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解读外墙保温材料系统的基本规则

时间:2016年08月24日 信息来源:本站原创 点击: 字体:


      建筑节能是执行国家环境保护和节约能源政策的主要内容,是实现“二十一世纪可持续发展战略”的重要措施之一。多年来,在相关国家节能政策和技术规范的推动下,我国的建筑节能工作不断深入,节能标准不断提高;尤其是墙体保温技术得到迅速发展。在建筑节能技术中,由于外围护结构的热损耗较大,而外墙墙体面积约占总建筑面积的45%,因此加强外墙保温对节能降耗起着极为重要的作用。     


      外墙保温作为一项系统工程,已涉及保温材料及其配套材料选取、系统性能优化、工程设计、施工及验收等诸多方面。其基本要求在于保障系统的整体性、耐久性、有效性和安全性;努力实现保温设计、材料生产和施工一体化,达到因地制宜,因时制宜的设计理念。    


      目前,我国节能住宅的外墙保温分为内保温、夹心保温、外保温及综合保温四种保温形式,外墙外保温是建设部倡导推广的主要保温形式,其保温方式最为直接,效果也最好,是我国目前应用最多的一项建筑保温技术。    

1 外墙外保温系统发展概述       

      在世界发达国家,外墙外保温的发展己有30多年的历史,并已形成多达几十种应用体系。最早有德国二十世纪六十年代开发的膨胀聚苯板薄抹灰外墙外保温体系(ETICS一Expanded Thermal Insulation Composite System Based on Expanded Polystyrene),然后是德国Sto AG开发的“Sto经典”外墙外保温体系。在美洲,主要有美国开发的科博斯、专威特与易而富(EIFS)等外墙外保温体系。国外的外保温体系主要采用在外墙上粘贴聚苯板的施工工艺,必要时采用锚栓辅助联接,其墙体构造由内到外依次为:基层墙体、粘结剂、保温层、抹灰层、饰面层。     


     在进行多种保温系统研发、应用的同时,其相应材料及辅助件的试验方法及检验标准也逐渐确立。美国在1975年第一次颁布了ASHRAE美国采暖、制冷及空调工程协会标准90-75“新建筑物设计节能”。以此为基础,1977年12月官方正式颁布了“新建筑物结构中的节能法规”,并在45个州内收到很明显的节能效果。美国国家能源局、标准局及全国建筑法规和标准大会,不断地在建筑节能设计等方面提出新的内容,每五年便对ASHRAE标准进行一次修订。发达国家对建筑节能的重视和采取一些行之有效的措施取得了巨大的成效,使整个国家的建筑能耗大幅度下降。如丹麦1985年比1972年采暖面积增加了30%,但采暖能耗却减少了318万吨标准煤,采暖能耗占全国总能耗的比重,也由39%下降为28%。美国自从制定和执行一部节能标准至今己节约了大量资金耗费,估计到2011年,在此基础上又节约430亿美元。由此可见,国外的建筑节能法规30多年来取得了多么显著的社会效益和经济效益。     


     在我国,外保温是近二十多年来在学习和引进国外先进技术的基础上,结合大量的科研、开发、试点而发展起来的。从早先单一的专威特发泡聚苯板玻纤网格布增强聚合物砂浆抹灰体系(现称膨胀聚苯板薄抹灰体系),至今己拥有众多采用不同材料、不同做法的体系。以保温层材料为例,已从原先的发泡聚苯板(CEPS)扩展到胶粉颗粒保温浆料、玻璃棉毡等。在构造和施工工艺方面,已从保温板粘贴到粘钉结合、与钢筋混凝土基层浇合(包括无网和有网)、保温桨料整体抹灰、预制复合保温板的粘贴、挂装以及轻网龙骨、保温材料与硬质面板的装配等。应用地区也从原先的北方集中采暖地区发展到夏热冬冷地区。相关应用体系的产品标准、构造图集以及施工规程相继配套。与此同时,国外许多先进的应用体系也纷纷进入中国建筑市场。外墙外保温己经成为我国一项重要而且是主导性的建筑节能措施,被大量的应用于各项工程中。 

      总体来说,我国的建筑节能经历了节能30% 、50%和65%三个阶段,这就为外墙外保温体系的实施提出了更高的要求。同时,为了促进节能降耗工程的顺利进行,我国也先后颁布了《民用建筑节能管理规定》(2000年建设部第76号令)、《夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准》(JGJ134—2001)、《公共建筑节能设计标准》(GB50189—2005)、《膨胀聚苯板薄抹灰外墙外保温系统》(JG149—2003)、《胶粉聚苯颗粒外墙外保温系统》(JG158—2004)、《外墙外保温工程技术规程》(JGJ144—2004)等标准、规程和规定。建筑节能技术日臻完善,我国的建筑节能工作进入了快速发展阶段。  

2 采用外墙保温材料系统应遵循的基本原则    


2.1 外保温体系抗裂优于内保温体系的原则

     外保温体系有利于建筑物建立一个更加合理的温度场,使保温层里面的主体结构冬季温度提高、湿度降低、温度变化较为平缓,夏季结构温度稳定性增加、墙体结构热应力减少,并且雨、雪、冻、融、干、湿等对主体墙的影响也会大大减轻,从而使主体墙产生裂缝、变形、破损的危险性减小,建筑物的寿命得以大大延长。因此,外保温体系对建筑结构的保护、防止裂缝的发生优于内保温体系。  

