的特点是导热系数低、耐热度高、密度小、收缩性率小、抗压强度较高。
3.4.4纤维质保温材料
由于纤维质保温材料防水性能及保温性能优异,所以主要适用于建筑屋面和墙体的保温;但缺点是投资大,生产厂家不多,因此市场占用率低。
3.5 岩棉保温材料
我国标准中,岩棉是指由熔融天然火成岩制成的一种矿物。采用白云石、玄武石等作为原材料,经过高温熔融后,再由高速离心设备而制成的人造无机纤维,并具有不错的保温防火性能。
由于岩棉材料具有极好的隔热保温性能,在节能材料领域,岩棉占据着非常大的作用。从热导率的角度来说,热导率越小,隔热性能越好,岩棉的隔热性能是木材的3—5倍,是砖土结构的20多倍,是水泥砂浆的30倍,是钢筋混凝土的40倍。使用岩棉材料给墙体做保温,就相当于给建筑穿上了一件棉大衣。
岩棉材料在所有保温材料中并不是最好的,但是有一点其他材料比不来的优势是防火性能,岩棉是A级不燃防火材料,熔点在1000摄氏度以上。对任何建筑来说,防火是必要的,而其他的材料,比如聚苯乙烯泡沫保温材料、聚氨酯等,这些有机材料在其他方面优势的确很大,但防火性就是太差,遭遇火灾时,这些材料不仅不能防火,反而会成为可燃物,加大火势蔓延。
岩棉的优点是导热系数低,防火性能优异,透气性强、吸声性能好。作为保温材料,首先出现在工业上,比如锅炉保温使用岩棉,大大减小大型发电锅炉的整体重量,除此之外,岩棉板还可以在三十度内做弯曲状,方便施工。
岩棉根据不同的用途,可以做成条状、管状、毡状、板状、粒状,应用于以下方面:
农业用途
瓜果、花卉、蔬菜的工厂化无土栽培
工业用途
发电厂、化工厂、核电站、大型窑炉保温
建筑用途
建筑外墙外保温、屋面和幕墙保温,隔离带
船舶用途
动力舱、船舱、船员休息室、船上卫生单位
3.5.1岩棉板
建筑使用岩棉板是为建筑物外墙外保温薄抹灰系统设计生产的。保温岩棉板属于纯手工无机产品,质量的好坏只与施工技术员的工艺水准有关,在水化干燥的过程中一般与产品的质感、手感是否柔滑,温度、湿度,阴阳角的横平竖直,表面是否脱粉等现象有关,以便于施工。岩棉板不会出现开裂、翘边、卷边等的现象,除非是墙基开裂才会影响岩棉板开裂。从终端网络是信息上来看,岩棉板在接下来的几年里会快速的进入井喷状,然后是洗牌阶段,最后进入成熟期,为人们所接受并广泛使用。
岩棉板的施工工序比较复杂,耗时,且吸水率大,这些水分积累在岩棉板内,容易增加保温层的重量,使得保温层会脱落,常常要进行返工。岩棉板的发展是可观的,原因就在于它的各种性能均衡,价格也适中,在保温材料行业里最终站稳脚跟,被大众接受。
保温隔热岩棉板与一般岩棉板相比,有着不一样的技术要求,原因是保温隔热保温板由岩石等经熔融、高压载能气体喷吹成型,再经过“摆锤”、“打褶”等技术加工而成,在技术上达到一定的抗拉性及抗压性。
岩棉板外墙外保温系统适用于新建,改建,扩建及现有建筑节能改造的工程,具有抗震,抗裂,防水,抗风压等性能。
3.5.2案例
1. 徐州世茂汉之源F区5#、6#楼,建筑是24层的高层住宅楼,建筑物的高度是69m,结构形式是框架结构,建筑占地面积约4万平方米。工程采用岩棉板薄抹灰外墙外保温系统,节能设计要求的保温厚度是400mm,保温施工时间2011年10月到2011年11月。
岩棉板保温系统采用高强憎水岩棉板,但是岩棉板棉不会和EPS板一样平整,所以施工前要对板面用胶粘剂进行界面处理:在板面涂抹厚度约1mm的胶粘剂,并用不锈钢抹平,使得胶浆嵌入岩棉板的纤维丝内并固化,这样可以方便施工,纤维不会飞扬到皮肤上,又能提高整个系统的强度,并且在抹灰层还没施工前起到防水的作用。
2. 南京江宁万达广场于2013年4月开工,现已投入使用,成为了南京城南地标性商业设施。江宁万达广场是岩棉保温系统的一次成功的实践应用。
南京江宁万达广场外墙保温使用的就是岩棉保温材料系统,是国内具有领先科技的A级防火保温系统。岩棉采用精选的辉绿岩、玄武岩作为主材料,再加一定数量的辅助材料,经高温熔融而成的人造纤维,具有导热系数低、质轻、无毒等特点,是公认的理想保温材料。
南京江宁万达广场外墙保温岩棉板薄抹灰外墙外保温系统,采用设计厚度为40mm的岩棉板作为墙体保温层,用胶粘剂粘贴和锚固件固定相结合的做法与基层墙体固定连接,由抹面胶浆和双层网格布做抹面层,饰面砂浆或涂料做饰面层。(具体做法如图1)
岩棉外墙外保温系统构造图(图1)
泡沫型保温材料与岩棉材料之间的相似点很多,但是它们存在的区别就在于泡沫型保温材料的防火性能没有岩棉材料好,同时价格上,岩棉材料也更低廉。纵然泡沫型保温材料内有个别种类泡沫型材料在保温性能上超过了岩棉材料,但是岩棉材料的优势就是除了本身是A级不然防火材料外,它更能提高建筑的能源利用率,降低了热气或者冷气的能耗。因此,在墙体节能保温材料的选用中,综合考虑,岩棉材料无疑是很好的选择。
3.6国内建筑保温材料市场概况分析
