新型墙体材料保温性能测试分析

刘传龙 宦栋梁 张弛

摘 要：近年来，新型墙体材料发展迅速，目前已在建筑围护结构中得到大量应用。本文主要概述了湖北十堰地区新型墙体材料发展、现状和种类，对具有一定代表性的几种新型墙体材料，通过测试保温性能指标数据进行对比分析。测试分析结果表明：烧结空心砌块和B05级蒸压加气混凝土砌块两种规格产品，在众多新型墙体材料中保温性能最佳。

关键词：十堰;新型墙体材料;保温性能;检测;分析

中图分类号：TU50 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2019）21-0103-02

0 引言

我国正处在经济快速发展时期，建筑领域能耗数量巨大，建筑节能刻不容缓。推广新型墙体材料，促进建筑节能，是可持续必然要求。湖北省十堰市作为工业化城市，建筑业发展迅猛，极大地带动了新型墙体材料产业的发展。从建筑节能角度讲，哪些新型墙材值得推广应用，是摆在行业管理部门和建筑业面前的重大选题。本文力求透过对本地区新型墙体材料保温性能的测试分析，明确符合建筑节能要求又适合当地资源条件的新型墙体材料，为行业发展提供参考。

1 十堰地区新型墙体材料的发展与现状

上世纪九十年代中后期，陆续出现了粉煤灰砖、蒸压加气混凝土砌块等具有代表性的新型墙体材料。进入本世纪后，先后出现了非粘土质烧结类的实心砖、空心砖、砌块和各种新材料制成的板材。至今，本地区已形成了一个以砖、砌块、板材三种类型为代表的庞大新型墙体材料产业，据市墙体材料革新与建筑节能办公室统计，截止2018年，全市新型墙体材料生产企业达到117家，生产规模（折合标砖）已达39.8亿块，实际产量（折合标砖）2018年为13.01亿块。

2 从传统与新型墙体材料的对比看保温性能测试分析的意义

传统墙体材料以粘土为主要原料制成，其主要生产原料粘土属于不可再生的宝贵土地资源，产砖用砖必然造成土地资源的消耗、破坏和浪费。新型墙体材料以非粘土物质为主要原料制成，原料种类和产品种类都比较丰富。可以说，新型墙材具备节约和保护土地资源及促进节能环保和资源综合利用的优势。但新型墙材的主要不足之处在于，部分新材料存在无标可依的现象;对保温性能指标要么没规定，要么有规定但要求不统一，为推广应用带来不便。鉴于此，开展新型墙材保温性能的测试分析工作，对于开展行业管理、明确推广应用对象、促进产业结构调整和产品结构优化，都具有十分明显的指导意义。

3 测试指标选择（传热系数和平均导热系数）

开展保温性能测试分析，需要解决的问题是选择那些技术指标进行测试分析。保温或隔热现象涉及热量的传导、对流、辐射，在建筑设计和质量检测领域，有多种技术指标可以用来衡量热量的传导、对流、辐射情况，诸如导热系数、传热系数、蓄热系数、热导率、导热率、热阻等，大家习惯上可能称这些指标为保温性能指标。在这些可供选择的技术指标中，由于常见的检测手段主要涉及检测导热系数与传热系数，故本项目分析筛选确定：（平均）导热系数和传热系数为主要测试分析指标，此处应注意导热系数与平均导热系数存在概念区别，但为了达到分析比较的目的提出了平均导热系数，主要依据有以下几点：

（1）在分析过程中对于均质材料可以测量导热系数，但是对于非均质材料，如果用防护热板法测量一方面防护热板法对试件尺寸有要求，非均质材料一旦切割必然破坏其结构，另一方面导热系数本身也不针对非均质材料。但是非均质材料可以测量传热系数，根据导热系数的定义及传热系数的定义，为了达到能够比较分析的目的必须用导热系数的性质来比较，故在本文中提出平均导热系数的概念，就是用测量的传热系数通过以下公式推导出平均导热系数。依据GB 50176-2016《民用建筑热工设计规范》计算公式（1）及公式（2）如下。

