影响外墙保温材料导热系数的因素分析

文/曹希景、常颖慧 呼和浩特市四方工程质量检测试验中心 内蒙古呼和浩特 010000

随着我国城市化建设水平的提升，城市鲜见再有瓦房、平房以及底层的建筑，基本都是高层建筑用于人们的日常居住、工作以及休闲娱乐购物等全方位的功能和用途。一方面极大节省了土地资源，另一方面使得人们的生活和服务质量与水平有了很大的提高。社会和人们对于建筑的外墙保温和节能等性能有了更好的要求和标准，因此对于建筑外墙使用的保温材料的导热系数的研究是十分必要的，直接影响着保温材料的保温性。从保温材料的结构以及形态进行对比导热系数的大小，进而针对保温材料的密度以及孔隙作为影响导热系数的因素进行探索和分析。总结影响外墙保温材料的导热系数的因素以及找到影响规律。以利于实际工程中，保温材料的考量和选择。

1、保温材料结构和形态影响导热系数

保温材料按照化学成分可以划分为无机保温材料以及有机保温材料两种材料结构。无机材料导热系数普遍高于有机材料导热系数[1]。其中有机材料中的高分子材料导热系数较低。其中无机材料中的非金属材料的导热系数低于金属材料的导热系数。

保温材料按照形态区分，其中液态的导热系数要高于气态的导热系数

2、保温材料的密度影响导热系数

以固体形态的保温材料为例，保温材料的密度即是单位体积的质量，保温材料的体积不仅包括固体物质的体积，而且还包括固体物质间的空隙体积[2]。因此保温材料的导热系数会受到空隙体积以及密度的影响而发生变化。通常空隙体积越大，固体保温材料的密度越小，导致固体保温材料的导热系数变小。

值得注意的是，随着空隙体积达到一定程度的体积，固体保温材料的密度降低到一定的数值之后，固体保温材料的导热系数会停止减小，并且反而呈现增大的趋势。我们把这个数值称为表观密度的临界值[3]。当空隙体积过高导致保温材料的密度超过临界值时，在空隙当中会形成空气对流现象，因此会导致保温材料的辐射传热的增强，影响保温材料的导热系数向增大方向变化和发展。

3、保温材料内的空隙影响导热系数

在固体物质的保温材料的表观密度数值一致的情况下进行观察和分析，得出保温材料的孔隙大小与材料的导热系数成正比，包括保温材料导热系数的极值也与空隙大小正相关。

当空隙的大小与孔隙率一致时，根据孔隙之间的连通程度来判断保温材料的导热系数[4]。通常保温材料的导热系数与孔隙之间的连通率呈正相关关系。

4、建筑垃圾为骨料的硅酸盐保温材料导热系数以及影响因素研究

目前我国城市的建设和发展速度呈现飞快的状态，城市中高楼林立，还有很多正在施工的工程建筑。造成城市内的建筑垃圾日益增多。通常在建筑工程中，会充分利用到建筑垃圾材料，利用设备对建筑垃圾进行粉碎细化，将建筑垃圾作为骨料，与硅酸盐保温材料进行混合，通过胶凝、填充等材料进行合理的调配，制作出盐基多孔保温材料，俗称硅酸盐保温材料。

通过对硅酸盐保温材料导热系数进行研究，进一步分析影响保温材料导热系数的因素，以及两者的变化规律。将传统的保温材料：水泥基复合保温砂浆保温材料作为参照物，对照硅酸盐保温材料导热系数与水泥基复合保温砂浆保温材料导热系数与影响因素的变化以及规律。

首先将材料密度作为影响因素进行分析研究，发现硅酸盐保温材料导热系数的变化趋势与硅酸盐保温材料的密度变化趋势是一致的，即两者是正比例的数量关系。在排除保温材料导热系数极值的情况下，即水泥基复合保温砂浆保温材料与硅酸盐保温材料的密度选择一立方米两百左右公斤的密度数值时，发现建筑垃圾为骨料的硅酸盐保温材料导热系数要高于水泥基复合保温砂浆保温材料一些。

其次将材料孔隙作为影响因素进行分析研究，保持在满足容重相同的情况下，得出在通常情况下，硅酸盐保温材料的导热系数与孔隙大小成正比关系。需要考虑的是孔隙过小的情况下正比关系会发生变化，将孔隙看作一个圆形，那么当孔隙直径小于0.7mm时，硅酸盐保温材料导热系数会随着孔隙的继续减小而呈现增长的情况。着主要是因为孔径过小，孔隙中的空气对流没有足够的流动空间导致对流效果减弱直到对流消失，然而空气对流产生的辐射传热的路径会不断随孔隙壁的增加而发生延长，造成大幅度的缩减对流辐射传热的比例，从而导致对流导热的热量传递比例的加大，最终影响了保温材料的导热系数呈现反增长的趋势。

建筑垃圾为骨料的硅酸盐保温材料不仅导热系数要优于传统的水泥基复合保温砂浆保温材料导热系数，而且在节能环保方面也是很好的材料。通过建筑废料的回收再利用，一定程度的提高了建筑材料的节能性。

结语：

综上所述，影响外墙保温材料导热系数的因素有很多，首先应当选择合适的材料、导热系数高的以及节能性能优的作为外墙的保温材料[5]。通常情况下，保温材料的导热系数与材料的化学成分、材料的表观密度以及孔隙直径等均有关系，因此这些都是我们在选择保温材料需要考虑和观察的。与此同时，应当积极响应国家节能环保的号召，采用节能性质好的材料作为保温材料的选择对象。一方面不仅提高了建筑的节能效果，另一方面还促进了社会效益以及经济效益。