当今世界,由于对节约能源与保护环境的需求不断提高,建筑围护结构的保温也在日益加强,其中又以外墙外保温的发展最为迅速。尽管在16世界就已有外墙外保温技术出现,但只是在1973年世界性的石油危机以后,外墙外保温技术才在许多国家得到了长足的发展。现在,在一些发达国家,往往有好几十种外墙外保温体系争奇斗艳,逐鹿市场,使保温效果越来越好,建筑质量日益提高。
十多年来,随着中国建筑节能工作的不断推进,在学习和引进国外先进技术的基础上,我国也加强了外墙外保温技术的研究开发工作,涌现了多种采用不同材料、不同做法的外墙外保温技术,在一些省市的多项工程中得到了成功的应用,并且认真地解决了裂缝、空鼓等质量问题。与此同时,多种国外先进的外墙外保温体系也纷纷向中国介绍传播,期盼在中国建筑市场中占有一席之地。在这样的条件下,中国的外墙外保温市场正在愈益繁荣,外墙外保温也正在成为我国的一项重要的基本的建筑节能技术。 1、外墙外保温的优越性 对外墙进行保温,无论是外保温、内保温还是夹心保温,都能够使冷天外墙内表面温度提高,使室内气候环境有所改善。然而,采用外保温则效果更加良好。其原因是: (1)外保温可以避免产生热桥。过去,外墙既要承重又要起保温作用,外墙厚度必然较厚。采用高效保温材料后,墙厚得以减薄。但如果采用内保温,主墙体越薄,保温层越厚,热桥的问题就越趋于严重。在寒冷的冬天,热桥不仅会造成额外的热损失,还可能使外墙内表面潮湿、结露,甚至发毒和淌水,而外保温则可以不存在这种问题。由于外保温避免了热桥,在采用同样厚度的保温材料条件下(例如在北京用50mm膨胀聚苯乙烯板保温),外保温要比内保温的热损失减少约1/5,从而节约了热能。 (2)在进行外保温后,由于内部的实体墙热容量大,室内能蓄存更多的热量,使诸如太阳辐射或间歇采暖造成的室内温度变化减缓,室温较为稳定,生活较为舒适;也使太阳辐射得热、人体散热。家用电器及炊事散热等因素产生的"自由热"得到较好的利用,有利于节能。而在夏季,外保温层能减少太阳辐射热的进入和室外高气温的综合影响,使外墙内表面温度和室内空气温度得以降低。可见,外墙外保温有利于使建筑冬暖夏凉。 (3)室内居民实际感受到的温度,既有室内空气温度又有围护结构内表面温度的影响。这就证明,通过外保温提高外墙内表面温度,即使室内的空气温度有所降低,也能得到舒适的热环境。由此可见,在加强外保温、保持室内热环境质量的前提下,适当降低室温,可以减少采暖负荷,节约热能。 (4)由于采用外保温的结果,内部的砖墙或混凝土墙受到保护。室外气候不断变化引起墙体内部较大的温度变化发生在外保温层内,使内部的主体墙冬季温度提高,湿度降低,温度变化较为平缓,热应力减少,因而主体墙产生裂缝、变形、破损的危险大为减轻,寿命得以大大延长。 (5)采用内保温的墙面上难以吊挂物件,甚至安设窗帘合、散热器都相当困难。在旧房改造时,从内侧保温存在使住户增加搬动家具、施工扰民、甚至临时搬迁等诸多麻烦,产生不必要的纠纷,还会因此减少使用面积。外保温则可以避免这些问题发生。当外墙必须进行装修或抗震加固时,加做外保温是最经济、最有利的时机。 (6)我国目前许多住户在住进新房时,大多先进行装修。在装修时,房屋内保温往往遭到破坏。采用外保温则不存这个问题。外保温有利于加快施工进度。