建筑外墙保温经实践证明是降低建筑物能耗,延长建筑物使用寿命的有效措施之一。目前,在我国北方地区已被普遍应用,并开始逐渐向南方推进。应用范围也从新建建筑向既有建筑扩展。外墙保温作为一个系统,影响因素较多,其中材料的选择和设计是非常重要的两个方面。本文作者结合多年的外墙保温施工经验,就以上两方面问题谈几点个人见解。
1外墙保温材料
1.1 胶粘剂
胶粘剂是外墙保温系统的核心材料之一,起着连接墙面和保温层的作用,其性能的好坏直接关系到整个外墙保温系统的耐水、抗裂、耐候、耐久性。胶粘剂中所选用的主要成分是纯丙稀酸树脂乳液及骨料中的硅砂,对保证外保温系统的安全使用年限起着至关重要的作用。丙稀酸树脂含量的多少直接影响到胶粘剂的耐水性、耐候性及抗裂性,骨料中的硅砂则起着加强附着力的作用。目前,市场上的胶粘剂使用的大多为成本低廉、质量低劣的原料配制的劣质胶粘剂,其无法保证外保温系统的抗裂性和耐久性。为降低成本,个别厂家使用的树脂含量较低或不使用纯丙稀酸树脂,使用的骨料中的硅砂采用的是未经处理的河砂或普通的含铁石英砂,铁含量较高,易发生氧化反应,破坏胶粘剂中的树脂分子,使其性能指标逐渐下降。这是造成外保温系统龟裂、脱落的最主要原因之一。胶粘剂应选用纯丙稀酸优等树脂乳液和不含铁的硅砂,才能保证外保温系统的安全使用年限。
1.2 EPS板
对保温板的质量重视不够,未达到自然养生陈化六周时间,在工程上使用时,缩率高,使局部出现收缩和温差应力的不均,从而引起接缝之间出现裂缝。应对保温板的质量严格控制,保温板的导热系数和力学性能与密度密切相关,密度不宜过大。控制保温板的密度范围,基本上就可控制其导热系数和力学性能,保证EPS板尺寸稳定。
1.3玻纤网格布
玻纤网抗裂增强抹面层中所使用的玻纤网格布,如果使用廉价的劣质品,将直接影响到抹面层的抗撞击能力。耐碱性差,长期在抹面层中受到水泥碱性的腐蚀,使抗拉强度降低,出现抹面层龟裂和剥离现象。
2外墙保温设计
2.1外保温的饰面层设计
外保温系统是非承重复合系统,饰面层不能选用建筑力学上不安全的饰面砖做饰面材料,建筑规范规定外挂重量不得超过35kg/m2,尤其是高层和超高层,如外挂重量超过规定或超越了外保温系统的自重和安全系数,将是极大的工程安全隐患。由于饰面层为刚性,不适合于高层建筑的物理性的柔性摆动原理。外保温饰面涂层出现裂纹、开裂、剥离、起皮,等常见的现象。引起这种现象的原因主要有两方面:一是干燥收缩;二是温差变形。在外保温饰面层中,温差变形引起的开裂是主要的,其次是由于材料选择不当,彼此不相容,各种材料之间的变形量不匹配造成的。为了避免和减少这种现象的发生,人们基本选择具有弹性变形能力来显示自身抗裂作用的涂料。通常温差和干燥收缩产生的应力是很大的,很容易将涂膜撕裂。这些弹性涂料一般又不能涂得太厚,否则附着力下降,易揭皮。涂料的弹性也不宜过高,否则耐粘污性、耐擦洗很差。不能使用涂膜坚硬的无机涂料,无机涂料虽然保色性好,但延展性和柔韧性差。也不宜采用平涂法施工,因平涂方法操作时,材料收缩的方向为一条线,易把涂膜拉裂。应选用化学成分相一致、与外保温系统相融的具有亲和性、柔韧性、透气性、自洁能力优越、与外保温构造变形量设计相协调的外保温专用涂料,其变形方向具有多向性,避免了涂膜拉裂现象。
2.2保温板的设计(表1)
表l 挤塑聚苯板(XPS)与膨胀聚苯板(EPS)性能比较
种 类
|
密度
/(kg/3)
|
导热系数
/[w/(m3·K)]
|
水蒸气渗透系数
/[ng/(Pa·m·s)]
|
抗拉强度/
Pa