λ=d/R                    （1）

K=1/（R+Ri+Re）             （2）

λ-导热系数W/（m·K）;d-材料厚度（m）;R-热阻（m2·K/W）;K-传热系数（W/m2·K）;Ri-内表面换热阻（m2·K/W）一般取0.11m2·K/W;Re-外表面换热阻（m2·K/W）一般取0.04m2·K/W。

（2）对于非均质材料，传热过程是复杂的，非均质性将会影响热流密度的模式，其既不是一维的，也不均匀，是会各向异性的（因为不同方向的传热能力是不同的），但是在實际应用中，假设边界漏热恒定可控，在长时间稳定之后，也近似认为热量都沿着垂直方向一维传热了，也就可以引用导热系数的性质了。

4 材料选型

由于新型墙体材料种类多，检测资源有限，测试分析工作只能有选择性地进行，这就面临一个材料选型问题。材料选型的原则为：一是所选材料要与当地资源条件相适应。材料的主要生产原料应来自本地区。二是所选材料应适宜于检测并具有一定的代表性，本项目初步选出了以下材料，如表1所示。

结合本项目的目的，可以得出几点意见：（1）板材：其生产原料源于外地，资源缺乏适宜性，当考虑排除;（2）粉煤灰砖、普通混凝土实心砖、烧结实心砖、灰砂砖这四类材料：资源适宜，但历史测试数据的保温性能指标值过高或产品容重较大，不适合高层建筑，当考虑排除;（3）轻集料混凝土小型空心砌块：部分生产原料来源于外地但占比较小，历史测试数据的保温性能指标、容重指标值适中，可保留待选;（4）剩余的烧结空心砖、烧结多孔砖、烧结空心砌块、烧结多孔砌块、蒸压加气混凝土砌块等五种材料，资源适宜，历史测试数据的保温性能指标和容重指标值适中，可考虑选择;（5）对灰缝材料实施有效控制也是必须考虑到的，需要保证灰缝材料的保温性能与被测对象基本一致，消除产生影响结果的热桥效应，否则测试指标的结果可比性就较差。

根据上述意见，本项目最终选定保温性能较好且容重较低（≤1100kg/m3）的四种材料为测试分析材料类型：轻集料混凝土小型空心砌块、蒸压加气混凝土砌块、烧结空心砖、烧结空心砌块。

5 实施方案

（1）开展不同材料及相同砌筑厚度的测试分析，筛选出保温性能较好的材料。该预案已实施完成，测试分析结果见表2。

通过上述实验得出蒸压加气混凝土砌块及烧结空心砌块的保温性能优于其余两种材料。接下来再针对蒸压加气混凝土砌块及烧结空心砌块两种材料进行分析。

（2）开展相同材料，不同规格等级（厚度）测试分析，掌握相同材料，不同规格等级（厚度）保温性能的差异。该预案已实施完成，测试分析结果见表3及表4。

6 平均导热系数用于比较分析可行性的验证

在前文中为了达到比较分析的目的，提出了平均导热系数的概念，但其是否符合客观规律可采用均质材料进行验证，验证结果如表5：

从上述验证结果来看，用传热系数实验结果采用上文中公式（1）及公式（2）推导出的平均传热系数与直接采用导热系数测定仪测定的导热系数区别不大，故前文中的假设是符合客观规律的。

7 结果评价

结论性意见：（1）对于非均质材料，可以用其测得的传热系数推导出平均导热系数从而达到保温性能比较分析的目的。但应注意此处为平均导热系数，与材料的导热系数存在概念区别，其换算推导目的也仅仅是用于保温性能的比较分析。（2）从（平均）导热系数来看，B05级蒸压加气混凝土砌块、烧结空心砌块较小。（3）对于非均质材料（烧结空心砌块），在空心结构一致的情况下，平均导热系数的变化随材料厚度的变化影响不大，孔洞率及孔型结构不变情况下导热系数基本一致。

8 结语

综合考虑建筑节能、建筑承重和环保的要求及资源综合利用功能和资源的适宜性情况，结合材料的保温性能指标，笔者建议：十堰地区新型墙体材料的推广应用，以烧结空心砌块和蒸压加气混凝土砌块两类材料为主，并以烧结空心砌块、B05级蒸压加气混凝土砌块两种类型最为适宜。