如果采用内保温,房屋内部装修、安装暖气等作业,必须等待内保温做好后才能进行。但采用外保温,则可以与室内工程平行作业。 (7)外保温可以使建筑更为美观,只要做好建筑立面设计,建筑外貌会十分出色。特别在旧房改造时,外保温能使房屋面貌大为改观。 (8)外保温适用范围十分广泛。既适用于采暖建筑,又适用于空调建筑;既适用于民用建筑,又适用于工业建筑;既可用于新建建筑,又可用于既有建筑;既能在低层、多层建筑中应用,又能在中高层和高层建筑中应用。 (9)外保温的综合经济效益很高。虽然外保温工程每平方米造价比内保温相对要高一些,但只要技术选择适当,单位面积造价高得并不多。特别是由于外保温比内保温增加了使用面积近2%,实际上是使单位使用面积造价得到降低。加上有节约能源、改善热环境等一系列好处,综合效益是十分显著的。
不同的外保温体系,其材料、构造和施工工艺各有一定的差别。外墙外保温体系大体由如下部分组成: 2.1保温层 应采用热阻值高,即导热系数小的高效保温材料,其导热系数一般小于0.05W/m·K。根据设计计算,具有一定厚度,以满足节能标准对该地区墙体的保温要求。此外,保温材料的吸湿率要低,而粘结性能要好;为了使所用的粘结剂及其表层的应力尽可能减少,对于保温材料,一方面要用收缩率小的产品,另一方面,在控制其尺寸变动时产生的应力要小。为此,可采用的保温材料有:膨胀型聚苯乙烯(EPS)板、挤塑型聚苯乙烯(XPS)板、岩棉板、玻璃棉毡以及超轻保温浆料等。其中以阻燃级膨胀型聚苯乙烯板应用得较为普遍。 2.2保温板的固定 不同的外保温体系,采用的固定保温板的方法各有不同。有的系将保温板粘结或打固在基底上,有的为两者结合,以粘结为主,或以钉固为主。 为使保温板粘结良好,往往先在外墙外表面上涂抹界面层。 2.3面层 保温板的表面覆盖层有不同的做法,薄面层的一般为聚合物水泥胶浆抹面,存面层则仍采用普通水泥砂浆抹面。有的则用在龙骨上吊挂薄板覆面。 薄型抹灰面层为在保温层的所有外表面上涂抹聚合物水泥胶浆。直接涂覆于保温层上的为底涂层,厚度较薄(一般为4~7mm),内部包覆有加强材料。加强材料一般为玻璃纤维网格布,有的则为纤维或钢丝网,包含在抹灰面层内部,与抹灰面层结合为一体,其作用为改善抹灰层的机械强度,保证其连续性,分散面层的收缩应力和温度应力,避免应力集中,防止面层出现纹。网格布必须完全埋入底涂层内,从外部不能看见,以便不致与外界水分接触(因网格受潮后,其极限强度会明显降低)。 厚型的抹灰面层,则为在保温层的外表面上涂抹水泥砂浆,厚度为25-30mm。此种做法一般用于钢丝网架聚苯板保温层上(也用于岩棉保温层上),其加强网为网孔50mm×50mm、用钢丝焊接的网片,并通过交叉斜插入聚苯乙烯板内的钢丝固定。抹灰前在聚苯板表面喷涂以界面处理剂以加强粘结。所用水泥砂浆强度应适当,可用425#普通硅酸盐水泥,不砂,1∶3配比。抹灰应分层进行,底层和中层抹灰厚度各约 10mm,中间层抹灰应正好覆盖住钢丝网片。面层砂浆宜用聚合物水泥砂浆,厚度5~10mm,中间层抹灰应正好覆盖住钢丝网片。面层砂浆宜用聚合物水泥砂浆,,厚度5~10mm,可分两次抹完,内部埋入耐碱玻璃纤维网格布,如前所述。各层抹灰后均应洒水养护,并保持湿润。 由抹灰面层,特别是厚型抹灰面层的自重形成的茶载,可通过一端固定在抹灰层内,另端锚固入主体墙内的钢盘作联杆,传递到主墙体结构层内。