|
尺寸
稳定性
/(%)
|
氧指数
|
燃烧
性能
|
市场参考价格
/(元/m3)
|
挤塑聚苯(xPs)
|
45
|
≤0.029
|
≤3.0
|
≥0.15
|
≤2
|
≥30
|
Bl级 |
600
|
膨胀聚苯(EPs)
|
18
|
≤0.042
|
≤4.5
|
≥0.10
|
≤3
|
≥30
|
Bl级
|
300
|
2.2.1 (XPS)挤塑板
挤塑聚苯乙烯保温板(XPS),由聚苯乙烯树脂连续挤压注入催化剂发泡而成。挤压的过程制造出拥有连续均匀的表层及闭孔式结构良好的板材。这种结构的互连壁有一致的厚度,完全不会出现空隙,有良好的抗湿、防潮性能和高抗压、抗冲击能力,并具有吸水率和导热系数都很低的优点。因此近一段时期有应用量加大的趋势。但在已完成的外保温工程中开裂现象比较普遍,开裂和脱落程度也较为严重。挤塑板造成保温系统开裂和脱落有以下几个原因:
(1)与整个系统材料不配套、不相容,未经大型耐候试验验证。在国际和国内的保温行业中没有相关的标准图集是业界都知道的事实。
(2)挤塑板虽然具有良好的保温防水性,但由于其强度较高、变形应力大、表面光滑、疏水、难以吸收粘结保温板的胶粘剂、与墙体的粘贴附着性差等原因,在外保温已经成熟的国外主要用于屋面、地面、±O℃以下的墙面保温。目前国内未经系统研究就用于墙面保温,如不对材料性能严格控制并经大型耐候性试验验证,必然会出现较为严重的工程质量事故。
挤塑板具有较小的导热系数为0.028W/(m·K),而抹面层的抗裂胶浆的导热系数为0.93 W/(m·K),两层材料的导热系数相差33.2倍,比聚苯板与抗裂胶浆的导热系数相差得更大,因此更易产生裂缝。挤塑板比膨胀聚苯板密度大、强度高,由于自身变形及温差变形而产生的变形应力也越大,相对于每条板缝来说,相邻的两块板自身的应力变化是反向的,对板缝进行挤压或拉伸,造成板缝处开裂、渗水、透寒,久而久之造成耐候性、附着性下降,进而会产生外保温系统剥离、脱落,最后导致外保温系统出现崩溃的
后果。
2.2.2 (EPS)苯板
聚苯乙烯泡沫塑料板(EPS)是聚苯乙烯树脂颗粒在容器中加热注入阻燃剂,膨胀出颗粒融合的连壁蜂窝式结构、再经过自然养生和陈化过程制造出的板材。由于聚苯板的隔热性和伸缩性能好,在国外成熟的外保温系统中主要用于墙体保温。
EPS板的尺寸变化可分为热效应和后收缩的两种变化,温度变化引起的变形是可逆的。EPS板加热成型后会产生收缩,这就是后收缩。后收缩的收缩率起初较快,以后,逐渐变慢,收缩到某一个极限值后,就不再收缩,因此EPS板形成后需要进行自然养护和陈化42天以上,才可保证EPS板的稳定性,保证EPS板上墙后不会产生后收缩。由于EPS板的伸缩性和弹性较好,融合的颗粒之间缝隙能够充分吸收外保温胶粘剂,促使保证保温板与墙体之间的粘结牢固和耐久性。纯丙烯酸乳液树脂外保温胶粘剂也有同样的共性。
2.3锚栓的设计
在外保温系统中胶粘剂应能承受系统的全部荷载,为防止20m以上的建筑物受负风压较大时产生震动,负风压较强的部位宜使用锚栓做辅助抗风压固定。许多外保温施工单位使用质量低劣的胶粘剂,误认为锚栓设置数量多,能起到固定作用,其结果是过多设置锚栓反而造成系统产生热桥和脱落,破坏整个系统的保温性能。锚栓不宜设置在板缝连接处,在600mm×1200mm规格尺寸的EPS板上,设置2支斜线对应的锚栓。
2.4建筑装饰造型的保温处理