2.2 “逐层渐变、柔性释放应力”的抗裂技术原则   

     采用“逐层渐变,柔性释放应力的抗裂技术”理念的构造设计要点是:保温隔热体系各相邻构造层性能、弹性模量变化指标相匹配、逐层渐变,抗裂砂浆应保证一定的柔韧性以便释放变形应力。同时,在抗裂防护层中采用软配筋和多种纤维改变应力传递方向,防止各种变形应力集中发生。涂料饰面时,理想的模式应为从抗裂砂浆层-腻子-涂料的柔韧变形性逐渐增大;面砖饰面时,应采用柔性的粘结胶和勾缝胶。  

2.3 普通水泥砂浆不应作为外保温体系表面的找平及保护层材料的原则   

       普通水泥砂浆不仅自身易产生各种收缩裂缝,同时由于柔韧性较差而无法适应自身温差变形及相邻层温度变形而产生的应力,用它作为保温层的保护层,极易产生裂缝,厚度愈厚愈严重。普通水泥砂浆自身易产生收缩变形,并且存在强度增长周期短(主要强度在10多个小时便已完成)、收缩周期长(几个月甚至上百天,收缩率为8%-10%)的矛盾,当收缩形成的拉应力超过水泥砂浆的抗拉强度时,就会出现裂缝。处于保温层保护下的主体结构受温度变形影响较小,而20mm~30mm的找平砂浆处于热阻很大的保温层的外侧,受环境温度影响产生较大变形,保温层两侧的水泥材质受温差影响产生较大变形引起开裂。另外,由于找平抹灰层厚度不均,局部收缩和温差应力不均也会引起裂缝。   


2.4 无空腔或小空腔构造提高体系稳定性的原则  

        无空腔或小空腔构造做法使得外墙外保温体系具有抗风压能力强、体系整体性能好、应力传递稳定、安全性好等优势。在高层建筑工程中做外保温,应充分重视风荷载对外保温体系的破坏作用,尽可能地采用无空腔或小空腔做法,以满足抗风压破坏的要求。由于风压对建筑物的破坏力与建筑物的高度成正比,高层建筑要比多层建筑承受的风压更大,因而高层建筑外保温体系要考虑风压、特别要考虑负风压的影响。建筑物的风荷载是指空气流动形成的风遇到建筑物时,在建筑物表面产生压力或吸力。风荷载的大小主要与近地风的性质、风速、风向及建筑物所在地的地貌和周围环境有关,同时也与建筑物本身的高度、形状有关。风荷载作用于建筑物的压力分布是不均匀的,迎风面所受的为正风压;侧风面和背风面所受为负风压。当外界负风压较大时,空腔内表面与外表面的压力差必然会提高,空腔内的气体膨胀从而向外产生一个推力,内外压力差会造成对保温体系的疲劳破坏,往往是造成有空腔外保温体系墙面裂缝的主要因素之一。  


2.5 防护层的抗裂问题是控制裂缝的主要矛盾的原则   

       实践证明传统的水泥砂浆抹在保温层上,不能解决抗裂问题,必须采用专用的抗裂砂浆并辅以合理的增强网。另外在砂浆中加入适量的纤维对控制裂缝的产生是十分有效的。采用多种纤维复合配制的抗裂技术,能够更好地吸收受外界自然条件影响产生的膨胀、收缩变形,并均匀地将温差变形应力向四周分散,从而有效地防止裂缝的产生。如外饰面是面砖,在水泥抗裂砂浆中也可以加入钢丝网片,但是应对钢丝网的丝径、孔距通过试验来确定,面砖的短边应至少搭在两个网孔上,钢丝网应采用防腐(锈)好的热镀锌钢丝网。   


2.6 所有外保温体系经过大型耐候性试验验证抗裂性原则      

      在外保温隔热的工程中,外保温隔热材料面层的防护材料及饰面层材料要长期经受冷热、温湿、冻融等气候变化。为了验证外保温隔热体系的稳定性及使用寿命,最好的办法就是进行耐候性试验。   

  

2.7 应尽量选择涂料外饰面体系的原则       

       采用涂料外饰体系即使产生裂缝也比较直观,有利于对裂缝的控制。选择粘贴面砖外饰面该如何防止面砖饰面开裂:   

①整个体系必须经过抗震试验、耐候性试验、火反应性试验等大型试验验证。  ②胶粉聚苯颗粒外保温外饰面粘贴面砖体系满足体系粘结安全性、辅助机械锚固安全性、柔性释放应力安全性、耐候及防火安全性等综合性能。  

③钢丝网架聚苯板外保温体系饰面粘贴面砖时,用传统水泥砂浆找平的单网结构具有较大不合理性(荷载大、易开裂),表面受正负风压、热胀冷缩、干缩湿胀均为双向受力,应采用收缩率小的轻质砂浆找平并采用双网构造,实现柔性渐变、减轻荷载、增加抗裂性。  


2.8应充分考虑各层材料的相容性及匹配性原则       

     由于外保温体系是由多层材料复合构成,就抗裂性能来说,除应考虑各层材料自身功能性外还应充分考虑材料的相容性及匹配性。  

 

2.9加强保温截止部位材质变换处的密封原则。     

      在保温层与其它材料的材质变换处,由于这些材质的密度相差过大,这就决定了材质间的弹性模量和线性膨胀系数也不尽相同,在温度应力作用下的变形也不同,极容易在这些部位产生面层的裂缝。同时还应该考虑这些部位的防水处理,防止水份侵入到保温体系内,避免因冻胀作用而导致体系的破坏,影响体系的正常使用寿命和体系的耐久性。   

2.10外墙保温体系供应商应对体系材料成套供应的原则。     

     外墙外保温是一个有机整体,组成体系的各相关层应协同作用,不仅要求柔性渐变,而且应有一定的相容性、协同性,形成一个复合整体。因此,外墙外保温体系应由体系供应商成套供应,以保证体系材料的匹配性及抗裂技术路线的实现,有利于明确工程质量的责任。


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