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              外保溫系統的發展歷程及優選的基本原則

                發表時間:2017-06-28 00:00:00  點擊數:513 次

                建筑節能是執行國家環境保護和節約能源政策的主要內容,是實現“二十一世紀可持續發展戰略”的重要措施之一。多年來,在相關國家節能政策和技術規范的推動下,我國的建筑節能工作不斷深入,節能標準不斷提高;尤其是墻體保溫技術得到迅速發展。在建筑節能技術中,由于外圍護結構的熱損耗較大,而外墻墻體面積約占總建筑面積的45%,因此加強外墻保溫對節能降耗起著極為重要的作用。

                外墻保溫作為一項系統工程,已涉及保溫材料及其配套材料選取、系統性能優化、工程設計、施工及驗收等諸多方面。其基本要求在于保障系統的整體性、耐久性、有效性和安全性;努力實現保溫設計、材料生產和施工一體化,達到因地制宜,因時制宜的設計理念。

                目前,我國節能住宅的外墻保溫分為內保溫、夾心保溫、外保溫及綜合保溫四種保溫形式,外墻外保溫是建設部倡導推廣的主要保溫形式,其保溫方式最為直接,效果也最好,是我國目前應用最多的一項建筑保溫技術。

                外墻外保溫系統發展概述

                在世界發達國家,外墻外保溫的發展己有30多年的歷史,并已形成多達幾十種應用體系。最早有德國二十世紀六十年代開發的膨脹聚苯板薄抹灰外墻外保溫體系(ETICS一ExpandedThermalInsulationCompositeSystembasedonExpandedPolystyrene),然后是德國StoAG開發的“Sto經典”外墻外保溫體系。在美洲,主要有美國開發的科博斯、專威特與易而富(EIFS)等外墻外保溫體系。國外的外保溫體系主要采用在外墻上粘貼聚苯板的施工工藝,必要時采用錨栓輔助聯接,其墻體構造由內到外依次為:基層墻體、粘結劑、保溫層、抹灰層、飾面層。

                在進行多種保溫系統研發、應用的同時,其相應材料及輔助件的試驗方法及檢驗標準也逐漸確立。美國在1975年第一次頒布了ASHRAE美國采暖、制冷及空調工程協會標準90-75“新建筑物設計節能”。以此為基礎,1977年12月官方正式頒布了“新建筑物結構中的節能法規”,并在45個州內收到很明顯的節能效果。美國國家能源局、標準局及全國建筑法規和標準大會,不斷地在建筑節能設計等方面提出新的內容,每五年便對ASHRAE標準進行一次修訂。發達國家對建筑節能的重視和采取一些行之有效的措施取得了巨大的成效,使整個國家的建筑能耗大幅度下降。如丹麥1985年比1972年采暖面積增加了30%,但采暖能耗卻減少了318萬噸標準煤,采暖能耗占全國總能耗的比重,也由39%下降為28%。美國自從制定和執行一部節能標準至今己節約了大量資金耗費,估計到2011年,在此基礎上又節約430億美元。由此可見,國外的建筑節能法規30多年來取得了多么顯著的社會效益和經濟效益。

                在我國,外保溫是近二十多年來在學習和引進國外先進技術的基礎上,結合大量的科研、開發、試點而發展起來的。從早先單一的專威特發泡聚苯板玻纖網格布增強聚合物砂漿抹灰體系(現稱膨脹聚苯板薄抹灰體系),至今己擁有眾多采用不同材料、不同做法的體系。以保溫層材料為例,已從原先的發泡聚苯板(CEPS)擴展到膠粉顆粒保溫漿料、玻璃棉氈等。在構造和施工工藝方面,已從保溫板粘貼到粘釘結合、與鋼筋混凝土基層澆合(包括無網和有網)、保溫槳料整體抹灰、預制復合保溫板的粘貼、掛裝以及輕網龍骨、保溫材料與硬質面板的裝配等。應用地區也從原先的北方集中采暖地區發展到夏熱冬冷地區。相關應用體系的產品標準、構造圖集以及施工規程相繼配套。與此同時,國外許多先進的應用體系也紛紛進入中國建筑市場。外墻外保溫己經成為我國一項重要而且是主導性的建筑節能措施,被大量的應用于各項工程中。

