外墙保温陶瓷耐久年限的设计依据
时间：2020-03-18 05:06:46 来源：千叶帆 本文已影响人
打开文本图片集
据统计，我国是世界上每年新建建筑量最大的国家，每年新建面积达20亿m2，相当于消耗了全世界40%的水泥和钢材，而只能持续25～30年。相比中国30年的平均寿命，发达国家的建筑可以算是寿比南山了———英国建筑的平均寿命达到了132年；而美国建筑的平均寿命也达到了74年。请问韩工我国的建筑耐久年限到底多少？如何设计出耐久年限的外墙保温陶瓷耐久年限。
答：所谓耐久年限是指结构在正常使用、维修的情况下不影响结构预定功能的使用期限，建筑耐久年限是指建筑物预期的从建成到破坏所经历的时间。根据我国《民用建筑设计通则（试行）》规定，一般认为按民用建筑的主体结构确定的建筑耐久年限分为四级：一级耐久年限100年以上，适用于重要的建筑和高层建筑。二级耐久年限50～100年，适用于一般性建筑。三级耐久年限25～50年，适用于次要的建筑。四级耐久年限15年以下，适用于临时性建筑。民用住宅建筑属于一般性建筑，其耐久年限50～100年，权属最高年限为70年。据了解，我国建筑平均寿命为30年，是由于城市规划部门边建、边改，在城市规划定位上的短期行为，以及城市缺乏长远定位的必然结果，尽管这些结果具有一定的普遍性，但是不能也不应该成为建筑和建材设计耐久年限的依据。
依据国家统计局标准《战略性新兴产业分类（2012）》（试行），外墙保温陶瓷产品属于“节能环保产业”、“新兴建筑材料制造”大类，“隔热和隔音材料制造”小类，行业代码3035，符合国家重点支持产业政策（国务院关于加快发展节能环保产业的意见（国发〔2013〕30号）。外墙保温陶瓷的耐久性指标，对于生产中的质量控制、使用条件的规定，特别是新产品能否推广使用都是关键性的。由于近代材料科学和统计数学的发展，有可能把材料在使用中的变质失效作为某种随机过程来处理，通过数学模拟，并辅以短期试验，从而预测比较可靠的安全使用年限，作为耐久性指标。
陶瓷材料的疲劳性分为静态疲劳、动态疲劳和循环疲劳。陶瓷材料的静态疲劳是在持久载荷的作用下发生失效断裂；陶瓷材料的动态疲劳，是以恒定的速率加载，研究材料的失效断裂对加载速率的敏感性；陶瓷的循环疲劳，是在循环应力作用下发生的失效断裂，对应于金属中的疲劳。外墙保温陶瓷的静态疲劳与自身重力，系统粘结拉拔强度有关；而外墙保温陶瓷的动态疲劳与建筑结构变形、沉降、外力冲击攸关。外墙保温陶瓷的循环疲劳与气候的热度湿度循环变化攸关，也就是平常我们讲的耐候性。
对于生产外墙保温陶瓷产品的企业，最关注的是后者，即外墙保温陶瓷的循环疲劳。如何定量和定性分析，在众多的标准中，到底采用何种检测方法？采用何种标准？这是值得我们去分析与探讨的。
（1） 外墙砖保温陶瓷耐久性的各种标准
外墙砖保温陶瓷耐久性的各种标准如表1所示。
与冷热循环和湿热循环有关的检测标准很多，但是疑问也较多。由于陶瓷标准大都照搬照抄国外标准，所以适应环境不清楚，检测目的不明白，不能反映出材料和产品的循环疲劳和耐久性。
（2） 保温陶瓷的循环疲劳影响因素
对平板状保温陶瓷产品来说，反映其抗循环疲劳性能的最大温差既与材料的力学性能、热学性能有关，也与产品尺寸相关。外墙保温陶瓷属于闭孔发泡陶瓷的范畴，同时为了实现装饰效果和提高抗动态疲劳性能，采用了梯度材料，所以产品的抗循环疲劳性能也与表面装饰材料的力学性能、热学性能及尺寸有关。