联杆可以垂直于墙面,也可以与墙面形成一定的倾角。 有的工程采用硬质塑料、纤维增强水泥、纤维增强硅酸盐等板材作为覆面材料,用挂钩、插销或螺钉等固定在外墙龙骨上。龙骨可用金属型材制成,锚固在墙体外侧。 2.4零配件与辅助材料 在外墙外保温体系中,在接缝处、边角部,还要一些零配件与辅助材料,如墙角、端头、角部使用的边角配件和螺栓、销钉等,以及密封膏如丁基橡胶、硅膏等,根据各个体系的不同做法选用。
保温效能是外墙外保温质量的一个关键性的指标。为此,应按所用材料的实际热工性能,经过热工计算得出足够的厚度,以满足节能设计标准对当地建筑的要求。与此同时,还应采取适当的建筑构造措施,避免某些局部产生热桥问题。一般来说,永久性的机械锚固、临时性的固定以至于穿墙管道,或者外墙上的附着物的固定,往往会造成局部热桥。在设计和施工中,应力求使此种热桥对外墙的保温性能不会产生明显的影响,也不致尔后产生影响墙面外观的痕迹(如锈斑)。在采用钢丝网架与聚苯乙烯或岩棉板组合的保温板材时,其热工性能参数,应根据实际测试结果,以便根据计算,确定其必要的厚度。 3.2稳定性 与基层墙体牢固结合,是保证外保温层稳定性的基本环节。对于新建墙体,其表面处理工作一般较易做好,但对于既有建筑,必须对其面层状况进行认真的考察检查。如果面层存在疏松、空鼓情况,必须认真清理,以确保保温层与墙体紧密结合。 3.3防火处理 尽管保温层处于外墙外侧,防火处理仍不容忽视。 3.4湿热性能 3.4.1水密性。外保温墙体的表面,其中包括面层、接缝处、孔洞周边、门窗洞口周围等处,应采取严密的措施,使其具有良好的防水性能,避免雨水进入内部造成危险。国外许多工程的实践证明,多孔的面层或者面层中存在缝隙,在雨水渗入和严寒受冻的情况下,容易遭受冻坏。 3.4.2墙内结露。在墙体内部或者在保温层内部结露都是有害的,应采取适当的技术措施加以避免。在新建墙体干燥过程中,或者在冬季条件下,室内温度较高的水蒸汽向室外迁移时墙内可能结露。在室内湿度较低,以及室内墙面隔湿状况良好时,可以避免由于墙内水蒸汽湿迁移所产生的结露。通过结露计算,可以得出在一定气候条件下(室内外空气温度及湿度)某种构造的墙体在不同层次处的水蒸汽渗透状况。当外保湿体系用于长期保持高温度房间的外墙时,特别要做好墙体的构造设计,避免墙内结露的形成。 3.4.3温度效应。外保温墙体应能耐受当地最严酷的气候及其变化。无论是高温还是严寒的气候,都不应使外保温体系产生不可逆的损害或变形。外墙外表面温度的剧烈变化(达50℃),例如在经过较长时间的曝晒后突然降下阵雨,或者在曝晒后进行遮阴,产生类似上述温差时,对外墙表面都不应造成损害。为避免表面温度变化产生的变形使表面出现裂缝,应设置伸缩缝。伸缩缝的设置,可根据建筑物立面情况,按7m×7m以内安排。应采取措施,避免墙体的变形缝及抹灰接缝的边缘(如门窗洞级边角处、穿墙管道周边等)产生裂缝。 3.5耐撞击性能 外墙外保温体应能耐受正常的交通往来的人体及搬运物品产生的碰撞。在经受一般性的属于偶然或者故意的碰撞时,不致对外保温体系造成损害。在其上加安空调器时或用常规方法放置维修设施时,面层不致开裂或者穿孔。 