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浅议外墙外保温系统技术的选择

信息来源:hunningtu.biz  时间:2009-09-07  浏览次数:106

  外墙保温隔热是节能建筑的主要措施之一,在外墙外保温这个项目中,我们建议采用聚氨酯、聚苯颗粒保温浆料复合外墙外保温系统,该系统与eps(聚苯板)外墙外保温和xps外墙外保温系统相比,在技术、性能、经济造价和施工上都有很大的优势。
  一、从国家政策支持的角度看
  建筑节能是一项基本国策,大势所趋。而建筑节能中墙体保温是重要方面,在墙体保温过程中,外墙外保温优越于外墙内保温和外墙夹心保温。那么,在外墙外保温这个技术体系中,目前有多种多样的做法,例如:eps(聚苯板)外墙外保温系统;xps(挤塑板)外墙外保温系统;聚氨酯、聚苯颗粒保温浆料复合外墙外保温系统。当然,各种外墙外保温系统都有他的优势和弊端,因为外墙外保温技术在我国近年来才开展,时间较短,还不够完善,人们是在探索中前进。那么,哪种做法能够达到优异的保温性能和优异的耐侯性及合理的经济造价,这是我们大家关注和讨论焦点。
  经分析讨论证明,聚氨酯、聚苯颗粒保温浆料复合外墙外保温系统占有很大的优势。无论从保温性能方面,还是从耐侯性方面,以及方便施工和经济造价等方面都占有优势,特别适应北方地区的外墙外保温。
  聚氨酯作为保温材料,目前是最优秀的保温材料。2005年10月10日,在北京举办的“聚氨酯墙体节能技术国际交流会”上,建设部将决定从今年起全面推广新型建筑节能技术,力推聚氨酯,将聚氨酯材料作为传统建筑保温材料的替代品进行推广。
  国际建筑节能专家davida·c·evans博士认为,聚氨酯材料是目前国际上性能最好的保温材料。硬脂聚氨酯具有质量轻、导热系数低、耐热性好、耐老化、容易与其他基材黏结、燃烧不产生溶滴等优异性能,在欧、美等国家广泛用于建筑物中,欧美发达国家的建筑保温材料中约有49%为聚氨酯材料,而在我国这一比例尚不足10%。
  过去,我国经济技术条件还比较落后,聚氨酯材料只能应用于飞机、轮船、冰箱等经济造价高的产品上。由于受经济技术条件的限制很难应用到建筑工程上。目前,由于经济条件和技术条件的提高,聚氨酯能适应于建筑物上的应用了。技术的完善,解决了聚氨酯施工技术和耐侯性问题。发挥了聚氨酯材料在建筑工程中优异的保温性能。所以国家在政策上重点推广聚氨酯材料在建筑物上的应用。最新消息(网上查询“筑能网”温州市建委下发文件“建筑节能保温全面使用聚氨酯保温材料,限制使用其他保温材料”)。
  二、从不同的几个方面,分析几种外墙外保温技术体系的差异。
  1、从热工性能方面来分析
  在诸多保温材料中,聚氨酯材料的保温性能最为优异,其导热系数为0.022w/m·k;eps(聚苯板)的导热系数为0.042 w/m·k;xps(挤塑板)的导热系数为0.028 w/m·k;聚苯颗粒保温浆料的导热系数为0.059 w/m·k。
  外墙外保温采用“聚氨酯、聚苯颗粒保温浆料复合外墙外保温技术系统”,充分利用了聚氨酯的优异保温性能,使其喷涂在外墙面上,复合一层(抹)聚苯颗粒保温浆料,补充外墙的保温性能,缓解热量释放,解决了外墙保温的“热惰性”问题。这是其他保温材料和技术系统难以做到的。该系统的热工性能是实现65%建筑节能标准最优异的选择。聚氨酯是喷涂在墙面上的可以实现材料本身热阻100%的保温性能,而eps、xps保温是块料粘贴在墙面上,由于有缝隙的存在,保温能力损失,只能完成材料本身热阻的70-80%的保温性能。
