淺議外墻外保溫系統(tǒng)技術(shù)的選擇
外墻保溫隔熱是節(jié)能建筑的主要措施之一,在外墻外保溫這個項目中,我們建議采用聚氨酯、聚苯顆粒保溫漿料復(fù)合外墻外保溫系統(tǒng),該系統(tǒng)與eps(聚苯板)外墻外保溫和xps外墻外保溫系統(tǒng)相比,在技術(shù)、性能、經(jīng)濟造價和施工上都有很大的優(yōu)勢。
一、從國家政策支持的角度看
建筑節(jié)能是一項基本國策,大勢所趨。而建筑節(jié)能中墻體保溫是重要方面,在墻體保溫過程中,外墻外保溫優(yōu)越于外墻內(nèi)保溫和外墻夾心保溫。那么,在外墻外保溫這個技術(shù)體系中,目前有多種多樣的做法,例如:eps(聚苯板)外墻外保溫系統(tǒng);xps(擠塑板)外墻外保溫系統(tǒng);聚氨酯、聚苯顆粒保溫漿料復(fù)合外墻外保溫系統(tǒng)。當然,各種外墻外保溫系統(tǒng)都有他的優(yōu)勢和弊端,因為外墻外保溫技術(shù)在我國近年來才開展,時間較短,還不夠完善,人們是在探索中前進。那么,哪種做法能夠達到優(yōu)異的保溫性能和優(yōu)異的耐侯性及合理的經(jīng)濟造價,這是我們大家關(guān)注和討論焦點。
經(jīng)分析討論證明,聚氨酯、聚苯顆粒保溫漿料復(fù)合外墻外保溫系統(tǒng)占有很大的優(yōu)勢。無論從保溫性能方面,還是從耐侯性方面,以及方便施工和經(jīng)濟造價等方面都占有優(yōu)勢,特別適應(yīng)北方地區(qū)的外墻外保溫。
聚氨酯作為保溫材料,目前是最優(yōu)秀的保溫材料。2005年10月10日,在北京舉辦的“聚氨酯墻體節(jié)能技術(shù)國際交流會”上,建設(shè)部將決定從今年起全面推廣新型建筑節(jié)能技術(shù),力推聚氨酯,將聚氨酯材料作為傳統(tǒng)建筑保溫材料的替代品進行推廣。
國際建筑節(jié)能專家davida·c·evans博士認為,聚氨酯材料是目前國際上性能最好的保溫材料。硬脂聚氨酯具有質(zhì)量輕、導(dǎo)熱系數(shù)低、耐熱性好、耐老化、容易與其他基材黏結(jié)、燃燒不產(chǎn)生溶滴等優(yōu)異性能,在歐、美等國家廣泛用于建筑物中,歐美發(fā)達國家的建筑保溫材料中約有49%為聚氨酯材料,而在我國這一比例尚不足10%。
過去,我國經(jīng)濟技術(shù)條件還比較落后,聚氨酯材料只能應(yīng)用于飛機、輪船、冰箱等經(jīng)濟造價高的產(chǎn)品上。由于受經(jīng)濟技術(shù)條件的限制很難應(yīng)用到建筑工程上。目前,由于經(jīng)濟條件和技術(shù)條件的提高,聚氨酯能適應(yīng)于建筑物上的應(yīng)用了。技術(shù)的完善,解決了聚氨酯施工技術(shù)和耐侯性問題。發(fā)揮了聚氨酯材料在建筑工程中優(yōu)異的保溫性能。所以國家在政策上重點推廣聚氨酯材料在建筑物上的應(yīng)用。最新消息(網(wǎng)上查詢“筑能網(wǎng)”溫州市建委下發(fā)文件“建筑節(jié)能保溫全面使用聚氨酯保溫材料,限制使用其他保溫材料”)。
二、從不同的幾個方面,分析幾種外墻外保溫技術(shù)體系的差異。
1、從熱工性能方面來分析