3.6受主体结构变形的影响 3.7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,应达到25年以上,这就要求: 3.1~3.7节所述的各项性能,在受到各种内外力的作用下,在整个寿命期均应得以保持。特别是在温度与湿度变化的反复作用下,对其性能不致造成损害。 3.8施工偏差 3.9维修 应该对外保温墙面定期进行检查,以保证不被水分侵入,特别要注意变形缝、管线入口、配件固定点、门窗周边等处。发现问题,即应及时修复。 3.10质量控制 墙体外保温所用的各种材料与配件的产品质量,以及工程施工质量均应得到控制,以便保证外保温体系的工程质量。 对于常见的质量缺陷应注意避免。在墙体外保温工程中,较为常见的质量缺陷为表面裂缝及空鼓,其原因是多方面的,主要有:
在各种外墙外保温体系中使用得最多的为聚苯乙烯板,其中又以用膨胀聚苯乙烯(EPS)板为最普遍。 为了防火安全,所用聚苯乙烯板应为阻燃级的。出厂产品上有明显标志。 挤塑聚苯乙烯泡沫板则由于具有微细蜂窝状结构,抗湿性能优越,不仅可用于普遍墙面保温,还特别适用于防潮层以下作墙面保温用。膨胀聚苯乙烯板材则不宜用于防潮层以下,以免吸水受潮。 保温材料尺寸的精度,也与面层是否产生裂纹有关。亦即如果厚度或者大小尺寸误差较大,相领板间存在高差与间隙,在面层抹灰时,此处面导承诺有较大变化,在硬化时,内应力将不均匀,从而可能在应力较大的部位产生裂纹。因此,对于用作外墙外保温的膨胀聚苯乙烯板,应保证必要的尺寸精度。例如,其长度和对角线长度误差在1mm以内等等。 这种玻璃纤维网格布应该不被腐蚀。但是,普通玻璃纤维是不耐碱的,而玻璃纤维网格布要埋入水泥浆抹面层中,在水与碱的共同作用下,普通玻璃纤维会产生碱腐蚀,必须在玻璃纤维外面罩有足够的耐碱保护层。作为面层加强材料的网布,要求在碱液中浸泡90天后其极限抗拉强度,在用粘结法固定时,应超过150N/cm,而用机械锚固时,则应超过250N/cm。因此,只有玻璃纤维格布具有足够的抗拉强度及耐碱保护层时才能达到。一般情况下,当每平方米玻璃纤维网格布的重量超过150g时,其耐碱保持层的重量要占15%~25%以上。 玻璃纤维网格布的极限伸长率应尽可能地低,以免在聚苯乙烯板接头处起皮皱裂。其伸长率不得超过3%~5%,这也正是为什么面层加强材料采用玻璃纤维网络布的原因。 4.3机械锚固件 固定保温板及其它配件的机械锚固件,在使用寿命期间,不应由于腐蚀而影响其性能。
当空气温度及墙面温度低于5℃或高于30℃时,不应进行粘结保温层以及抹灰面装修层的施工。如果用加热器升温并保持可施工温度,要做到安全使用,不致造成局部过热。 施工前,应认真调查了解有关情况,如:作为保温层基底的结构表面是否需要清理、铲除或修补;门窗洞周边及屋檐处构造;防潮层与变形缝位置;外侧水落管及其它管线是否需要挪动等等。 根据检查情况,确定粘结剂的适用性;并根据该建筑物所处位置计算预期风荷载,以最终确定所用粘结剂与机械固定件的型式及布置。 5.2材料储运 储运聚苯乙烯的底面应平整坚实,并离开地面,上有覆盖。应避免使聚苯乙烯与溶剂或含有挥发性的有机物如煤焦油、沥青等物接触;聚苯乙烯切忌接近明火、火源或电焊处所。 5.3基层处理 固定保温层的基底应坚实、清洁。如旧墙表面有抹灰层,此抹灰层应与主墙体牢固结合,无松散、空鼓表面。施工前,对于墙面上的污物、松软的抹灰层及油漆等,均应彻底铲除干净。