新型建筑材料及建筑节能保温技术分析

杨愦绪，杨文静，许冠雄，刘 阳

（中建七局第一建筑有限公司，北京100000）

随着城市生态文明建设进程的不断推进以及现代化建设的快速发展，如何将绿色发展与新型节能环保材料、绿色建筑设计等有机地结合起来是推动宜居性城市建设的基础，也是逐步实现“人类命运共同体”建设的前提。“绿色建筑设计”理念倡导新型绿色环保材料、节能减排材料的应用，而新型建筑墙体材料以及建筑节能保温技术是发展的主要方向，也是有效改善建筑室内温度环境的基础。基于此，文章以严寒地区装配式钢结构建筑为基础，从结构系统要求、材料选择、技术应用等方面入手，在外墙、地面、屋面、门窗等几个方面分析节能保温技术，为提高绿色建筑保温效果提供参考。

1 严寒地区装配式钢结构系统要求及新型建筑材料选择

1.1 外墙要求及新型建筑材料选择

严寒地区的外墙维护结构可选用预制混凝土外挂墙板、预制夹心保温墙体等多种类型，其墙体与主体结构的连接方式也是多样的。文章重点对比混凝土外挂墙板和预制夹心保温墙体的安全、耐久及防火性能，进而选取更为适合严寒地区房屋建筑的保温材料。混凝土外挂墙板与预制夹心保温外墙体均为工厂化生产，生产精度高、质量稳定，且施工操作简单、快捷，有利于建筑物的修建。混凝土外挂墙板与预制夹心保温外墙体性能对比如表1所示。

表1 混凝土外挂墙板与预制夹心保温外墙体性能对比表

由表1可知，选用预制夹心保温外墙体，可以很好地满足严寒地区建筑物的总体要求，且该材料的防火性能和使用寿命等均优于预制外保温外墙体。

1.2 地面要求及新型建筑材料选择

严寒地区的地面保温材料不仅需要考虑材料的抗压、抗弯特性，还需考虑吸水特性和保温性能。通常情况下，可将保温材料布置于房屋周边至少2m范围，且其热阻应该大于1.1m2k/W。为此，文章根据不同的保温材料特性，分别做了保温实验，最终确定了不同保温材料的最小厚度。严寒乡村地区不同保温材料的最小构造要求汇总表如表2所示。从表2中可以看出，EPS保温板、XPS板、硬泡聚氨酯等均适合于严寒地区的房屋建设。

表2 严寒乡村地区不同保温材料的最小构造要求汇总表

1.3 屋面板要求及新型建筑材料选择

一般来说，严寒地区的建筑物体形系数≤0.3，因此，在选取保温材料时可从材料的导热系数、抗拉强度、抗压强度和吸水特性、耐火性能等方面综合考虑。不同保温材料特性汇总如表3所示。根据表3中不同保温材料的特性，结合严寒地区建筑物保温要求，屋面板采用厚度为12cm的EPS板（金属夹心）材料时可满足要求。玻璃棉毡保温材料厚度应大于16cm，XPS板厚度应大于9cm，选用厚度约为8cm的硬泡聚氨酯材料时可满足要求。综上，结合材料性能，综合考虑地域保温要求及节能要求，采用玻璃棉毡夹心金属屋面板。

表3 不同保温材料特性汇总表

1.4 门窗要求及新型建筑材料选择

为满足严寒乡村地区建筑物的保温效果，门窗在选材上以保温隔热的中空玻璃为宜，一般使用Low-E玻璃，该型号的玻璃不仅能够满足保温隔热的效果，还具有透光性能强的特征；在中空玻璃之间的空气间层多使用惰性气体或者干燥处理即可，厚度一般为0.9cm或1.2cm。玻璃与门窗框架连接处则使用耐候胶密封即可满足要求。

2 严寒地区装配式钢结构节能保温技术应用

2.1 外墙保温技术

建筑物外墙使用金属预制夹心保温墙体，其夹心保温墙体材料为岩棉，设计外墙厚度为18cm，材料容重为125kg/m3，外墙墙板设计高度为2.5m、5m两种规格，宽为90cm，表面为镀锌板。外墙墙板接缝采用企口型，拼接处凹进2cm作为立面的装饰分隔缝，使用硬质聚氨酯保温材料对夹心保温板四周进行封边处理。在施工安装时，只需利用螺栓固定在支撑的钢架上，相对于其他材料而言，安装操作更为简单便捷。岩棉的导热系数为0.038W/（m·k），该墙板具有较好的保温性能。由于岩棉具有较好的吸声效果，因此该墙板的隔音效果较好。岩棉材料具有优越的防火性能，可以满足建筑房屋防火的要求。金属预制夹心保温墙体如图1所示。

图1 金属预制夹芯保温墙体

建筑物外墙的墙板之间通过自攻螺栓将墙体与钢架梁固定在一起，墙板两侧的连接处设计成企口型，可以很好地实现两两之间的扣接，并使用耐火硅酮胶材料对接缝处密封处理，可以有效隔绝空气、声音等，也可以有效阻隔温度、湿度等通过缝隙传播。此外，岩棉材料的比重较小，因此组成的岩棉夹心板自重轻，可以有效消除或减弱地震等强大外力对墙体的破坏作用。

2.2 地面保温技术

严寒地区冬季温度过低，泥土中的水分以及雨水、雪水等下渗导致该区域的地面被冻结。因此，如果严寒地区建筑物的地面不做保温处理，不仅使建筑物整体保温效果不佳，甚至还会因内外温差较大，导致地面出现结露现象，给居民带来不便，这一现象在严寒地区居民较分散的区域更为常见。基于此，文章以保温节能为目的，非周边地面使用保温板（B1级EPS）厚8cm；周边地面采用水泥砂浆找平层厚2cm、保护层（钢筋混凝土）厚6cm、保温板（B1级EPS）厚5cm、细石混凝土垫层厚8cm、夯实黏土层大于1m。上述组合，经过试验结果显示具有良好的保温隔热效果，因此，可以大规模使用。EPS保温板材如图2所示。

2.3 屋顶保温技术

图2 EPS保温板材

严寒地区一般位于我国北方区域，乡村建筑物一般以平房、四合院落、二层或三层小洋楼为主，文章主要针对新阶段小康村建设住房，屋顶多采用平屋面。屋顶采用玻璃棉夹心金属屋面板，厚20cm，使用强建筑胶黏接。因此，屋面板具有较好的保温性能、防水性能和耐火性能。天窗则使用断桥铝玻璃，并用胶条封边。

2.4 门窗保温技术

建筑物的门窗不仅要满足保温、节能的要求，还要符合水密性、气密性等的基本要求，可采用断桥铝合节能窗，配合使用Low-E型中空玻璃，用胶条封边处理即可满足要求。此外，门窗等与钢檩条之间的接触缝使用高性能密封胶处理。

3 结论

（1）严寒地区的外墙保温材料使用预制夹心保温外墙体为宜，其夹心材料使用岩棉效果更好，表面为镀锌板。

（2）严寒地区的周边地面使用保温板B1级EPS厚8cm，周边地面采用水泥砂浆找平层厚2cm、保护层（钢筋混凝土）厚6cm、保温板（B1级EPS）厚5cm、细石混凝土垫层厚8cm、夯实黏土层大于1m，可达到良好的保温效果。

（3）严寒地区的屋顶保温处理，可使用玻璃棉加芯金属屋面板，使用强建筑胶粘接即可满足要求；建筑物的门窗可采用断桥铝合节能窗，用胶条封边处理即可。