                總體來說,我國的建筑節能經歷了節能30%、50%和65%三個階段,這就為外墻外保溫體系的實施提出了更高的要求。同時,為了促進節能降耗工程的順利進行,我國也先后頒布了《民用建筑節能管理規定》(2000年建設部第76號令)、《夏熱冬冷地區居住建筑節能設計標準》(JGJ134—2001)、《公共建筑節能設計標準》(GB50189—2005)、《膨脹聚苯板薄抹灰外墻外保溫系統》(JG149—2003)、《膠粉聚苯顆粒外墻外保溫系統》(JG158—2004)、《外墻外保溫工程技術規程》(JGJ144—2004)等標準、規程和規定。建筑節能技術日臻完善,我國的建筑節能工作進入了快速發展階段。

                外保溫體系抗裂優于內保溫體系的原則

                外保溫體系有利于建筑物建立一個更加合理的溫度場,使保溫層里面的主體結構冬季溫度提高、濕度降低、溫度變化較為平緩,夏季結構溫度穩定性增加、墻體結構熱應力減少,并且雨、雪、凍、融、干、濕等對主體墻的影響也會大大減輕,從而使主體墻產生裂縫、變形、破損的危險性減小,建筑物的壽命得以大大延長。因此,外保溫體系對建筑結構的保護、防止裂縫的發生優于內保溫體系。

                “逐層漸變、柔性釋放應力”的抗裂技術原則

                采用“逐層漸變,柔性釋放應力的抗裂技術”理念的構造設計要點是:保溫隔熱體系各相鄰構造層性能、彈性模量變化指標相匹配、逐層漸變,抗裂砂漿應保證一定的柔韌性以便釋放變形應力。同時,在抗裂防護層中采用軟配筋和多種纖維改變應力傳遞方向,防止各種變形應力集中發生。涂料飾面時,理想的模式應為從抗裂砂漿層-膩子-涂料的柔韌變形性逐漸增大;面磚飾面時,應采用柔性的粘結膠和勾縫膠。

                普通水泥砂漿不應作為外保溫體系表面的找平及保護層材料的原則

                普通水泥砂漿不僅自身易產生各種收縮裂縫,同時由于柔韌性較差而無法適應自身溫差變形及相鄰層溫度變形而產生的應力,用它作為保溫層的保護層,極易產生裂縫,厚度愈厚愈嚴重。普通水泥砂漿自身易產生收縮變形,并且存在強度增長周期短(主要強度在10多個小時便已完成)、收縮周期長(幾個月甚至上百天,收縮率為8%~10%)的矛盾,當收縮形成的拉應力超過水泥砂漿的抗拉強度時,就會出現裂縫。處于保溫層保護下的主體結構受溫度變形影響較小,而20mm~30mm的找平砂漿處于熱阻很大的保溫層的外側,受環境溫度影響產生較大變形,保溫層兩側的水泥材質受溫差影響產生較大變形引起開裂。另外,由于找平抹灰層厚度不均,局部收縮和溫差應力不均也會引起裂縫。

                無空腔或小空腔構造提高體系穩定性的原則

                無空腔或小空腔構造做法使得外墻外保溫體系具有抗風壓能力強、體系整體性能好、應力傳遞穩定、安全性好等優勢。在高層建筑工程中做外保溫,應充分重視風荷載對外保溫體系的破壞作用,盡可能地采用無空腔或小空腔做法,以滿足抗風壓破壞的要求。

