摘要:在我國，由于建筑物隔熱保溫效果不佳造成大量能源損失的情況時有發生，而使用隔熱保溫材料能在一定程度上很好地解決建筑能源浪費的問題。文章詳細地闡述了隔熱保溫材料的定義及其隔熱保溫原理，介紹了建筑工程中常用的幾種隔熱保溫材料，并對比分析了其保溫隔熱性能。此外，著重介紹了性能良好的高溫發泡陶瓷隔熱保溫材料的制備工藝和應用，并對其發展前景進行了展望，以期為相似行業或研究領域提供參考。

　　關鍵詞:建筑材料;建筑能耗;隔熱保溫材料;高溫發泡陶瓷

　　建筑能耗在我國能源總消耗中的占比逐年提升，日前已達40%[1]，如何在建筑領域降低能源消耗已經成為一個亟待解決的問題。 據不完全統計，如果使用具有良好保溫絕熱性能的建筑材料，建筑物的能耗可降低25%～51%。因此，使用建筑隔熱保溫材料能夠很好地解決建筑能耗問題。然而，目前我國仍存在一部分建筑沒有有效使用建筑隔熱保溫材料，致使建筑物的能源消耗與損失十分嚴重[2]。因此，創新性地研究和開發具有良好隔熱保溫性能的建筑材料，不僅能夠大大減少建筑能源消耗，還能提高室內住所的保溫隔熱能力，對提升人們生活質量和保護周圍環境具有重大的意義[3]。

　　1建筑隔熱保溫材料簡介

　　1.1建筑隔熱保溫材料的定義

　　一般說，隔熱保溫材料的共同特點是輕質、疏松、多孔、導熱系數低，通過有效阻隔建筑物與外界的熱量交換來降低建筑物能耗，以實現建筑節能的目的。無機隔熱保溫材料具有不燃、使用溫度寬、耐化學腐蝕性較好等特點。有機隔熱保溫材料具有吸水率較低、不透水性較佳等特點。一般建筑保溫隔熱材料的導熱系數小于0.17W/(m·K)，表觀密度小于1000kg/m3，抗壓強度大于0.3MPa[4]。

　　1.2建筑隔熱保溫材料保溫原理

　　熱量傳遞方式主要有熱傳遞、熱輻射、熱對流3種。大多數保溫材料內部孔隙較多，孔隙中充滿著空氣，而空氣導熱系數遠低于固體，所以能阻隔熱量從高溫端向低溫端的傳遞，達到保溫隔熱的目的。因此，保溫材料的原理就是通過材料內部密閉小孔中的空氣對熱量所具有的慢導性，使得材料溫度隨外界變化得非常緩慢，最終達到保溫效果。

　　2隔熱保溫材料在建筑中的應用

　　2.1保溫材料在墻體的應用

　　墻體保溫一般分為內墻保溫和外墻保溫兩部分，但內墻保溫存在占據室內空間面積、防火能力不足和對室內環境及人體健康產生影響等問題，因此目前我國主要是對外墻應用保溫材料以提高墻體隔熱能力，而內墻保溫只在上海、重慶等少數城市普及。外墻保溫主要分為外墻內保溫技術和外墻外保溫技術，外墻內保溫即在墻內側鋪設隔熱保溫板，整體操作較為簡單，目前在我國許多建筑中都有使用，內保溫主要應用于保暖，具有室內快速升溫的能力[5]。

　　外墻內保溫技術成型時間比較早，技術原理簡單，安裝拆卸和后期維護也比較快捷，對環境也不會產生不良影響。外墻外保溫技術將保溫層鋪設在墻體外側，能有效降低熱橋的發生，從而減少熱量的損失，防止外墻出現裂縫等情況，因此能夠延長墻體的使用壽命。相比外墻內保溫技術，外保溫無疑更具優勢，然而外墻外保溫技術比較復雜，對施工人員和設備的要求較高，對保溫材料的性能要求也較為嚴格[6]。所以很多保溫材料無法滿足實際要求，外保溫技術的施工在短期內難以實現規范和統一。

　　2.2保溫材料在建筑頂部的應用

　　建筑物頂部與外界進行大量的熱量交換。一般可在屋頂鋪膨脹珍珠巖、玻璃棉等保溫材料，還可以在天花板上鋪設礦物棉氈、墊保溫棉等材料來增強保溫隔熱的性能。屋面有平面屋和非平面屋2種，在屋頂鋪設保溫隔熱材料時，應視屋面的形狀和保溫材料的具體功能而定，應滿足屋頂的防水能力、裝潢美觀程度等要求[7]。保溫材料鋪設方法也有不同，玻璃保溫棉可以鋪到天花板上，也可以和裝飾用材料制成天花板來直接鋪設。我國已經生產、開發和引進了很多新型保溫節能材料，如巖棉、玻璃棉、聚苯乙烯塑料、水泥聚苯板、硅酸鹽復合絕熱砂漿等[8]。