在諸多保溫材料中,聚氨酯材料的保溫性能最為優(yōu)異,其導(dǎo)熱系數(shù)為0.022w/m·k;eps(聚苯板)的導(dǎo)熱系數(shù)為0.042 w/m·k;xps(擠塑板)的導(dǎo)熱系數(shù)為0.028 w/m·k;聚苯顆粒保溫漿料的導(dǎo)熱系數(shù)為0.059 w/m·k。
外墻外保溫采用“聚氨酯、聚苯顆粒保溫漿料復(fù)合外墻外保溫技術(shù)系統(tǒng)”,充分利用了聚氨酯的優(yōu)異保溫性能,使其噴涂在外墻面上,復(fù)合一層(抹)聚苯顆粒保溫漿料,補充外墻的保溫性能,緩解熱量釋放,解決了外墻保溫的“熱惰性”問題。這是其他保溫材料和技術(shù)系統(tǒng)難以做到的。該系統(tǒng)的熱工性能是實現(xiàn)65%建筑節(jié)能標準最優(yōu)異的選擇。聚氨酯是噴涂在墻面上的可以實現(xiàn)材料本身熱阻100%的保溫性能,而eps、xps保溫是塊料粘貼在墻面上,由于有縫隙的存在,保溫能力損失,只能完成材料本身熱阻的70-80%的保溫性能。
2、從技術(shù)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)分析
a、聚氨酯、聚苯顆粒保溫漿料復(fù)合外墻外保溫技術(shù)系統(tǒng),其結(jié)構(gòu)為,采取聚氨酯通過高壓噴涂在外墻面上,由于聚氨酯的特性,容易與其他基材黏結(jié),是天然的膠黏材料,具有極強的附著力,又是100%附著外墻面上,是無空腔與墻體黏結(jié)。特別是高層建筑抵抗負風壓是很有利的。聚氨酯噴涂發(fā)泡后,在外表面產(chǎn)生一層薄膜層(硬殼),不僅使聚氨酯有很好的保溫性能,也是一種很好的防水層,通過噴一層界面劑,再復(fù)合(抹)聚苯顆粒保溫漿料,使二者很好的黏結(jié),聚苯顆粒保溫漿料不僅作為補充保溫層,而且也是聚氨酯抗老化的保護層,因為抹25mm厚,又有一定的水泥強度,所以使保溫層增強了外力的抗沖擊能力,這一點是其他外墻外保溫系統(tǒng)難以做到的。在聚苯顆粒保溫漿料上,再復(fù)合一布兩涂聚合物砂漿和耐堿玻纖網(wǎng)格布,增強了外墻表面的平整度,易涂刷涂料或粘結(jié)飾面瓷磚,而且這一層又有很好的防水功能,使外墻保溫結(jié)構(gòu)不會因浸水膨脹而破壞,影響保溫性能和表面的裝飾效果。
該系統(tǒng)技術(shù)結(jié)構(gòu),采取了逐層漸變釋放應(yīng)力的技術(shù)路線,整體附著的墻面上,而且聚氨酯材料又有很好的柔韌性,表面不易開裂、粉化,溫度變形小,不易導(dǎo)致系統(tǒng)破壞,因為聚氨酯的導(dǎo)熱系數(shù)為0.022 w/m·k,聚苯顆粒保溫漿料的導(dǎo)熱系數(shù)是0.059 w/m·k,二者導(dǎo)熱系數(shù)相差2.7倍,能相適應(yīng);而聚苯顆粒保溫漿料和面層聚合物砂漿(導(dǎo)熱系數(shù)為0.93 w/m·k)二者導(dǎo)熱系數(shù)相差16倍,這樣也不會因溫差變形而導(dǎo)致面層破壞。(注:聚苯板的導(dǎo)熱系數(shù)為0.042,與聚合物砂漿的導(dǎo)熱系數(shù)相差22倍,這樣由于溫度變形,極易造成外層表面的破壞。)
b、eps(聚苯板)外墻外保溫系統(tǒng)要求18㎏/m3以上容重,阻燃自息型。聚合物砂漿粘結(jié)(粘結(jié)面達40%以上),聚合物砂漿和耐堿玻纖網(wǎng)格布薄抹灰飾面層(一布二涂)