                由于風壓對建筑物的破壞力與建筑物的高度成正比,高層建筑要比多層建筑承受的風壓更大,因而高層建筑外保溫體系要考慮風壓、特別要考慮負風壓的影響。建筑物的風荷載是指空氣流動形成的風遇到建筑物時,在建筑物表面產生壓力或吸力。風荷載的大小主要與近地風的性質、風速、風向及建筑物所在地的地貌和周圍環境有關,同時也與建筑物本身的高度、形狀有關。風荷載作用于建筑物的壓力分布是不均勻的,迎風面所受的為正風壓;側風面和背風面所受為負風壓。當外界負風壓較大時,空腔內表面與外表面的壓力差必然會提高,空腔內的氣體膨脹從而向外產生一個推力,內外壓力差會造成對保溫體系的疲勞破壞,往往是造成有空腔外保溫體系墻面裂縫的主要因素之一。

                防護層的抗裂問題是控制裂縫的主要矛盾的原則

                實踐證明傳統的水泥砂漿抹在保溫層上,不能解決抗裂問題,必須采用專用的抗裂砂漿并輔以合理的增強網。另外在砂漿中加入適量的纖維對控制裂縫的產生是十分有效的。采用多種纖維復合配制的抗裂技術,能夠更好地吸收受外界自然條件影響產生的膨脹、收縮變形,并均勻地將溫差變形應力向四周分散,從而有效地防止裂縫的產生。如外飾面是面磚,在水泥抗裂砂漿中也可以加入鋼絲網片,但是應對鋼絲網的絲徑、孔距通過試驗來確定,面磚的短邊應至少搭在兩個網孔上,鋼絲網應采用防腐(銹)好的熱鍍鋅鋼絲網。

                所有外保溫體系經過大型耐候性試驗驗證抗裂性原則

                在外保溫隔熱的工程中,外保溫隔熱材料面層的防護材料及飾面層材料要長期經受冷熱、溫濕、凍融等氣候變化。為了驗證外保溫隔熱體系的穩定性及使用壽命,最好的辦法就是進行耐候性試驗。

                應盡量選擇涂料外飾面體系的原則

                采用涂料外飾體系即使產生裂縫也比較直觀,有利于對裂縫的控制。選擇粘貼面磚外飾面該如何防止面磚飾面開裂:

               、僬麄體系必須經過抗震試驗、耐候性試驗、火反應性試驗等大型試驗驗證。

               、谀z粉聚苯顆粒外保溫外飾面粘貼面磚體系滿足體系粘結安全性、輔助機械錨固安全性、柔性釋放應力安全性、耐候及防火安全性等綜合性能。

               、垆摻z網架聚苯板外保溫體系飾面粘貼面磚時,用傳統水泥砂漿找平的單網結構具有較大不合理性(荷載大、易開裂),表面受正負風壓、熱脹冷縮、干縮濕脹均為雙向受力,應采用收縮率小的輕質砂漿找平并采用雙網構造,實現柔性漸變、減輕荷載、增加抗裂性。

                應充分考慮各層材料的相容性及匹配性原則

                由于外保溫體系是由多層材料復合構成,就抗裂性能來說,除應考慮各層材料自身功能性外還應充分考慮材料的相容性及匹配性。

                加強保溫截止部位材質變換處的密封原則

                在保溫層與其它材料的材質變換處,由于這些材質的密度相差過大,這就決定了材質間的彈性模量和線性膨脹系數也不盡相同,在溫度應力作用下的變形也不同,極容易在這些部位產生面層的裂縫。同時還應該考慮這些部位的防水處理,防止水份侵入到保溫體系內,避免因凍脹作用而導致體系的破壞,影響體系的正常使用壽命和體系的耐久性。

                外墻保溫體系供應商應對體系材料成套供應的原則

                外墻外保溫是一個有機整體,組成體系的各相關層應協同作用,不僅要求柔性漸變,而且應有一定的相容性、協同性,形成一個復合整體。因此,外墻外保溫體系應由體系供應商成套供應,以保證體系材料的匹配性及抗裂技術路線的實現,有利于明確工程質量的責任。

               

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