摘要：制备出相变保温砂浆，并将之应用于建筑外墙保温体系中。通过对某高校1号教学楼和第二食堂的试点项目研究，证明本相变材料保温效果良好，通过与其他保温工程对比分析，确定利用该相变保温砂浆对建筑进行外墙保温，施工工艺简单，综合费用低廉，外墙涂层强度高，耐水性好，耐候性强。
关键词：相变材料；保温砂浆；节能
1 前言
目前，工业能耗、建筑能耗和交通运输业能耗是我国总能耗的主要方面，建筑能耗是我国未来能源消费的主要增长点，近几年每年增长约15%左右。建筑节能问题，不仅是经济问题，而且是重要的战略问题。开发具有高效保温、隔热性能好的建筑材料，以减少建筑能耗，利用房屋的围护结构材料的热容量保持室内温度，是实施可持续发展战略的重大举措。利用相变材料的蓄热、放热作用，可以调整、控制物体周围环境的温度，形成温度基本恒定的微气候。为防止相变材料在相变过程中的流失，多采用微胶囊化处理，目前国内外研制的低温类相变材料多是一些有机类相变材料，这类相变材料常用的有高级脂肪烃类、高级烷烃类等。本研究拟采用有机类固一液相变材料，依据相变温度选择适宜建筑保温材料为脂肪酸作为芯材，考虑相变后材料的液化问题，制备以脲醛树脂为壁材，脂肪酸为芯材的建筑保温材料，对建筑进行保温，并将之应用于某高校1号教学楼和第二食堂外墙保温体系改造，考察保温后教学楼的温度变化，以考察该相变材料的节能效果，并对该外墙保温体系工程造价与其他外墙保温体系的工程造价进行对比分析，以期获得节能效果良好，工程造价低廉的外墙保温体系。
2 外墙保温的特点
外墙外保温对墙体结构可以实行有效的保护。建筑室外温度随季节不断变化，如果对建筑外墙进行保温措施进行处理后，墙体温度在冬季可提高，而在夏季温度可降低，全年温度变化更趋于平缓，热应力减小，结构寿命得以延长。在寒冷的冬天，由于建筑内外存在温差，会造成建筑额外的热损失，还会引起外墙内表面潮湿、结露，甚至出现发霉和淌水现象，而外保温后，可以避免或极大程度削弱热桥现象的发生。采用相同的保温层厚度，外墙外保温系统可比内保温系统减少约1/5的热损失，在建筑节能方面效率更高。此外，一般情况下，保温层力学性能不理想，在内保温的墙面上，吊挂大质量物件有一定困难，房屋的使用功能受到保温层力学性能的制约，有时难以满足住户的需求。而采用外保温体系，保温材料热阻值高，吸湿率低，粘结性好，收缩率小，还不影响房屋的使用功能。
对外保温体系的功能要求有以下几点：
1）保温性能：作为外墙保温系统的重要指标之一，应在预先测定按所用材料的热工性能的基础上，再经过热工计算得出保温材料需要的厚度，以满足建筑节能设计的要求。
2）稳定性：应能保证外墙材料与基层墙体的牢固结合，进而保证外保温系统的总体稳定性。
3）热湿性能：外保温墙体的表面，特别接缝处、门窗洞口周边、空洞周围等处，应采取良好的密闭措施，使其具有优异的防水性能，避免雨水、雪水等进入保温系统内部造成保温效果失效。无论是在墙体内部或者在保温层内部，水的出现都是有害的，应采取适当的技术措施加以避免。
4）耐撞击性能：外墙保温系统需要有一定的强度，能耐受正常交通往来的人体及搬运物品产生的碰撞。
5）结构变形的影响：当所附着的主体结构产生收缩、徐变、膨胀等正常变形情况时，外保温体系不致产生任何裂缝或者脱开。
6）耐久性：外墙外保温构造的平均寿命，在正常使用与维修的条件下，应与建筑设计寿命相同。
3 相变保温砂浆制备
3.1 相变保温砂浆的制备
以1Kg水泥为基准，记为100份，加砂子160份，相变材料20份，纤维素0.5份，粉煤灰10份，重钙15份，轻钙10份，搅拌均匀后待用，施工现场直接加水调拌即可使用。
3.2 相变材料的性能指标
相变保温砂浆配制好以后，要求达到的性能指标如表1所示。
3.3 相变保温砂浆的施工方法
将水泥轻质砂浆按设计确定的厚度，在裸墙的外侧依次进行基层墙体找平，保温砂浆层，抗裂砂浆，耐碱网格布压入抗裂砂浆内，饰面层。并且应注意以下几点：
1）应保证墙体节能的热阻值，尤其是遇到墙面平整度，垂直度偏差较大时，应涂抹轻质砂浆抹灰层，其厚度应确保热工设计计算的最小应用厚度。
2）保护层：保温完成后，宜在水泥轻质砂浆抹灰层面上批抹3mm厚水泥护面胶浆层，并在此层中加布一层玻纤网格布，以加强保温层整体性和抗裂性。保温层外可做涂料饰面和面砖饰面，但面砖饰面工程须在每平方米保温层中加装四只尼龙铆固钉加强措施。