近几年建筑设计中倡导的屋面“平改坡”,为了加强顶层房间的采光效果,同时体现建筑物的立面形式和层次变化,多在坡层面上设置了造型。造型周围的装饰线条变化和墙体的转折比较复杂,而且在这部分墙体和装饰线条的处理一般都采用现浇混凝土。因混凝土的传热系数较高,在对该部分的围护结构进行保温处理的时候,常因保温方案处理得不够完善,在冬季时出现内墙面反霜、结露的现象,污染居民的居住环境。出现这个问题的主要原因是由于装饰线条过多,而在设计中这些线条又多以混凝土突出,在做外墙保温时因为用混凝土浇注成的比例关系已经确定,只能放弃对该部分的保温处理。由于未对裸露部位的混凝土采取保温处理而导致室内出现返霜、结露现象。在建筑造型与坡屋面的交接处如果保温处理不好也容易出现保温断点,导致返霜、结露等情况。对于建筑的装饰线条处理应尽量利用EPs板保温技术,采用EPS板来完成对线条的表现处理。
2.5窗的节能节点设计
在节能设计中对窗的位置设计根据保温形式的不同而设置的位置不同。当采用外保温时应靠近墙体的外侧,尽量使保温层与窗连接成一个整体,以减少保温层与窗体间的保温断点,避免热桥的发生。有的设计人员在设计中忽视了外窗膀传热对耗热指标的影响,不对外窗洞口周围的窗膀采取保温设计处理,窗洞周边的热桥效应在节能建筑能耗中占有很大的比例,这个问题不容忽视。在窗的设计中还应该考虑根部上口的滴水处理和下口、窗根部的防水设计处理,防止水从保温层与窗根部的连接部位进入保温系统的内部而对外保温系统造成危害。
2.6结构伸缩缝的节能设计
结构伸缩缝两侧的墙体用老百姓的话讲也相当于山墙,是建筑各围护结构中耗热量较大的部位,在设计中设计人员往往忽视对这部分采取保温措施。在具体的设计中应在主体的施工过程中随时在伸缩缝中错缝填塞双层苯板,板间用木楔挤紧,这样就相当于给这两侧的墙体做了一道廉价的外保温。
2.7女儿墙内侧增强保温处理
对于女儿墙外侧墙体的保温在设计中往往都能够重视,还会将保温层延续到女儿墙的压顶,可是设计者往往忽视了对女儿墙内侧的保温。女儿墙内侧的根部靠近室内的顶板,如果不对该部分采取保温处理,极容易引起因为热桥通路变短而在顶层房间的顶板棚根处产生返霜、结露现象。对女儿墙的内侧采用保温措施还有助于保护主体结构,使得因温度变化而引起的应力作用都发生在保温层内,以避免女儿墙墙体裂缝这一质量通病的发生。
2.8保温截止部位及材质变换处的密封、防水和防开裂处理
在保温层与其他材料的材质变换处,因为保温层与其他材料的材质的密度相差过大,这就决定了材质间的弹性模量和膨胀系数也不尽相同,在温度应力作用下的变形也不同,所以极容易在这些部分产生面层的抹灰裂缝。同时还应考虑这些部位的防水处理,防止水分侵入到保温系统内,避免因冻胀作用导致的破坏,影响系统的正常使用寿命和系统的耐久性。对于不同的节能建筑因其设计形式的不同,建筑功能的不同,所选用的材料和运用的外保温技术不同,所采取的结点设计形式也应有所区别。对于每一个单体工程的不同部位应具体部位具体分析,根据设计的形式,所选用的外保温技术和材料做出相应的具体完善的节点设计处理方案,只有这样才能正确地指导施工,保证外保温系统的工程质量。
3结语
笔者从大量的外墙外保温工程实践中对外墙保温所用主要材料(胶粘剂、EPS板、玻纤网格布)及外墙保温设计(饰面层、保温板、锚栓、女儿墙、结构伸缩缝等)作了介绍,供大家参考。外墙外保温工程除应注意材料的选择和实际问题外,还应特别重视施工工艺问题,合格的材料和合理的设计都要通过工程现场正确的施工工艺来实现(因篇幅有限施工工艺另撰文章介绍)。因此,做好外墙外保温体系要集材料、设计与施工于一体、三者缺一不可。
关键字:外墙保温材料 保温材料