湖北省建筑科学研究设计院 湖北省武汉市 430070
摘要：我国现阶段正实施资源可持续发展战略，所以能够解决我国当下的能源缺少问题也是响应国家的号召。如果能够在房屋建筑工程上减少热能源的消耗，就能在一定的程度上缓解国家资源紧张的问题。外墙在房屋建筑中是必不可少的，如果能够在外墙上着手，通过使用先进的保温材料与保温技术，使得房屋外墙具有高效的保温能力，这项技术必然会使房屋建筑的整体质量得到一个较大的提升。基于此，本文将着重分析探讨建筑外墙保温材料导热性能受到含水率的影响，以期能为以后的实际工作起到一定的借鉴作用。
关键词：外墙保温材料；导热性；含水率；措施
1、建筑外墙保温的重要性
1.1、延长建筑物寿命、保护主体结构
采用外保温技术，因为保温层置在建筑物围护结构外侧，避免了雨、雪、冻、融、干、湿循环造成的结构破坏，减少了有害气体和紫外线的侵蚀。通过实验可以看出，只要墙和屋面保温隔热材料的选型没问题，薄厚合理，外保温可以有效防止和减少墙体和屋面的温度变形。因此外保温有效地提高了主体结构的使用寿命，减少长期维修费用。
1.2、消除“热桥”带来的影响
“热桥”的意思是，在内外墙交界处、构造柱、框架梁、门窗洞等部位，形成的散热的主要渠道。这个概念对于内保温来说是很难避免的，但是外保温既可以防止“热桥”部位产生结露，还能够消除“热桥”造成的热损失。热损失减少了，支出自然就降了下来。
1.3、改善墙体潮湿情况
通常，内保温须设置隔汽层。但是而采用外保温时，蒸汽渗透性高的主体结构材料在保温层的内部，只要材料选择没有问题，冷凝现象就不会出现，因此也无需设置隔汽层。在采取外保温措施后，使得整个墙身温度提高了，降低了它的含温量，改善了的保温性能。
1.4、方便旧建筑物进行节能改造
以前的建筑物在设计的时候没有考虑到节约能源，所以很难满足节能的要求，因此对一些比较陈旧的房子进行节能改造，已经提到了日程上。这种方法的特点是不需要大面积的施工，也不用考虑搬迁。
1.5、避免装修带来的破坏
无论是住宅还是公寓，初期建设都是我们所说的毛坯房，因为业主对房屋都要进行装修，在这个过程中，施工方并不是当时楼房的施工人员，所以对整个建筑并是不是很了解，在施工过程中难免会带来一些损坏，这在施工进度上是不可取的。
2、建筑外墙保温材料分类
2.1、无机材料
1）岩棉制品是以精选的天然玄武岩或辉绿岩等为主要原料，经高温熔化、高速离心法或喷吹法等制成棉丝状无机纤维（纤维的直径约为4～7μm），继而在纤维中加入一定量的胶粘剂、防尘剂、憎水剂，再经固化、切割、贴面等工序制成。岩棉制品主要包括岩棉板、岩棉条。2）泡沫玻璃板是以废平板玻璃和瓶罐玻璃为原料，加入发泡剂、改性添加剂和发泡促进剂等后，经过细粉碎和均匀混合后，再经高温熔化、发泡、退火而制成的无机非金属玻璃板材。该板材是由大量直径为1～2mm的均匀气泡结构组成的。3）发泡水泥是指将发泡剂加入由水泥基胶凝材料、集料、掺合料、外加剂和水制成的料浆中，经混合搅拌、浇注，使其在模具中通过化学反应而使浆体内部产生封闭气孔，经养护、切割而成的板材，其属于气泡状绝热材料，在混凝土内部形成封闭的泡沫孔，以达到保温隔热效果。4）膨胀珍珠岩板是将珍珠岩、松脂岩、黑曜岩矿石等原料，经破碎、筛分、预热并在1260℃左右高温中悬浮瞬时急剧加热膨胀制成多孔颗粒状材料后，与无机胶凝材料、外加剂等混合，再经加压成型、烘干、养护等工序而制成的板材。5）玻化微珠是由玻璃质火山熔岩矿砂经膨胀、玻化等工艺制成，其表面玻化封闭、呈不规则球状，内部为多孔空腔结构。玻化微珠保温砂浆是以玻化微珠、无机胶凝材料、添加剂、填料等混合而成的干混料。
2.2、有机材料