目前，没有准确的理论公式可以计算出闭孔发泡陶瓷的抗热震性，尽管保温陶瓷属于平板状。但是根抗热震断裂理论，可以演绎出：反映其抗循环疲劳性能的最大温差与抗拉断裂强度、导热系数成正比，与热膨胀系数、弹性模量和厚度成反比。针对保温陶瓷产品导热系数极低，产品超厚和陶瓷材料弹性模量大（脆性材料）的局面，如何提高抗循环疲劳性能，需要借助热膨胀系数和抗拉断裂强度，也就是降低热膨胀系数和提高材料韧性的基本途径。
（3） 研究外墙保温产品抗循环疲劳的检测方法及研究意义
1） 外墙保温陶瓷产品抗循环疲劳检测方法
外墙保温陶瓷产品抗循环疲劳检测方法，要求便捷快速，既能反映出材料本质特征，又有工程技术和生产技术指导意义。如：GB/T3532中提出180℃～20℃循环一次不裂，可保证耐久性2～3年，这个经验如何获得，能否找到合适的研究方法才是出路。
笔者的意见是由于耐候性检测的是系统，也就是说受热受冷端面主要是装饰面，假如热震性（145℃～15℃）10次不裂，对应耐候性（70℃～20℃）是30次不裂；抗冻性（10℃～-30℃）循环40次相当于耐候性热冷（20℃～-20℃）循环30次。并且能根据受热受冷条件不同，需要针对外墙保温陶瓷产品的保温层和装饰层进行研究，其才有实际意义和指导意义。
2） 退火降温过程阶段抗热震性的研究意义
在实际生产中，外墙保温陶瓷产品的热震性还可以对窑炉设计、生产产量、生产成本有实际价值，因为，针对外墙保温陶瓷产品热膨胀系数价值并不大，产品的特殊性需要不同温度阶段，不同降温速率的抗热震性实验，这些实验有助于解决面料与底料不同导热系数引起的温度梯度，也可以解决保温基层低导热系数引起的温度梯度。
高韧性和低膨胀系数有助于抗热震性的提高，可特定的温度制度又可以提高陶瓷玻璃材料的韧性和降低陶瓷玻璃材料的热膨胀系数。如：晶化和钢化，晶化促使陶瓷玻璃材料微观晶相结构产生变化，分相、析晶和晶体状态改变，可以降低材料热膨胀、提高材料韧性，钢化可以促使玻璃材料产生微裂纹，可以使得微裂纹的方向、长度发生改变，从而提高产品的屈服值和韧性。
所以，作为生产技术人员，应更加注重如何提高产品的抗热震性和抗冻性，尤其是在生产工艺制度优化这方面。
（4） 耐久年限设计
外墙保温陶瓷产品作为新型隔热隔音材料制造产业的新秀，他的用途决定其耐久年限不应该低于100年。如何检测到产品的真实设计耐久年限？需要研究切实的实验方法，需要从材料设计、材料生产工艺制度设计、保温装饰装修体系设计出发，系统性地、脚踏实地研究摸索，外墙保温陶瓷产品耐久性达到或超过100年，需要用创新力、持恒力去推出。（韩复兴）
咨询电话：
编辑部：0757-82269827 传真：0757-82269827
蔡飞虎：0757-82710910 （佛山市玻尔陶瓷科技有限公司）
孔海发：0757-83135108 （0）13702559893
程昭华：13927717401（佛山市佳窑陶业技术有限公司）
http：//
潘雄：13927769832（广东新润成陶瓷有限公司）
韩复兴：18237699507（河南信阳方浩实业有限公司）
秦威：13927270859（佛山市达索陶瓷科技有限公司
【陶瓷添加剂“私人定制”专家】）
温千鸿：13380225254 E-mail：wenqianhong88@yahoo.com.cn
程春明：13702545772（江西星子嘉陶无机材料有限公司）
彭湘晖：13702937999（佛山市远大制釉有限公司）
彭基昌：13928557797（佛山市三水盈捷精密机械有限公司）
吴桂周：13902804215（佛山市迈瑞思科技有限公司）
相关热词搜索：耐久，外墙，年限，保温，陶瓷，