這類外保溫隔熱材料通常采用粘貼的方式(也有加錨栓輔助錨固的)固定在基層墻體上,然后在保溫板上抹抹面砂漿并將增強網(wǎng)鋪壓在抹面砂漿中。該類保溫體系在國外已有較長的應(yīng)用歷史,根據(jù)來華德國專家介紹,德國一個行業(yè)協(xié)會在1993年調(diào)查的14棟外保溫工程中,除1棟有0.2mm以下的輕微裂縫,其他13棟幾乎無任何裂縫,在這13棟中,除1棟建筑物外,其他都經(jīng)過新做涂料、再做抗裂防護層甚至再加做保溫層等翻新手段以達到使用壽命不低于25年。目前國內(nèi)采用該保溫體系的情況遠比國外差,做該類保溫工程的廠家有上千家,除少部分企業(yè)的保溫工程外,相當數(shù)量的工程在3個月后就出現(xiàn)了裂縫。該類體系構(gòu)造設(shè)計上分析有以下原因:
從保溫隔熱材料的因素來講,eps保溫板在自然環(huán)境中的自身收縮變形時間長達60天,由于在自然環(huán)境條件下42天或60℃蒸汽養(yǎng)護條件下5天的自身收縮變形已完成99%以上,因此要求eps保溫板在自然環(huán)境條件下42天或60℃蒸汽養(yǎng)護條件下5天后再上墻。但在實際情況中很難做到。一是eps保溫板長時間的養(yǎng)護需要占用大量的場地;二是生產(chǎn)企業(yè)由于資金占用、成本控制等因素,通常是以銷定產(chǎn),大量工程是eps保溫板養(yǎng)護不到一星期就上墻,造成上墻后繼續(xù)收縮,且收縮應(yīng)力均集中在板縫處。另外,保溫板在晝夜及季節(jié)變化發(fā)生熱脹冷縮、濕脹干縮時也會在板縫處集中產(chǎn)生變形應(yīng)力,該類體系板間裂縫是比較常見的現(xiàn)象。擠塑聚苯板比發(fā)泡聚苯板密度大、強度高,自身變形及溫差變形產(chǎn)生的變形應(yīng)力也大,與膨脹聚苯板相比更易造成板縫處開裂。
聚苯板薄抹灰外保溫隔熱體系通常采用純點粘或筐點粘,采用純點粘時,該體系存在整體貫通的空腔。即便是筐粘,由于必須留有排氣孔,每塊板的空腔通過排氣孔及板縫仍是貫通的,當建筑物垂直度偏差通過粘結(jié)點粘結(jié)砂漿厚度來調(diào)整時,特別是墻體偏差較大時,空腔的大小是不確定的,該體系存在整體貫通的空腔正負風壓對保溫隔熱墻面進行擠或拉,也易造成板縫處開裂,極端情況下負風壓甚至會將保溫板掀掉。
從防護層受熱應(yīng)力的因素上看,聚苯板保溫層上是僅3mm的砂漿復(fù)合網(wǎng)格布防護層,由于聚苯板保溫隔熱層熱阻很大,從而使防護層的熱量不易通過傳導(dǎo)擴散,當受太陽直射時其表面溫度將高達50℃~70℃,南方部分地區(qū)甚至可達80℃,遇突然降雨降溫,溫度會降至15℃左右,溫差可達40℃~65℃,這樣的溫差變化以及受晝夜和季節(jié)室外氣溫的影響,對抹面砂漿的柔韌性和網(wǎng)格布的耐久性提出了相當高的要求。另外,當聚苯板的溫度超過70℃時,聚苯板會產(chǎn)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。
