北方地區(qū)建筑外墻保溫做法比較探析

摘   要：建筑外墻保溫是我國目前對建筑的節(jié)能要求，在北方地區(qū)選擇合理的保溫材料和保溫方法，降低冬季采暖和夏季空調能耗，提高建筑的使用效果和經濟效益，是建筑節(jié)能的必然趨勢。
關鍵詞：建筑節(jié)能；保溫方法；外墻保溫
        隨著經濟社會不斷進步，人們的物質生活水平有了很大提高，伴隨著能源危機凸顯，低碳環(huán)保的觀念日益深入人心，建筑維護結構的保溫技術，尤其是外墻保溫技術的發(fā)展成為必然要求。我國北方地區(qū)因所處地理緯度偏高，氣候寒冷，季節(jié)性差異較大，建筑外墻保溫成為工程設計和施工中的一個必須解決的課題。本文通過探討目前在我國北方建筑中常使用的外墻保溫技術，從材料選擇、施工工藝和缺陷預防等方面逐一分析，幫助合理正確選擇外墻保溫做法，達到預期的經濟效益和社會效益。
        一、外墻保溫材料的種類
        （一）保溫材料
        現(xiàn)施工的建筑中，保溫材料的使用以擠密苯板、聚苯板、聚苯顆粒保溫材料為主。擠密苯板具有密度大，導熱系數小等優(yōu)點，它的導熱系數為0.029W（m.K），而抗裂砂漿的導熱系數為0.93 W（m.K），兩種材料的導熱系數相差32倍，而聚苯板的導熱系數為0.042 W（m.K），同抗裂砂漿相差22倍，因此擠密苯板與聚苯板相比，抗裂能力弱于聚苯板。一聚苯顆粒為主要原料的保溫隔熱材料由膠粉料和膠粉聚苯顆粒做成，膠粉材料作為聚苯顆粒的粘結材料一般采用熟石灰粉-粉煤灰-硅粉-水泥為主要成分的無機膠凝體系，該類材料的導熱系數一般為0.06W（m.K），與抗裂砂漿相比相差16倍。該種材料與擠密苯板和聚苯板相比，導熱系數要小得多，因而能夠緩解熱量在抗裂層的積聚，使體系受溫度驟然變化產生的熱負荷和應力得到較快釋放，提高抗裂成的耐久性。
        （二）增強網的選擇
        玻纖網格布作為抗裂保護層軟賠進的關鍵增強材料在外墻外保溫技術中的應用得以快速發(fā)展，一方面它能有效的增加保護層的拉伸強度，另一方面由于能有效分散應力，將原本可以產生的款裂縫分散成許多較細裂縫，從而形成抗裂作用。由于保溫層的外保護開裂砂漿為堿性，玻纖網格布的長期耐堿性對抗裂縫就具有了決定性的意義。從耐久性上分析，高耐堿纖維網格布要比無堿網格布和中堿網格布的耐久性好得多，至少能夠滿足25年的使用要求，因此，在增強網的選擇上，建議使用高耐堿的網格布。
        （三）保護層材料的選擇
        由于水泥砂漿的強度高、收縮大、柔韌性變形不夠，直接作用在保溫層外面，耐候性差，而引起開裂。為解決這一問題，必須采用專用的抗裂砂漿并輔以合理的增強網，并在砂漿中加入適量的纖維，抗裂砂漿的壓折比小于3。如外飾面為面磚，在水泥抗裂砂漿中也可以加入鋼絲網片光，鋼絲網片孔距不宜過小，也不宜過到，面磚的短邊應至少覆蓋在兩個以上網孔上，鋼絲網應采用防腐好的熱鍍鋅鋼絲網。
        二、外墻保溫主要方法
        目前在我國北方地區(qū)常用的有內保溫、外保溫、內外混合保溫等方法。
        （一）外墻內保溫
