新型建筑墙体节能材料与检测研究

简永兴

广东广业检测有限公司 510000

摘要：在社会经济体系不断完善与科学技术大力发展的今天，随着人们的生活的不断提高，传统的建筑工程墙体材料已经不满足于现代的经济建设，尤其是近年来新型墙体节能材料的出现，不仅响应了国家资源节约、可持续发展观号召，而且为建筑工程行业发展注入了新的生机与活力。作为建筑工程不可或缺的重要组成部分，墙体与工程质量息息相关，墙体节能材料的检测分析对于确保墙体质量尤为重要。

关键词：新型；建筑墙体；节能材料；检测

1引 言

我国城市加快发展速度，建筑行业积极提高工程质量，使用合理的施工工艺和高品质材料。建筑行业结合国家的发展要求，采取节能环保的材料。在这样的发展环境，出现了新型建筑墙体节能材料。建筑工程的墙体材料占比大，其整体性质决定了工程质量的好坏。因此，建筑行业应探究新型墙体节能材料和检测方法。

2建筑工程常用新型墙体节能材料

2.1墙体砌体材料

混凝土空心砌块是砌体材料最为常见的类型，其主要成分包括水泥、砂石、粉煤灰等矿渣，根据材料的不同可以分为普通空心砌块与轻质空心砌块。其次为粉煤灰混凝土空心砌块，构成成分包括粉煤灰、水泥、外加剂、集料、水等，其中，粉煤灰占比能够达到40%左右，其主要源于经过燃烧的煤炭。另外，为加气混凝土砌块，其主要材料为水泥、石灰等钙质材料、硅质材料。气剂选择的是铝粉，添加适量的水后经过搅拌、浇筑以及膨胀等一系列处理，完成切割后在高压蒸压作用下能够形成加气混凝土砌块。

2.2墙体保温材料

2.2.1有机保温材料

常见的保温材料包括玻化微珠保温砂浆、胶粉颗粒、聚苯乙烯模塑板、泡沫玻璃板等，各类有机保温材料性能数据如表1所示。新型环保材料具有较高的致密性与良好的隔热保温效果，重量较轻，运输方便，具有较好的可加工性。但此类材料会对环境产生严重污染，不可重复利用，不仅需要较高的成本，而且对施工技术水平有着较高的要求。除此之外，有机保温材料稳定性差，容易变形，抗老化性能差。

表1常用有机保温材料性能数据

材料	体积密度/（kg/m3）	导热系数/[W/（m·K）]	抗压强度 /MPa	吸水性 能/%	最高使用 温度/℃
泡沫玻璃板	≤500	0.04~0.08	0.4	13	600
岩棉、玻璃 棉被	≤250	0.05~0.07		43	600
胶粉颗粒	≤250	0.07~0.09	0.5	250	350
玻化微珠保 温砂	≤550	0.06~0.07	0.3	26	450
EPS	≥11	0.03~0.06	0.1	3	70
XPS	≥25	0.04~0.05	0.2	2	70

2.2.2无机保温材料

保温砂、泡沫玻璃、泡沫陶瓷以及泡沫混凝土等是目前常见的无机保温材料，性能数据如表2所示。在无机材料选择方面尽量采用导热率低、强度大的材料，以确保获得良好的保温效果。研究发现无机材料强度、密度与导热系数呈现出明显的正相关。因此，在选择无机材料时，必须综合多方面因素。

表2常见无机保温材料性能数据

材料	体积密度 /（kg/m3）	导热系数/ [W/（m·K）]	抗压强度 /MPa	吸水性 能/%	最高使用 温度/℃
泡沫玻璃板	≥150	≤0.05	≥0.5	0.5	450
泡沫陶瓷	160~500	≤0.05	≤6.5	2	1000
泡沫混凝土	400~500	≤0.23	≤2.5	15	1000
岩棉制品	60~250	≤0.05	≥0.5	5	660
酚栓复合板	≥35	≤0.04	≥0.1	1	150