　　2.3保溫材料在地下場所的應用

　　大多數建筑物都有地下室或地下空間，與室內主活動空間分隔開來，處在保溫隔熱區域之外。在冬季溫度較低時，這些地下部分的保溫能力將極大降低。熱量大量損失，造成地下室內溫度降低，隨著生產生活要求的提高，地下場所的保溫需求也逐漸加大。因此有必要在地下室底部的地板下面鋪設保溫隔熱性能良好的建筑材料。同時，地下場所保溫隔熱性能的提升也會有助于整個建筑保溫隔熱體系的構建，從而實現能源的循環利用。

　　3建筑隔熱保溫材料的分類及性質建筑隔熱保溫材料

　　導熱系數小，具有保溫、消音、防火等性能，建筑隔熱保溫材料的種類很多，按照形態可以分為纖維狀、微孔狀、層狀、氣泡狀;按照材質可以分為金屬保溫隔熱材料、有機保溫隔熱材料、無機保溫隔熱材料。市面上的建筑隔熱保溫材料以泡沫塑料、礦物棉、膨脹珍珠巖、多孔陶瓷等較為常見[9]。泡沫塑料作為一種重要的有機保溫隔熱材料，主要分為聚氨酯泡沫塑料、聚苯乙烯泡沫塑料和聚乙烯泡沫塑料[10]。

　　1)聚氨酯泡沫塑料最早于20世紀50年代由德國研制使用，具有良好的保溫與防水性能。近年來在建筑保溫工程中大量使用，在屋頂、墻體等用作保溫層效果非常好，目前正逐漸取代傳統防水保溫層。但當前聚氨脂泡沫塑料的發展到了一個瓶頸期，其制備過程使用的氯氟烴類發泡劑會破壞大氣層，目前已被聯合國禁止使用。因此許多國家正在逐漸減少聚氨脂泡沫塑料的使用，尋找并使用新型環保發泡劑正成為聚氨脂泡沫保溫材料的出路。

　　2)聚苯乙烯泡沫塑料是目前應用最廣泛的一類保溫材料，具有保溫、吸音、抗沖擊等特性，適用于寒冷地區。泡沫塑料保溫板和夾心復合板是聚苯乙烯泡沫塑料的主要制品，由于其低廉的價格和優良的保溫隔熱能力，成為了墻體及屋面保溫系統中的主要應用材料。

　　真空聚苯乙烯泡沫材料也是其發展方向之一，虞夏等[9]對比了真空聚苯乙烯泡沫材料和傳統聚苯乙烯發泡材料，發現真空聚苯乙烯在制冷領域保溫效果更顯著，且其價格低廉，經濟益好，未來真空聚苯乙烯泡沫材料的發展前景很廣闊。我國每年都有大量聚苯乙烯泡沫塑料遭到廢棄，造成了部分環境污染，而以廢棄聚苯乙烯泡沫塑料為主要原料，可以制備出具有優良保溫耐熱性能的復合保溫材料，這也是聚苯乙烯泡沫保溫材料發展的新方向[11]。

　　3)聚乙烯泡沫塑料發展時間較長，20世紀40年代美國最早研制成功，具有耐熱、柔韌、不吸水等優良特性。當前聚乙烯泡沫保溫材料主要以輕質復合材料為主，其輕質、導熱系數低等物理特性能夠滿足一般建筑的保溫需求。聚乙烯泡沫塑料價格高昂、防火能力差，加之使用時對溫度也有要求，因而目前應用范圍不大，但聚乙烯具有很好的加工性能，在聚乙烯等主要原料中加入高分子彈性材料，可以制成具有良好柔韌性能的復合材料，可以滿足更多個性化的需求[12]。

　　礦物棉主要是由瀝青和有機物經過特殊工藝制成，1840年最早由英國研制成功，至今已有100多年的發展歷史。礦物棉制品價格低廉，保溫隔熱性能較好，且具有良好的耐火性，一般應用于外墻、屋面房頂等部位的保留隔熱，在其他工業領域也得到了大量應用，而且礦物棉材料成本非常低，經濟效益顯著。但礦物棉制品含有一定的有害物質，會對環境造成一定破壞，而且其強度很低，用作保溫隔熱層時容易發生塌陷的現象，所以礦物棉制品正逐步被其他材料所取代[13]。