4 相变砂浆的优越性
4.1 相变保温砂浆的技术特点
相变保温砂浆与传统施工方法比较，其先进性和新颖性体现在如下几方面：
1）工期：相变保温砂浆材料容重与水泥接近，在操作工作面随拌随抹，托灰板每次托料质量很轻，方便简单，相变保温砂浆与墙体粘合力好，单次施工作业面大。第一层压实厚度控制在10mm以内，初凝后，涂抹第二遍厚度不超过20mm（顶棚为15mm），施工速度快。另一特点，构件基层没有特殊处理要求，仅对混凝土结构表面抹3mm-5mm厚界面剂，而加气混凝土砌块、陶粒、空心砖及粉煤灰砖等填充墙体表面只要清除浮尘，用水湿润即可施工，无需其他处理。传统工艺中聚苯板施工工序较多、胶粉聚苯颗粒料浆施工速度慢，单位时间完成量小，还要做抗裂砂浆保护层施工，且需两次抹成、岩棉板外墙保温工序更多、相变水泥砂浆外墙保温体系大大简化施工流程，降低劳动强度。
2）质量：相变保温砂浆导热系数为0.028W/m2・K。干表观密度为358kg/m3，抗压强度为16MPa，抗拉强度为12MPa，抗折强度4.3MPa，燃烧时能达到A1级。相变保温砂浆经耐候性实验后，拉伸粘结强度为8MPa，破坏部位为保温层内部，系统抗冲击强度达到3J级。相变保温节能材料性能质量符合设计及国家规范规定，经若干工程实践，相变保温砂浆与基层之间及各层间粘结牢固，未发现开裂、鼓泡等施工质量问题。另外材料干燥成型后，在水中浸泡透水性好，阻水能力强，能确保使用寿命耐久。 3）安全：相变保温砂浆与基底整体粘结和易性好，不脱落，发生高空坠落事故概率小。材料基本基体为水泥，渗入主墙微孔隙中，形成共同体，确保干态粘结性，并改善湿态粘结保值率，具有极好的粘结性，并且相变材料是均匀分散于水泥砂浆体系中，阻火耐燃等级高，尤其在高层建筑中使用更具有优势。
4.2 相变材料外墙保温系统技术优势
4.2.1 墙体优势
1）构造合理。发挥水泥砂浆的特点，从构造层面上克服了结构性冷热桥现象，选用材料材料物理力学性能好，确保了保温墙体具有良好的力学性能。
2）节能环保。本项目在节能建筑规定指标Km≤1.5W/（m2・K）的混凝土剪力墙建筑外墙保温设置，可基本不增加墙体总厚度；在规定指标Km≤1.2W/（m2・K）的建筑外墙保温设置，较少或不增加墙体总厚度。表2为本系统与EPS聚苯板薄抹灰系统间厚度比较。
4.2.2 施工优势
1）由于采用砂浆类产品保温材料，其作业工艺与传统水泥砂浆施工操作类同。使施工人员对施工工艺掌握更为容易，提高功效；
2）由于水泥砂浆在使用前已经调配好，确保了建筑保温抹灰层的前期施工质量；
3）取代了传统的水泥砂浆抹灰层，直接实现保温功能。凝固后即可做下道工序，缩短了养护时间；
4）轻质砂浆和易性好，劳动强度小，克服了传统水泥砂浆的通病。避免了质量投诉和索赔问题。
4.2.3 安全优势
1）本保温系统采用阻燃材料，燃烧等级为A1级；
2）水泥轻质砂浆的强度比常规的保温砂浆高。在高层，多层建筑工程外饰面粘结瓷砖时，粘结强度更高，提高了建筑的安全度。
5 应用实例
5.1 试点工程保温系统的测试分析
试点工程项目为某高校1号教学楼和第二食堂，混合结构，单体建筑面积2376.79m2。选取了五种不同的墙体类型（见表3）进行了外墙外侧和外墙内侧的温度测试，测试结果见表4。可以看出，墙体内表面温度均低于空气温度，做保温的墙体表面温度均低于未作保温的室内墙体表面温度。
5.2 经济效益
试点工程墙体保温面积：2400m2。保温造价：15元/m2，合计费用36000元，人工费用80元/工，合计费用12000元。与其他保温系统造价比较见表5。
通过表5可以看出，采用本项目保温系统，工程造价最低，低于其他保温系统工程造价，保温效果良好，适于大面积推广。
6 结语
6.1 本项目完全选用相变水泥砂浆保温材料，解决了建筑保温存在火灾隐患和受风压易脱落等安全难题，克服了材料耐久性差，使用寿命短的难题。
6.2 本项目使用的轻质砂浆，具有高的保温系数和力学性能，可有效地提高建筑物的抗震、抗风压等级，并且为贴面砖饰面提供了强度条件。
6.3 轻质砂浆技术方案可满足不同地区，不同气候条件下的建筑Km≤1.5W/（m2・K）或Km≤1.2W/（m2・K）的节能指标要求，采用外保温体系，不占用室内面积，不影响室内布局，施工简便，可降低造价。