?、購氖芰顩r看,應(yīng)用于外保溫的聚苯板通常采用點粘法,粘結(jié)面積40%,而聚苯板本身具有受力變形性,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(dǎo)致受力的失衡從而引發(fā)開裂甚至脫落。整個面磚層是粘貼在抹面砂漿復(fù)合玻纖網(wǎng)形成的抗裂層上,而與基層沒有任何連接,面磚荷載不能傳到結(jié)構(gòu)上,存在面磚層及抗裂層整體脫落的危險。
?、趶目癸L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,北京某小區(qū)已發(fā)生過大風刮落聚苯板事件。如果再在其上粘貼面磚飾面層則整個保溫體系的安全性將無法保障。
③從防火性上看,體系本身就存在整體連通的空氣層,火災(zāi)時很快形成“引火風道”使火災(zāi)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(jié),在明火狀態(tài)下發(fā)生燃燒,也就是說在火災(zāi)發(fā)生時(有明火或較高的熱輻射),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(zāi)狀態(tài)下聚苯板在受熱后嚴重變形,使面磚飾面層喪失依托,引起面磚層整體脫落造成人員傷害,這種教訓(xùn)在國外已有發(fā)生。
膨脹聚苯板。用于外墻保溫的聚苯板主要是密度在18.0~22.0kg/m3、尺寸穩(wěn)定性≤0.30%的阻燃型膨脹聚苯板(模塑聚苯板)。由材料因素造成開裂的原因有:
(1)聚苯板密度過低:采用15kg/m3以下的聚苯板作為墻體保溫層材料,密度低、易變形、抗沖擊性差,造成保溫墻面開裂。
(2)陳化時間不夠:聚苯板應(yīng)經(jīng)自然條件下陳化42d或在60℃蒸氣中陳化5d,為了趕工期生產(chǎn)出來就上工地,結(jié)果聚苯板尺寸穩(wěn)定性不夠,在保溫體系完成后繼續(xù)收縮變形,引起保溫墻面開裂。
(3)材料粉化:由于工期長或隔年施工等原因,造成聚苯板表面粉化,導(dǎo)致聚苯板粘貼不牢或抹面砂漿粘結(jié)不牢,引起保溫層脫落、抹面砂漿開裂等事故。
(4)熱熔縮:當聚苯板受熱時會發(fā)生不可逆熱熔縮變形引起保溫面層開裂、空鼓。
(5)所用的膠粘劑達不到外保溫技術(shù)對產(chǎn)品的質(zhì)量要求。
c、從xps(擠塑板)材質(zhì)的內(nèi)在因素分析,擠塑板是利用可發(fā)性聚苯乙烯作為主要原料,添加發(fā)泡劑,通過加熱擠壓成型的。在生產(chǎn)過程中,直至出現(xiàn)成品,發(fā)泡劑(發(fā)泡劑是易燃物質(zhì))的殘留還存在。這樣就存在著兩個危險的問題,一是擠塑板上墻后,由于發(fā)泡劑有殘留量,夏季外墻表面溫度高達60-70℃,受高溫影響,繼續(xù)發(fā)泡,造成外表面破壞;二是由于發(fā)泡劑是可燃物質(zhì),有殘留量,達不到防火要求。雖然擠塑聚苯板具有良好的閉孔結(jié)構(gòu)、吸水率和導(dǎo)熱系數(shù)都很低的優(yōu)點,近來應(yīng)用量比較大。但在已完成的外保溫工程中開裂現(xiàn)象比較普遍,開裂程度也較為嚴重,除了與膨脹聚苯板薄抹灰外墻外保溫體系類似的原因外,還有以下原因:①整個體系材料不配套,未經(jīng)大型耐侯性試驗驗證。擠塑聚苯板雖然具有良好的保溫防水性但由于其強度較高變形應(yīng)力大、表面光滑、疏水難以粘接等原因在國外主要用于屋面及地面±0以下墻面的保溫。②擠塑板比膨脹聚苯板密度大強度高由于自身變形及溫差變形而產(chǎn)生的變形應(yīng)力也大,相對于每條板縫來說,相臨兩塊板自身的應(yīng)力變化是反向的,對板縫處進行擠或拉,造成板縫處開裂,該類材料還有很多問題需要解決。
