新型墻體材料保溫性能測試分析

劉傳龍 宦棟梁 張弛

摘 要：近年來，新型墻體材料發展迅速，目前已在建筑圍護結構中得到大量應用。本文主要概述了湖北十堰地區新型墻體材料發展、現狀和種類，對具有一定代表性的幾種新型墻體材料，通過測試保溫性能指標數據進行對比分析。測試分析結果表明：燒結空心砌塊和B05級蒸壓加氣混凝土砌塊兩種規格產品，在眾多新型墻體材料中保溫性能最佳。

關鍵詞：十堰;新型墻體材料;保溫性能;檢測;分析

中圖分類號：TU50 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2019）21-0103-02

0 引言

我國正處在經濟快速發展時期，建筑領域能耗數量巨大，建筑節能刻不容緩。推廣新型墻體材料，促進建筑節能，是可持續必然要求。湖北省十堰市作為工業化城市，建筑業發展迅猛，極大地帶動了新型墻體材料產業的發展。從建筑節能角度講，哪些新型墻材值得推廣應用，是擺在行業管理部門和建筑業面前的重大選題。本文力求透過對本地區新型墻體材料保溫性能的測試分析，明確符合建筑節能要求又適合當地資源條件的新型墻體材料，為行業發展提供參考。

1 十堰地區新型墻體材料的發展與現狀

上世紀九十年代中后期，陸續出現了粉煤灰磚、蒸壓加氣混凝土砌塊等具有代表性的新型墻體材料。進入本世紀后，先后出現了非粘土質燒結類的實心磚、空心磚、砌塊和各種新材料制成的板材。至今，本地區已形成了一個以磚、砌塊、板材三種類型為代表的龐大新型墻體材料產業，據市墻體材料革新與建筑節能辦公室統計，截止2018年，全市新型墻體材料生產企業達到117家，生產規模（折合標磚）已達39.8億塊，實際產量（折合標磚）2018年為13.01億塊。

2 從傳統與新型墻體材料的對比看保溫性能測試分析的意義

傳統墻體材料以粘土為主要原料制成，其主要生產原料粘土屬于不可再生的寶貴土地資源，產磚用磚必然造成土地資源的消耗、破壞和浪費。新型墻體材料以非粘土物質為主要原料制成，原料種類和產品種類都比較豐富。可以說，新型墻材具備節約和保護土地資源及促進節能環保和資源綜合利用的優勢。但新型墻材的主要不足之處在于，部分新材料存在無標可依的現象;對保溫性能指標要么沒規定，要么有規定但要求不統一，為推廣應用帶來不便。鑒于此，開展新型墻材保溫性能的測試分析工作，對于開展行業管理、明確推廣應用對象、促進產業結構調整和產品結構優化，都具有十分明顯的指導意義。

3 測試指標選擇（傳熱系數和平均導熱系數）

開展保溫性能測試分析，需要解決的問題是選擇那些技術指標進行測試分析。保溫或隔熱現象涉及熱量的傳導、對流、輻射，在建筑設計和質量檢測領域，有多種技術指標可以用來衡量熱量的傳導、對流、輻射情況，諸如導熱系數、傳熱系數、蓄熱系數、熱導率、導熱率、熱阻等，大家習慣上可能稱這些指標為保溫性能指標。在這些可供選擇的技術指標中，由于常見的檢測手段主要涉及檢測導熱系數與傳熱系數，故本項目分析篩選確定：（平均）導熱系數和傳熱系數為主要測試分析指標，此處應注意導熱系數與平均導熱系數存在概念區別，但為了達到分析比較的目的提出了平均導熱系數，主要依據有以下幾點：

（1）在分析過程中對于均質材料可以測量導熱系數，但是對于非均質材料，如果用防護熱板法測量一方面防護熱板法對試件尺寸有要求，非均質材料一旦切割必然破壞其結構，另一方面導熱系數本身也不針對非均質材料。但是非均質材料可以測量傳熱系數，根據導熱系數的定義及傳熱系數的定義，為了達到能夠比較分析的目的必須用導熱系數的性質來比較，故在本文中提出平均導熱系數的概念，就是用測量的傳熱系數通過以下公式推導出平均導熱系數。依據GB 50176-2016《民用建筑熱工設計規范》計算公式（1）及公式（2）如下。