        外墻內保溫就是外墻的內側使用苯板、保溫砂漿等保溫材料，從而使建筑達到保溫節(jié)能作用的施工方法。該施工方法具有施工方便，對建筑外墻垂直度要求不高，施工進度快等優(yōu)點。近年來，在工程上也經常的被采用。外墻內保溫的一個明顯的缺陷就是：結構冷（熱）橋的存在使局部溫差過大導致產生結露現(xiàn)象。由于內保溫保護的位置僅僅在建筑的內墻及梁內側，內墻及板對應的外墻部分形成冷（熱）橋，冬天與室內的溫度差可達到15℃以上，一旦室內的濕度條件適合，在此處即可形成結露現(xiàn)象，易造成保溫隔熱墻面發(fā)霉、開裂。另外，外墻和屋面受室外溫度和太陽輻射熱的作用而引起的溫度變化幅度較大，內外墻反復形變使內保溫隔熱體系始終處于一種不穩(wěn)定的墻體基礎上，在這種形變應力反復作用下不僅是外墻易遭受溫差應力的破壞也易造成內保溫隔熱體系的空鼓開裂。
        （二）內外混合保溫
        內外混合保溫，是在施工中，外保溫施工操作方便的部位采用外保溫，外保溫施工操作不方便的部位作內保溫，從而對建筑保溫的施工方法。從施工操作上看，混合保溫可以提高施工速度，對外墻內保溫不能保護到的內墻、板同外墻交接處的冷（熱）橋部分進行有效的保護，從而使建筑處于保溫中。然而，混合保溫對建筑結構卻存在著嚴重的損害。外保溫做法部位使建筑物的結構墻體主要受室內溫度的影響，溫度變化相對較小，因而墻體處于相對穩(wěn)定的溫度場內，產生的溫差變形應力也相對較�。粌缺�溫做法部位使建筑物的結構墻體主要受室外環(huán)境溫度的影響，室外溫度波動較大，因而墻體處于相對不穩(wěn)定的溫度場內，產生的溫差變形應力相對較大。局部外保溫、局部內保溫混合使用的保溫方式，使整個建筑物外墻主體的不同部位產生不同的形變速度和形變尺寸，建筑結構處于更加不穩(wěn)定的環(huán)境中，經年溫差結構形變產生裂縫，從而縮短整個建筑的壽命。工程保溫做法中采用內外保溫混合使用的做法是不合理的，比作內保溫的危害更大。       （三）外墻外保溫
        外墻外保溫，是將保溫隔熱體系置于外墻外側，使建筑達到保溫的施工方法。由于外保溫是將保溫隔熱體系置于外墻外側，從而使主體結構所受溫差作用大幅度下降，溫度變形減小，對結構墻體起到保護作用并可有效阻斷冷（熱）橋，有利于結構壽命的延長。因此從有利于結構穩(wěn)定性方面來說，外保溫隔熱具有明顯的優(yōu)勢，在可選擇的情況下應首選外保溫隔熱。然而，由于外保溫隔熱體系被置于外墻外側，直接承受來自自然界的各種因素影響，因此對外墻外保溫體系提出了更高的要求。就太陽輻射及環(huán)境溫度變化對其影響來說，至于保溫層之上的抗裂防護層只有3mm—20mm，且保溫材料具有較大的熱阻，因此在的熱量相同的情況下，外保溫抗裂保護層溫度變化速度比無保溫情況下主體外傾溫度變化速度提高8—30倍�？沽逊雷o層的柔韌性和耐候性對外保溫體系的抗裂性能起著關鍵的作用。
        三、常見的質量缺陷分析
        （一）聚苯板薄摸灰外保溫隔熱構造設計
        這類外保溫隔熱通常采用粘貼固定在墻體的外側，然后在保溫板上抹抹面砂漿并將增強網鋪壓在抹面砂漿中，此類做法很常見，但是出現(xiàn)裂縫的也非常多。該體系聚苯板保溫層僅是3mm的抗裂砂漿復合網格布，膨脹聚苯板的導熱系數為0.042W（m.K），而抗裂砂漿的導熱系數為0.932W（m.K），兩材料的導熱系數相差22倍。由于聚苯板保溫隔熱層熱阻很大從而使保護層的熱量不易通過傳導擴散，因此當受太陽直射時熱量積聚在抗裂砂漿層，溫差變化以及受晝夜和季節(jié)室外氣溫的影響，對抹灰砂漿的柔韌性合網格布的耐久性提出了相當高的要求。另外一個應該考慮的因素是當聚苯板的溫度超過70℃時，聚苯板會產生不可逆熱收縮變形，造成較為嚴重的開裂變形，這種情況在高溫干燥地區(qū)更為明顯。