3墙体节能材料的检测

墙体建设时提高了保温性和力学稳定性要求，因此，需综合考虑节能材料的性质与特点应用节能材料，检测材料的热阻、导热和力学等，保证工程的施工质量。

3.1导热系数

导热性测试是评估隔热材料的隔热性能。常用的检测方法可以分为稳态法和非稳态法。需要根据绝缘材料的热流对稳态方法进行测试被称作是稳态法。在此过程中，其值，方向和其他指标保持不变，并且温度场保持恒定。非稳态方法包括线热源法和其他特定的检测方法，稳态方法和非稳态方法必须根据不同的标准进行。进行热导率测试时，应注意将三个样品分成一组，重新组装的样品的材料应相同，密度差应为4％左右。另外，将三个试样的厚度保持在同一水平，以确保它们处于平衡状态，并且接触面应紧密连接，以防止间隙中的空气对测试数据的准确性产生影响。最后，在干燥环境中测试样品的热物理性质时，需要在高温下干燥样品，以确保材料具有恒定的重量。温度通常保持在106~110°C之间。

3.2胶粘剂与抹面胶材料检测

在新型建筑墙体节能保温材料中，有一些是胶粘剂和抹灰材料。检测这部分材料时，应注意水浸拉伸附着力的性能，并对具体的固化条件进行分析。为了提高最终测试结果的准确性，检测人员需要将粘接剂的检测方法与灰泥粘接剂的检测方法统一起来。具体来说，对于粘接剂和灰泥粘接剂的检测，可以在水泥砂浆地板上涂一层粘接剂。其中，涂胶范围为40mm×40mm，厚度基本在3mm左右，允许误差为1mm。砂浆地面经过一段时间的养护后，可采用交叉搭接的方式进行粘接。当胶粘剂完全干燥后，可在水中浸泡48小时，2小时后取出并检查强度。

3.3胶粉聚苯颗粒材料检测

胶粉聚苯颗粒材料是建筑墙体保温施工中最常用的保温材料之一。该材料主要由多苯颗粒和胶粉颗粒组成。在实际施工过程中，应加入适量的水搅拌。然后，它被应用到建筑物的墙壁上，形成一层绝缘层。在检测胶粉多苯颗粒的过程中，应以干密度和保温性能为主要检测内容。在具体的试验环节中，应明确规定试样的尺寸。其中尺寸设置为100mm×100mm×100mm。只有在尺寸合理的情况下，才能对聚苯颗粒的性能进行科学的测试。此外，在制样过程中，应合理控制胶粉、水和多苯颗粒的比例，然后均匀搅拌。在此基础上，为后续检测提供保障。

3.4压缩性能与抗压能力

建筑墙体材料应具有合格的压缩和压缩特性。通常来说，相关的建筑墙体保温技术体系要求100％的变形和抗压性能，并将节能材料的抗压性能测试与用于外墙保温系统的胶粉聚苯乙烯颗粒的抗压性能进行比较。强度检测存在一些差异。当样品的变形达到10％时，其峰值抗压强度开始下降，这将直接影响抗压强度测试的准确性，从而导致测试结果缺乏可信度。因此，关键是要解决新型墙体节能材料的压缩性能和压缩能力。

3.5网格布检测

网格布是墙体节能材料检测的主要内容，检测前先处理材料，裁剪时保护纱线受损区域，避免材料发生褶皱。检测样品需要专业水平较高的人员，保持网格布的最佳形态，禁止对网格布折叠。同时，统一夹取网格布，令其整齐划一，控制邻近夹具夹的操作距离，松紧适中，过紧容易聚集保温材料，增加网格布的断裂概率。

3.6保温材料检测

随着现代科学技术的不断发展，直接对墙体节能保温材料予以检测成为可能。测试人员只须选择相应的仪器设备直接对材料进行检测，便能够获得各项性能指标，便于比较节能材料与绝缘材料各项详细数据。与此同时，可以实现对墙体导热系数、能耗指标的监测，结合监测结果为施工提供参考。

3.7案例分析

SiO2气凝胶是一种全新轻型轻质纳米多孔性隔热材料，其特点是导热系数低、孔隙率高等，在建筑墙体隔热研究方面得到广泛应用。一般情况，制备大尺寸气凝胶板的费用较高，无法达到现实工程房的实验要求，为解决这一问题，建议采取小尺寸测试盒实验。

3.7.1材料制备与样品测试

（1）制备气凝胶绝热板与测试盒

制备气凝胶复合材料的步骤：1）SiO2溶胶复合玻璃纤维，在40℃条件下凝胶；2）凝胶脱模处理，放入乙醇溶液，40℃陈化12h；3）浸入混合液，实行表面改性和溶剂置换；4）选择正己烷反复清洗，干燥处理，获得SiO2气凝胶。