從結(jié)構(gòu)角度分析xps外墻外保溫系統(tǒng),除了擠塑板滲透力差,不易粘結(jié)牢固,機械加固錨栓還存著很多缺陷。更重要的問題是,擠塑板與聚合物砂漿的導(dǎo)熱系數(shù)相差倍數(shù)太大,也是造成外墻表面開裂的重要因素。我們知道擠塑板的導(dǎo)熱系數(shù)是0.028 w/m·k,聚合物砂漿的導(dǎo)熱系數(shù)為0.93 w/m·k,二者相差33倍,這樣由于溫度變形、不協(xié)調(diào),變形系數(shù)相差太大,就造成了外墻表面開裂的淺在因素。
3、從工程實例角度來分析
xps(擠塑板)近兩、三年才在我國開始應(yīng)用于外墻面,人們從表面看好擠塑板的強度和保溫系數(shù)優(yōu)越于聚苯板,而不了解他的內(nèi)在質(zhì)量。在歐美發(fā)達國家,最早采用的是eps外墻外保溫系統(tǒng),后來發(fā)展到聚氨酯材料,xps(擠塑板)用于地下部分和屋面,不用于外墻面上,雖然在國內(nèi)近兩、三年來批量使用,但國家還沒有出臺xps(擠塑板)外墻外保溫技術(shù)規(guī)范,雖然采用時間較短,但出現(xiàn)問題的卻很多,例如:在青島市浮山后3小區(qū)b13棟;北京市太平路某機關(guān)大院一幢18層住宅樓;大連市文園大酒店等工程外墻大面積開裂脫落,特別是高層建筑,抵抗不了負風壓作用,是造成脫落的重要原因。在長春市2004年稅務(wù)學院二級學院(信息學院)學生宿舍大面積脫落;2005年吉林大學南校區(qū)共計16棟住宅,在交工不到半年,出現(xiàn)了大面積脫落。均是近兩三年來采用擠塑板外墻外保溫所出現(xiàn)的質(zhì)量問題,另外該系統(tǒng)的防火性太差,2005年,長春理工大學新建的教學樓剛剛要交工驗收,就出現(xiàn)了火情,十層樓的外墻全部燒毀。因此,采用擠塑板外墻外保溫應(yīng)慎重考慮,目前尚不成熟。雖然eps(聚苯板)在表面上看沒有xps(擠塑板)的保溫系數(shù)、強度好,但是在質(zhì)量上只出現(xiàn)開裂問題,還沒有出現(xiàn)脫落現(xiàn)象。歐美一些發(fā)達國家為何不采用xps,而繼續(xù)采用eps板外墻外保溫或聚氨酯外墻噴涂保溫,國家為何不出臺施工規(guī)范標準,其中必有不宜之處。
聚氨酯材料,進入外墻外保溫領(lǐng)域,雖然時間較短,但在歐美一些國家的采用量達到49%,這足以證明了它的優(yōu)越性和成熟性。2005年10月10日,建設(shè)部在北京召開了聚氨酯外墻外保溫的專題討論會,決定在我國建筑節(jié)能保溫中力推聚氨酯材料,替代其他保溫材料。在北京、山東的青島市、煙臺市、濟南市等,從2005年開始大量采用聚氨酯材料,應(yīng)用于屋面和外墻外保溫。