长有苔藓的旧墙面,要用杀虫剂彻底清洗。新砌砖墙的砖缝,要全部用砂浆嵌实密封,不得有透缝部位。对于旧墙面上的凹凸不平处,要事先凿平修补好,以保证基面平整一致。 既有建筑上安设的水落管,应先挪开移至适当位置;垃圾箱、管道口和窗台板及其它埋设件均应事先应设妥当。 5.4保温层施工 保温板的粘结,宜从外墙底部边角处开始,依次粘贴,相领板材互相靠紧、对齐。上下板材之间要错缝排列,墙角处板材之间要咬口错位。粘结时轻轻按揉拍压保温板,做到位置横平坚直。 保温板的粘结剂应按规定配料并搅拌均匀,然后将和易性良好的粘稠的粘结剂涂抹在保温板底面上。粘剂的涂布对于不同体系有一定差别;有的是全面涂布,并刮出水平条纹;有的是涂布于四周,并在中间均匀布设若干粘结点。 基底墙体有变形缝处,保温层也应相应留出变形缝,以适应建筑物位移的要求。 5.5面层施工 在面层抹灰前应认真检查已粘结的保温板表面、固定件以及网格布(或钢丝网)、护角等准备情况。 抹平表面时,切忌拍浆,因为拍浆后表面缺少骨料,容易产生裂缝。如果外表面还要作装修,宜抓挠出划痕,以便更好粘结。 在保湿板上粘结的普通玻璃纤维网格布之间应互相搭接,搭接宽度至少60~80mm(加强用的耐撞击网布则对接即可,不宜搭接)。在接缝处应翻包60mm以上。网格布应粘结平顺,无皱折、脱层及漏粘等问题。在门窗沿口外侧角部,要加贴45°斜向网格布加强。 如果用钢丝网作加强材料,工作人员应戴手套,以免伤手。安设钢丝网片也是从外墙底下角部开始,但事物要将钢丝网片压弯,办法可将网片置于平胆地面上用木方折弯。钢丝网片在变形缝或边缘处的护角,用钻孔及销打固定于墙上。护角上的网片条要与大张加强用钢丝网片用铁丝相互拧固,加强网片应盖住护角侧边。钢丝网片上下左右均须搭接,相互间至少搭接两个网格,并捆扎牢固。
(1)建筑外墙采用外保温技术,存在着多方面的优越性,既明显改善了居住舒适性,又有十分良好的节能效果和综合经济效益。随着我国建筑节能要求与舒适性要求的不断提高,采用外墙外保温的需求正在日益迫切,外墙外保温技术市场必须迅速扩大。 (2)目前,国外多种多样的外墙外保温技术已取得了长足的发展。在这样的条件下,推进我国的外墙外保温技术,能够吸取国外有益的先进经验,并结合我国实际进行创新、改造,以较高的起点、较快的速度前进。 (3)我国外墙外保温技术的发展,必将是多种技术互相学习、相互渗透、彼此竞争、共同提高的局面。也只有这样,才能促进外墙外保温技术的繁盛,有利于建筑技术的整体进步。在多种外墙外保温技术的竞争和发展中,工程质量、耐久性以及合理的价格,将是取胜的关键因素。 (4)近几年来,我国外墙外保温技术取得了巨大的进展,建成了以百万平方米计的质量良好的新建和改建的外墙外保温工程,为国家的建筑节能事业做出了有益的贡献。这些工程的实践证明,只要遵循外墙外保温的规律性,提出合理的技术要求,并切实按照有关要求认真进行设计和施工,外墙外保温的工程质量是完全可以保证的。 (5)许多国家的技术经验和国内多年的工程实践证明,外墙外保温技术确实是中国建筑节能技术的一个重要的基本的发展方向。在各方的共同努力下,我国外墙外保温技术的繁荣指日可待。
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