小木盒、模塑聚苯板、挤塑聚苯板、聚氨酯泡沫板、玻璃纤维毡、SiO2气凝胶/玻璃纤维复合毡。T型热电偶，在温度0-350℃内测量。

（2）样品测试与测试盒实验

用发射扫描电镜观察气凝胶材料的表征，喷金处理样品表面。以热常数分析仪检测气溶胶材料的热导率与比热容。用游标卡尺对样品的长度、宽度、高度测量，最终计算样品的密度。

首先，在测试盒上下底面粘上环氧树脂胶的隔热板，制作5个测试盒。

表1测试盒的组成

变量	木板/mm	隔热材料
EPS盒	10	20mm模塑聚苯板
XPS盒	10	20mm挤塑聚苯板
PU盒	10	20mm聚氨酯泡沫板
GF盒	10	20mm玻璃纤维毡
SA/GF盒	10	20mm气凝胶复合毡

其次，采取热电偶方法制作测试盒，对盒子的所有面标记号码，即ⅠⅡⅡⅣ，盒子底面和顶面分别标记Ⅴ、Ⅵ，面Ⅰ顺延外壁面侧、木材与隔热板间侧、内壁面侧与热电偶123逐一连接，其他面也按顺序连接；在盒内外设计温度测试点，对应标记为20和19，每个测试盒对应20个热电偶。

最后，将5个测试盒置于恒温恒湿箱内，设定盒内初始温度范围25±0.5℃，盒外温度范围35±0.5℃，以安捷伦法收集数据，间隔30s读取数据，反复测试10次。

3.7.2检测结果

（1）结构表征和热物理性能

对隔热材料形貌与电镜图系统观察，发现很多互相交错的孔洞，建立向四周扩散的三维网状结构。玻璃纤维毡是长直圆柱形，笔直的微米级结构，光滑的纤维表面，散布了很多空隙。与气凝胶复合后，玻璃纤维表面由气凝胶包裹，附着大量块状气凝胶。同时，部分气凝胶填充纤维空隙。

由各种隔热材料的物理参数可知，玻璃纤维毡的导热系数最大，而气凝胶/玻璃纤维复合毡的导热系数最小。复合材料与玻璃纤维对比，前者的导热系数快速降低。主要是气凝胶大量填充了纤维空隙，不只降低了导热系数，还提高了孔隙率，对导热、对流和辐射的传热过程造成限制，充分发挥了玻璃纤维的隔热作用。根据物性参数，计算各种隔热材料的蓄热系数和热情性指标，由结果可知，SiO2气凝胶/玻璃纤维复合材料的蓄热系数和热情性指标均最大。

（2）测试盒温度分布

使用测试盒反复实行3次实验，统计所有测试点的平均温度。EPS盒、XPS盒、PU盒、GF盒的空气快速增加，SA、GF盒内温度上升速度较慢。4h以后，EPS盒内温度达到稳定的状态。6h以后，XPS盒内温度稳定。10h后，GF、SA、GF盒内温度依然升高，SA、GF盒内温度降至最低，与室外产生温度差，即2.7℃。通过实验了解到，EPS盒的温度易被改变。GF与PU盒内温度十分接近，GF与气凝胶复合后，SA/GF盒内温度快速降低，明显增强了保温效率。测试初期，盒内温差大概是10℃，测试过程中盒内温度不断升高，气凝胶盒需经历较长时间，才可以达到相同的温度。

统计盒外6个测试点的平均温度，外表面与内表面的温度具有较大波动，上升过程缺乏稳定性，整体呈现上升趋势，将各个测试盒置于恒温恒湿环境，这部分测试盒的外表面温度快速上升；经过2h后，SA/GF盒温度减缓了上升速度，测试SA/GF盒外温度，其下降较快。

（3）各测试盒隔热性能比较

空气的得热量是指盒外与盒内空气传输热量。所有材料盒的温度在1h内快速升高，相较其他保温材料，气凝胶盒仅产生30%-50%热量，得热速度最小；10h与6h内，EPS、XPS、PU、GF盒得热量间无明显变化，代表温度日趋稳定，有极少热量传送至盒内，SA/GF盒快速升高得热量，代表温度稳定性不足，这时盒内形成最低的温度，在10h内几乎不被外界温度影响。气凝胶绝热板在10h内形成最小得热量，发挥了很好的隔热作用。

结束语

新型墙体节能材料的应用对建筑行业的发展有着重要的作用，其在节省能源、降低建筑工程成本的同时，能够保障工程质量，应不断研发新型节能材料，加强对节能材料性能的检测，为工程建设服务。

参考文献

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