目前我国的建筑保温材料市场空间范围很大,其中主要竞争比较大的是EPS板、岩棉材料、硬泡聚氨酯以及其他材料。
EPS板因其价格低廉保温性能优异、吸水率低及施工方便等特点,一直占据着行业“龙头老大”的位置,市场七成份额均是EPS板,尽管如此,EPS板的处境也是算不得多好。在2014年,发布的辽宁省的234号文件《建筑保温防火暂行规定》及山东省的尚未实施的《建筑保温系统防火技术要求(征求意见稿)》,这两个文件再加上EPS材料本身的“热塑性”受到的政策限制,EPS板在山东省怕是寸步难行,最终退出山东市场。倘若其他省份严格按照《建筑设计防火规范建筑消防设计规范》(GB50016-2014)里关于0.5h防火窗的规定,那对EPS板材料将会造成更大的损失,在市场上只能占据小份额了。
根据《建筑设计防火规范》等的规定,其他的材料与岩棉材料在价格上已无法形成优势,因此岩棉材料也凸显出了不俗的战力。沈阳市的奥体中心万达公馆、奕聪花园、佳兆业中心C、D座在今年均是将原有的系统全部除掉,原有材料改用岩棉板材料,原因是这三大楼盘的保温系统的质量和消防达不到要求,所以岩棉材料已经抢占高端市场并站住脚跟。
聚氨酯材料因其导热系数低,抗压强度大,本是极佳的保温材料,但是中国的建筑均是以高层与超高层为主,对于外保温的防火要求特别严格,而聚氨酯材料在价格上又比同等保温效率的EPS板高,所以民用建筑的份额,聚氨酯拥有极少,至于公用及商用市场的份额却是被岩棉所拥有,因此,聚氨酯处在了很尴尬的局面。
至于其他材料在出台了相关政策之后,已经鲜有使用现象发生。
3.7墙体保温材料的发展趋势
随着我国墙体材料的不断革新以及建筑节能工作的开展,墙体节能材料也是有了不错的发展。
3.7.1利用工业废弃物生产成墙材
各种工业残渣、废弃物,比如粉煤灰、煤渣等,不仅占用了大量的土地进行堆放,而且还危害环境,这些工业废弃物不能得到很好的利用和处理,将会造成资源浪费,影响节约型社会的构建。因此,利用工业废弃物生产成墙材也是发展墙体材料的一大趋势。
3.7.2发展功能性墙体材料
为了适应现代建筑的要求,墙体材料应趋向于发展轻质、隔热、防水、高强等满足多功能性的材料。
3.7.3农业废弃物
秸秆纤维能够作为墙体材料的增强材料,可以进一步提高其产品的机械性能。在我国,秸秆只有一小部分是用于造纸、牲畜饲料等,其余的部分都是进行焚烧或掩埋,这样做不仅浪费资源,而且秸秆焚烧产生的烟雾对空气来说,污染严重。所以从环保及资源不浪费两个方面来说,将秸秆进行加工,制成墙体材料的增强材料,可以说一举两得。
3.7.4发展绿色墙体
绿色墙体的发展也是墙体材料发展的一大趋势。我国的石膏资源丰富,以石膏作为墙体材料的主要原材料,既安全、快速,而且还环保,备受人们青睐。在国家政策的推动下,以工业副产品石膏代替天然石膏作为墙体材料,既能减少天然石膏的使用量,节约不可再生能源,又可减缓工业副产品的二次污染。
第四章 结 论
为了节约能源,并且增强建筑墙体的保温隔热性能,新型墙体节能保温材料的推广是必然的。用各种新型墙体节能材料建造的房屋,其造价也必然会被市场所接受,问题就在于有些地方并不仔细研究建筑体系,对一些完全可以用新型墙体节能材料代替的构件部位不做理会,只要在考虑节能建筑方面的优惠政策并针对经济效益,全面进行经济分析,且认真选择建筑体系,实事求是的宣传,新型墙体节能材料一定能向更多的地方推广。不论从经济方面,还是从能源可持续发展的角度看,新型墙体节能材料会是一项不错的投资。
参考文献
1) 土木工程学院,鲁东大学,墙体保温与节能材料研究,2012
2) 土木工程,天津大学网络教育学院,试论新型建筑墙体材料及墙体保温技术,2013
3) 新型建筑墙体材料及节能建筑保温技术探析,毕业论文,2014
4) 丁大钧,墙体改革与可持续发展,机械工业出版社
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6) 张静鹏,新型节能墙体材料的地位、分类及应用分析,中国论文网,2015
7) 建筑节能外墙保温的探讨,2012
8) 卧牛山公司,李秋蓉,董文,岩棉保温系统在造型独特建筑上的应用,第110期:第07版,2014.12.11
9) 吕玉香,新型墙体材料应用分析与对策,《山东大学》,2006
10) 国内建筑外墙外保温材料市场分析,2013
11) 目前中国各种建筑保温材料的市场分析,转自:君轩科技,2015.11.19
致 谢
本论文从最初的任务书、开题报告,到正文写作,经多次改动并定稿都是在老师的悉心教导下完成的,在整个论文写作的过程中,得到老师的认真指导及关键性提点让我受益匪浅,在此表示真挚的感谢和崇高的敬意。
最后,感谢在百忙之中来评阅论文的老师及领导,我的论文必定还有着瑕疵,望老师点评。
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