1）模塑聚苯板（EPS板）是以含有挥发性液体发泡剂的可发性聚苯乙烯珠粒为原料，经加热发泡后在模具中加热成型的保温板材。2）挤塑聚苯板是由聚苯乙烯树脂或其共聚物与其他添加剂经加热挤压过程制造出的拥有连续均匀表层及闭孔式蜂窝结构的板材，具有蜂窝结构的厚板，完全不会出现空隙。3）酚醛板（PF板）是由苯酚和甲醛的缩聚物（如酚醛树脂）与固化剂、发泡剂、表面活性剂和填充剂等混合制成的多孔型硬质泡沫塑料。4）硬泡聚氨酯保温板是指在工厂的专业生产线上生产的，以热固性材料硬泡聚氨酯(包括聚异氰脲酸酯硬质泡沫塑料PIR和聚氨酯硬质泡沫塑料PUR)为芯材，两面覆以某种非装饰面层的保温板材。非装饰面层一般是为了增加聚氨酯硬泡保温板与基层墙面的粘结强度，防紫外线和减少运输中的破损。
3、含水率对建筑外墙保温材料导热性能的应用
根据有关实验。本研究考察含水率对样品导热系数的影响，因此首先选择容重（180±5kg/m3）相同，饱和吸水率分别为6.1%、26.1%、32.6%的空心微珠保温板。样品的导热系数均随着含水率的增加而逐渐增大，相同含水率时，空心微珠保温材料的导热系数相当。当含水率<5%时，导热系数增长迅速；当含水率>5%时，导热系数增长趋于缓慢。吸水率6.1%样品的导热系数增加到0.13W/m•K，吸水率26.1%、32.6%的样品分别增加到0.20W/m•K和0.23W/m•K。
根据传热机理，热传递依靠三种基本方式：热传导、热对流和热辐射。多孔材料内部结构复杂，相比于常规连续材料，能量传递过程也相对复杂，内部热量传递一般有以下几种形式：固体骨架内部的导热；孔隙内流体的导热；流体与固体骨架之间相互接触导热；流体有一定流速时流体与固体骨架的对流换热；固体骨架表面的辐射换热等。多孔材料在实际应用中的传热过程是各种机理的综合作用。根据相关文献报道，当温度低于573K时，辐射换热量可以忽略。水（水蒸气）进入材料中，占据了原来的孔隙位置，水的导热系数（0.581W/m•K）约为空气导热系数（0.026W/m•K）的22倍，填充孔隙中的水分起到了“热桥”的作用，参与热传导和热对流过程，使材料导热系数变大，所以含量率越高的样品导热系数越大。
建筑外墙保温材料主要包括有机发泡类、无机纤维类和无机硬质发泡类三种，空心微珠保温材料属于无机硬质发泡类，本文亦对有机发泡类EPS板和无机纤维类玻璃纤维棉板导热系数与含水率的关系进行了研究。图1为玻璃纤维棉板与EPS板导热系数与含水率的关系，由图知EPS板的导热系数随含水率的增加而逐渐增大，并呈线性关系，经拟合符合关系式：y=0.000218x+0.0409。当含水率为4.8%时，EPS板导热系数增加到0.051W/m•K，这与MilosJerman[20]等人研究结果是一致的。玻璃纤维棉板的导热系数随含水率的增加而增加，近似拟合符合关系式：y=0.00434x+0.07892。当含水率为17.6%时，玻璃纤维棉板增加到0.141W/m•K。由此可以发现，玻璃纤维棉板导热系数的增长速率高于EPS板。当含水率为5%时，EPS板、空心微珠保温板及玻璃纤维棉板导热系数增加率分别为：60.3%、66.7%和84.6%。这是由于空心微珠保温板与EPS板属于固相连续性保温材料，水分通过材料内部的连通孔进入材料，形成局部的“热桥”现象，使样品导热系数增加，连通孔与闭合孔的数量决定水分在材料内部的分布情况以及导热系数增加量；而玻璃纤维棉板属于气相连续性保温材料，由图2可知玻璃纤维棉板样品中纤维纵横交错，杂乱分布，纤维之间有大量的连续空隙，水分可通过这些空隙均匀分布在样品内部，孔隙内流体的热对流更为显著，因而导热系数增加更为明显。
4、建筑外墙保温材料施工质量控制