        （二）水泥砂漿厚抹灰鋼絲網架保溫板外保溫隔熱構造設計
        這類外保溫隔熱通常采用帶有鋼絲網架的聚苯板作為主體保溫隔熱材料，分為鋼絲網穿透聚苯板何不穿透聚苯板兩種類型。鋼絲網穿透軍苯板的鋼絲網架聚苯板施工時通過預先澆混凝土整體一次性澆筑固定在基層墻體上，不穿透聚苯板的采用機械錨固的方式固定在基層墻體上，面層均采用20mm—30mm的普通砂漿找平。由于該類體系采用厚抹灰水泥砂漿做法，開裂現(xiàn)象比較普遍，原因主要有：（1）普通水泥砂漿自身易產生各種收縮變形，并且存在強度增長周期短、體積收縮周期長的矛盾，在約束條件下，當體積收縮形成的拉應力超過水泥砂漿的抗拉強度時，就會出現(xiàn)裂縫。（2）配筋不合理引起裂縫，鋼絲網架在在水泥砂漿中的位置相當于單面配筋方式，，且靠近保溫隔熱層。在正負風壓、熱脹冷縮、干縮濕漲及地政等作用都是雙向或多向。該種方式的配筋對靠近外墻飾面應力的分散作用很有限，起不到應有的抗裂作用。（3）不完全外保溫引起的裂縫，在外墻保溫中，我們經常注重整體墻面的保溫，然而卻忽略了女兒墻、雨篷、老虎窗、凸窗、外陽臺等部位的保溫，而使此部分出現(xiàn)開裂或者降低使用壽命。
        （三）無網聚苯板外保溫外飾面粘貼面磚的缺陷
        從構造設計上看，直接在玻纖網布復合抹灰砂漿的無網聚苯板外保溫外面粘貼面磚是不合理的。一方面，從受力狀況看，應用于外保溫的聚苯板的通常采用點粘法，粘結面積35%左右，而聚苯板本身具有受力變形的特性，由聚苯板直接承受面磚飾面層（包括粘結砂漿）荷載，必然會發(fā)生徐變，短期或許不會發(fā)生嚴重事故，但長期的變形將導致受力的失衡從而引發(fā)開裂甚至脫落。另一方面，從抗風壓性上看，粘貼聚苯板外保溫體系存在空腔，抗風壓尤其是抗負風壓的性能差，會出現(xiàn)在刮大風時聚苯板刮落事件。第三，從防火性能上看，體系本身就存在整體連通的空氣層，火災是很快形成“引火通道”是火災迅速蔓延。聚苯板外墻外保溫體系在高溫輻射下很快收縮、熔結，在明火狀態(tài)下燃燒，即在火災發(fā)生時，聚苯板外墻外保溫體系將很快遭到破壞。從這個意義上說，在聚苯板外保溫體系面層粘貼面磚的做法是非常危險的，火災狀態(tài)下聚苯板在受熱后嚴重變形，使面磚層喪失依托，引起面磚層整體脫落造成人員傷害。 
        四、結論
        由于采用的材料與施工工藝有所不同，因此各自的適用范圍也不盡相同。使用中。應根據所設計的建筑的造價、地理位置等各方面的因素進行選擇。經過分析發(fā)現(xiàn)，由于內保溫、混合保溫等方法在設計中的缺陷，建議采用外保溫，并按照逐層漸變，柔性釋放應力的原則，選擇材料及施工方法，以達到保溫、抗裂的目的。由于外墻保溫體系是一個有機的整體，組成的各相關層協(xié)同作用不僅要求柔性漸變，而且應有一定的相容性、協(xié)同性，形成一個復合整體。因此，外墻保溫體系應由乙烯材料供應商經質量體系認證和系統(tǒng)材料及體系性能試驗檢驗合格后成套供應，以保證體系材料的匹配性及抗裂技術路線的實施，，并有利于明確外墻保溫體系供應商對外保溫工程質量負責。 
參考文獻：
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