　　膨脹珍珠巖是由珍珠巖、黑曜巖等原料制成，具有導熱系數低、耐火、無毒等優良性質，而且成本很低，主要用作建筑抹灰料、保溫填料、保溫板材等。20世紀40年代，美國最早開始珍珠巖的工業制備，我國最早于20世紀60年代在大連成功生產珍珠巖制品。

　　李胡勇等[4]以膨脹珍珠巖為原料，水玻璃為膠黏劑，制備出了一種優良的珍珠巖制品，其導熱系數為0.065～0.074W/(m·K)，表觀密度為284～340kg/m3，抗壓強度為0.55～1.30MPa。雖然膨脹珍珠巖的保溫及防火性能好，但其強度不高，容易吸水，吸水后其保溫隔熱能力會大幅度降低，所以膨脹珍珠巖的使用范圍較小，且使用時需要對其進行疏水處理。

　　4發泡陶瓷作為新型建筑隔熱保溫材料的制備及應用進展

　　4.1常用高溫發泡陶瓷隔熱保溫材料的制備

　　發泡陶瓷通常采用壓制成型或直接燒成法，對坯料的要求不高，一般是以粘土、石英、長石為主要原料，添加發泡劑，采用先進的生產工藝在高溫下燒成的高氣孔率的閉孔陶瓷材料。發泡陶瓷的制備主要有球磨、干燥、造粒、燒成等工藝流程，對不同功能需要的高溫陶瓷還可進行裝飾和切割等加工處理[14]。

　　發泡劑在高溫下發生分解及氧化還原反應，產生了揮發性氣體，并與材料基體共熔，溶劑性組分材料也會在高溫的情況下與發泡劑共熔，產生硅酸鹽熔體，氣體被封閉在材料內部，進而材料不斷膨脹。當溫度不斷地降低，封閉在材料內部的氣體會產生閉氣孔;而未被熔融狀態的高溫熔體封閉的氣體會產生開氣孔[15]。在制備過程中，通過保證原料成分、控制燒成技術，最終獲得品質較高的發泡陶瓷。在制備高溫發泡陶瓷時，選用合適的發泡劑是制備的關鍵。常用的發泡劑主要有碳化硅、鐵粉、碳粉、碳酸鈣等[16]。

　　曾小州等[17]以氧化鐵粉做發泡劑，以瓷砂和廢玻璃為主要原料，制備了具有保溫和防水功能的高溫發泡陶瓷。劉衛東等[18]以硫酸鈣作為發泡劑，石英為主要原料，長石為助熔劑，1600℃高溫制備了泡沫陶瓷樣品。實驗表明，一般加入0.05%～1.0%的SiC作高溫發泡劑時的效果最好。發泡劑細度的不同對發泡效果的影響也會不同，有時會對材料的成色造成影響。以SiC發泡劑為例，顆粒越細，SiC在坯料中的分散度就越高，材料發泡膨脹效果越均勻一致。

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　　5結束語

　　在科技發展日新月異的今天，能源問題日益突出，建筑領域的能源浪費現象尤為嚴重。許多建筑保溫隔熱性能不佳，內部能源傳遞到外界，造成了巨大損失，而應用保溫隔熱材料是提高建筑能源利用率的重要一環。常用的保溫隔熱產品包括多孔陶瓷、泡沫塑料、礦物棉、膨脹珍珠巖等。

　　這些材料價格低廉、保溫隔熱性能良好、強度高，能起到很好地保溫隔熱作用。研究與應用保溫隔熱建筑材料，不但能很好地降低能源的損失與浪費，還能對提高居民的生活舒適程度和維持建筑物周圍環境的穩定起到重要作用。在今后的一段時間，對建筑保溫隔熱材料的深入研究勢必會成為我國建筑工程發展的新方向。

　　參考文獻

　　[1]岳志鐵.建筑幕墻保溫系統應用研究[J].綠色建筑，2015(5):70-73.

　　[2]徐鵬程，顧平道.談國內外建筑節能研究現狀[J].山西建筑，2015(22):184-185.

　　[3]趙森.外墻保溫技術與建筑節能材料的應用分析[J].山西建筑，2015(17):207-208.

　　[4]李胡勇，楊艷.無機保溫砂漿研究進展[J].混凝土與水泥制品，2015(2):69-72.

　　[5]于思榮，黃志求.漂珠/AZ91D鎂合金復合材料的高溫壓縮變形行為[J].復合材料學報，2015，32(5):1461-1468.

　　作者：陸成龍1，2，戴永剛2，張國燾2