λ=d/R ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?（1）

K=1/（R+Ri+Re） ? ? ? ? ? ? （2）

λ-導熱系數W/（m·K）;d-材料厚度（m）;R-熱阻（m2·K/W）;K-傳熱系數（W/m2·K）;Ri-內表面換熱阻（m2·K/W）一般取0.11m2·K/W;Re-外表面換熱阻（m2·K/W）一般取0.04m2·K/W。

（2）對于非均質材料，傳熱過程是復雜的，非均質性將會影響熱流密度的模式，其既不是一維的，也不均勻，是會各向異性的（因為不同方向的傳熱能力是不同的），但是在實際應用中，假設邊界漏熱恒定可控，在長時間穩定之后，也近似認為熱量都沿著垂直方向一維傳熱了，也就可以引用導熱系數的性質了。

4 材料選型

由于新型墻體材料種類多，檢測資源有限，測試分析工作只能有選擇性地進行，這就面臨一個材料選型問題。材料選型的原則為：一是所選材料要與當地資源條件相適應。材料的主要生產原料應來自本地區。二是所選材料應適宜于檢測并具有一定的代表性，本項目初步選出了以下材料，如表1所示。

結合本項目的目的，可以得出幾點意見：（1）板材：其生產原料源于外地，資源缺乏適宜性，當考慮排除;（2）粉煤灰磚、普通混凝土實心磚、燒結實心磚、灰砂磚這四類材料：資源適宜，但歷史測試數據的保溫性能指標值過高或產品容重較大，不適合高層建筑，當考慮排除;（3）輕集料混凝土小型空心砌塊：部分生產原料來源于外地但占比較小，歷史測試數據的保溫性能指標、容重指標值適中，可保留待選;（4）剩余的燒結空心磚、燒結多孔磚、燒結空心砌塊、燒結多孔砌塊、蒸壓加氣混凝土砌塊等五種材料，資源適宜，歷史測試數據的保溫性能指標和容重指標值適中，可考慮選擇;（5）對灰縫材料實施有效控制也是必須考慮到的，需要保證灰縫材料的保溫性能與被測對象基本一致，消除產生影響結果的熱橋效應，否則測試指標的結果可比性就較差。

根據上述意見，本項目最終選定保溫性能較好且容重較低（≤1100kg/m3）的四種材料為測試分析材料類型：輕集料混凝土小型空心砌塊、蒸壓加氣混凝土砌塊、燒結空心磚、燒結空心砌塊。

5 實施方案

（1）開展不同材料及相同砌筑厚度的測試分析，篩選出保溫性能較好的材料。該預案已實施完成，測試分析結果見表2。

通過上述實驗得出蒸壓加氣混凝土砌塊及燒結空心砌塊的保溫性能優于其余兩種材料。接下來再針對蒸壓加氣混凝土砌塊及燒結空心砌塊兩種材料進行分析。

（2）開展相同材料，不同規格等級（厚度）測試分析，掌握相同材料，不同規格等級（厚度）保溫性能的差異。該預案已實施完成，測試分析結果見表3及表4。

6 平均導熱系數用于比較分析可行性的驗證

在前文中為了達到比較分析的目的，提出了平均導熱系數的概念，但其是否符合客觀規律可采用均質材料進行驗證，驗證結果如表5：

從上述驗證結果來看，用傳熱系數實驗結果采用上文中公式（1）及公式（2）推導出的平均傳熱系數與直接采用導熱系數測定儀測定的導熱系數區別不大，故前文中的假設是符合客觀規律的。

7 結果評價

結論性意見：（1）對于非均質材料，可以用其測得的傳熱系數推導出平均導熱系數從而達到保溫性能比較分析的目的。但應注意此處為平均導熱系數，與材料的導熱系數存在概念區別，其換算推導目的也僅僅是用于保溫性能的比較分析。（2）從（平均）導熱系數來看，B05級蒸壓加氣混凝土砌塊、燒結空心砌塊較小。（3）對于非均質材料（燒結空心砌塊），在空心結構一致的情況下，平均導熱系數的變化隨材料厚度的變化影響不大，孔洞率及孔型結構不變情況下導熱系數基本一致。

8 結語

綜合考慮建筑節能、建筑承重和環保的要求及資源綜合利用功能和資源的適宜性情況，結合材料的保溫性能指標，筆者建議：十堰地區新型墻體材料的推廣應用，以燒結空心砌塊和蒸壓加氣混凝土砌塊兩類材料為主，并以燒結空心砌塊、B05級蒸壓加氣混凝土砌塊兩種類型最為適宜。