2005年東北師范大學南園住宅4棟高層剪力墻結(jié)構(gòu)的住宅,建筑面積6萬余平方米。2006年長電地產(chǎn)天地十二坊4棟高層,建筑面積45000多平方米。采用聚氨酯、聚苯顆粒保溫漿料復(fù)合外墻外保溫系統(tǒng),經(jīng)過一個冬天的采暖期,保溫性能優(yōu)良,平均進水溫度為38℃,而室內(nèi)溫度平均達到18℃- 22℃;耐侯性優(yōu)良,經(jīng)過秋、冬、春季的考驗,外墻表面無脫落、開裂、粉化等現(xiàn)象出現(xiàn)。
該系統(tǒng)經(jīng)過國家建材檢測中心大型耐侯試驗檢測,各項指標均達到國家標準。
2006年4月由吉林省建設(shè)廳科技處組織有關(guān)專家對我公司研發(fā)的“聚氨酯、聚苯顆粒保溫漿料復(fù)合外墻外保溫技術(shù)系統(tǒng)”進行鑒定并給予充分的肯定,而且首家獲得技術(shù)系統(tǒng)“認定”證書。
4、從現(xiàn)場施工的效率和技術(shù)控制的角度看
a、聚氨酯、聚苯顆粒保溫漿料復(fù)合外墻外保溫系統(tǒng),是直接噴到外墻體表面上,基層墻體不需要抹水泥砂漿找平,減少了一道工序,聚氨酯噴涂速度快,固化時間短,只有30分鐘就可以進入下一道工序施工。抹聚苯顆粒保溫漿料,同外墻抹灰無大的差異。在技術(shù)控制方面,噴涂聚氨酯便于檢查,不易漏噴,不會出現(xiàn)空腔問題和黏結(jié)不牢固的問題。抹聚苯顆粒保溫漿料是逐步抹上去的,不存在脫落和漏抹的問題。所以,施工質(zhì)量和技術(shù)易控制,不易出現(xiàn)漏洞。
b、xps(擠塑板)外墻外保溫系統(tǒng),需要在基層墻體外墻抹水泥砂漿找平,增加了工序,進行黏結(jié),打錨栓,打磨、抹面等工序效率低。而且在施工中,技術(shù)和質(zhì)量很難控制,操作人員能否實現(xiàn)工藝要求的標準是難以控制的;黏結(jié)層的黏結(jié)面要到達40%,又如何的來控制和測量,由于黏結(jié)面隱藏在板子后面,又不能掀開板子來檢查,只能聽信操作人員的,然而操作人員的責任心有多少,那是無從考察的。由于是點粘結(jié)法,在打錨栓時,無法來確保每個錨栓都打在黏結(jié)灰面上,只能是估量。如果錨栓打在空腔部位上,就失去了打錨栓的意義。本身打錨栓的布點方法就有問題。系統(tǒng)做法要求每平方米不得少于5個錨栓,一塊600×600的板面,在四角上每角一個,相鄰錨固,而四角又沒有粘灰面,在板中再打一個或兩個錨栓。從錨栓布點的位置上看,顯然都是打在空腔部分上,基本上不起到什么作用。再加上打在空心砌塊的墻體上,就更沒有什么意義了。
綜上所述,從不同的角度來分析,采用xps板外墻外保溫系統(tǒng),弊大于利;從xps板的材質(zhì)分析,滲透力差,不易黏結(jié)牢固,應(yīng)力變形和溫度變形大,機械錨栓加固方面,從物理性能、耐久性、布點方法都存在問題,防火阻燃性差。從工程實例看,應(yīng)用不久就出現(xiàn)了大量的脫落、開裂等質(zhì)量問題出現(xiàn)很多。
綜上所述,聚氨酯、聚苯顆粒保溫漿料復(fù)合外墻外保溫系統(tǒng)。無論從熱工性能、技術(shù)結(jié)構(gòu)、防火性能、受外力的抗沖擊能力、施工方便等,還是從國家政策支持、工程實例、現(xiàn)場樣板實例觀察等方面都優(yōu)越于其他外墻外保溫技術(shù)系統(tǒng)。
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