4.1、首先在选材方面，因为市面上的保温材料鱼龙混杂，真假难辨，所以也为施工带来了一定的麻烦。再加上材料自身的多样性，建筑施工也遇到了一些实际的困难。很多施工公司在施工的过程中由于不善于选材或是不够仔细的态度盲目进行选择，严重忽略了材料的性能，造成了一些不必要的经济损失。而正确的做法是在进行选材之前对待施工的墙体本身进行热损失测算，这些计算结果才是选材的关键。一般而言，对于保温材料若是越重，那么它的保温性才会是越好的，相反，保温材料越轻，自然保温效果也会略差。由此一来，在进行选材的时候我们要充分考虑这些存在的因素和知识点，杜绝不必要的浪费，同时也可以节省我们的经济成本。
4.2、外墙保温技术的科学规划。在对建筑物进行保温施工作业之前，技术人员需要拿出可行的施工方案。只有科学可行的方案才能为整个施工作业创造出一个有前途的可发展的新天地。因此，首先需要对外墙进行科学的施工，这是保温技术施工的基础，要想得到一个良好的保温技术效果，就必须重视整个建筑施工包括外墙施工。在外墙保温施工之前，首先要严格出行一套施工流程图，为保温技术的“上位”奠定结实的基础。因此需要注意一下几个方面:1)材料的性能而言，要选择符合一膨胀聚苯板薄抹灰的外墙保温技术的一系列要求；2)针对外墙保温的一些配料，要求是腻子、涂料要具有良好的弹力；3)就墙体本身，要保证一定的配套标准，尺寸不宜大不宜小，保障其平整度；4)不能用抹灰层在填平墙体，因为它容易导致墙体的开裂，抹灰层不宜太厚，应略见网格状为好；5)在墙体表面的砂浆完全达到可以继续第二道工序的时候再进行刮腻子，不然很容易引起墙体的开裂；6)如果首层上料为双层网布，那么墙体内层就应该选择网布的强化，可以有效避免两层界面的空包和鼓胀问题；7)窗的洞口应该采用网布的加固加强工作，以免出现开裂问题。
4.3、优化外墙保温方法。随着科学技术的发展，各种保温技术越发完善，接下来将简单介绍几种房屋建筑的外保温方法:一、外墙外保温法。从名称上就可以看出该方法就是在外墙的外面设置保温层，来实现保温效果。外墙外保温不仅能够起到保温效果，同时还能对外墙起到保护作用，从而增加建筑的使用寿命；二、外墙内保温法。此种方法就是通过在外墙的内侧设置保温，是建筑物本身具有保温的效果，这种方法不会影响建筑外观的观赏性，这种方法也是现阶段使用较为广泛的一种方法。本种方法对于材料的防水、耐潮湿性没有较高的要求，因为保温材料的在室内的原因；三、内外混合保温法。顾名思义，这种保温方法就是将以上两种方法结合来使用，这种方法的保温效果是最好的而且能够提高工作效率，这种方法是通过进行外墙外保护法在外墙外侧设置保温层，然后在外保温层保护不到的位置利用外墙内保温法在外墙内侧设置内温层，进而让建筑整体都处于保温中。
总而言之，在这个飞速发展的新时代社会中，国民经济不断提升，人们在解决温饱问题之后关注的就是如何能够更好的享受生活。所以人们对于住宅的要求不仅仅是遮风挡雨这么简单了。为了能够满足人们的要求，同时又顺应着时代的发展，房屋建筑的外保温材料与外保温技术相继诞生，并且在之后一段时间内越发的成熟。房屋的外墙在结构上就有保护作用，而且地位很高。由于外墙位于最外层，所以它是影响房屋建筑保温效果的最直接因素。所以若能成熟应用有效地科学技术、优化保温材料的施工，以此提高外墙的保温效果，就能真正的实现房屋的外墙保温技术，这就要求我们在以后的实际工作中必须对其实现进一步研究探讨。
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论文作者:张旭龙,陈飞,金晶
论文发表刊物:《基层建设》2017年第10期
论文发表时间:2017/7/25
标签：外墙论文; 保温材料论文; 系数论文; 材料论文; 建筑论文; 墙体论文; 含水率论文; 《基层建设》2017年第10期论文;