  2、从技术系统的结构分析
  a、聚氨酯、聚苯颗粒保温浆料复合外墙外保温技术系统,其结构为,采取聚氨酯通过高压喷涂在外墙面上,由于聚氨酯的特性,容易与其他基材黏结,是天然的胶黏材料,具有极强的附着力,又是100%附着外墙面上,是无空腔与墙体黏结。特别是高层建筑抵抗负风压是很有利的。聚氨酯喷涂发泡后,在外表面产生一层薄膜层(硬壳),不仅使聚氨酯有很好的保温性能,也是一种很好的防水层,通过喷一层界面剂,再复合(抹)聚苯颗粒保温浆料,使二者很好的黏结,聚苯颗粒保温浆料不仅作为补充保温层,而且也是聚氨酯抗老化的保护层,因为抹25mm厚,又有一定的水泥强度,所以使保温层增强了外力的抗冲击能力,这一点是其他外墙外保温系统难以做到的。在聚苯颗粒保温浆料上,再复合一布两涂聚合物砂浆和耐碱玻纤网格布,增强了外墙表面的平整度,易涂刷涂料或粘结饰面瓷砖,而且这一层又有很好的防水功能,使外墙保温结构不会因浸水膨胀而破坏,影响保温性能和表面的装饰效果。
  该系统技术结构,采取了逐层渐变释放应力的技术路线,整体附着的墙面上,而且聚氨酯材料又有很好的柔韧性,表面不易开裂、粉化,温度变形小,不易导致系统破坏,因为聚氨酯的导热系数为0.022 w/m·k,聚苯颗粒保温浆料的导热系数是0.059 w/m·k,二者导热系数相差2.7倍,能相适应;而聚苯颗粒保温浆料和面层聚合物砂浆(导热系数为0.93 w/m·k)二者导热系数相差16倍,这样也不会因温差变形而导致面层破坏。(注:聚苯板的导热系数为0.042,与聚合物砂浆的导热系数相差22倍,这样由于温度变形,极易造成外层表面的破坏。)
  b、eps(聚苯板)外墙外保温系统要求18㎏/m3以上容重,阻燃自息型。聚合物砂浆粘结(粘结面达40%以上),聚合物砂浆和耐碱玻纤网格布薄抹灰饰面层(一布二涂)
  这类外保温隔热材料通常采用粘贴的方式(也有加锚栓辅助锚固的)固定在基层墙体上,然后在保温板上抹抹面砂浆并将增强网铺压在抹面砂浆中。该类保温体系在国外已有较长的应用历史,根据来华德国专家介绍,德国一个行业协会在1993年调查的14栋外保温工程中,除1栋有0.2mm以下的轻微裂缝,其他13栋几乎无任何裂缝,在这13栋中,除1栋建筑物外,其他都经过新做涂料、再做抗裂防护层甚至再加做保温层等翻新手段以达到使用寿命不低于25年。目前国内采用该保温体系的情况远比国外差,做该类保温工程的厂家有上千家,除少部分企业的保温工程外,相当数量的工程在3个月后就出现了裂缝。该类体系构造设计上分析有以下原因:
  从保温隔热材料的因素来讲,eps保温板在自然环境中的自身收缩变形时间长达60天,由于在自然环境条件下42天或60℃蒸汽养护条件下5天的自身收缩变形已完成99%以上,因此要求eps保温板在自然环境条件下42天或60℃蒸汽养护条件下5天后再上墙。但在实际情况中很难做到。一是eps保温板长时间的养护需要占用大量的场地;二是生产企业由于资金占用、成本控制等因素,通常是以销定产,大量工程是eps保温板养护不到一星期就上墙,造成上墙后继续收缩,且收缩应力均集中在板缝处。另外,保温板在昼夜及季节变化发生热胀冷缩、湿胀干缩时也会在板缝处集中产生变形应力,该类体系板间裂缝是比较常见的现象。挤塑聚苯板比发泡聚苯板密度大、强度高,自身变形及温差变形产生的变形应力也大,与膨胀聚苯板相比更易造成板缝处开裂。
  聚苯板薄抹灰外保温隔热体系通常采用纯点粘或筐点粘,采用纯点粘时,该体系存在整体贯通的空腔。即便是筐粘,由于必须留有排气孔,每块板的空腔通过排气孔及板缝仍是贯通的,当建筑物垂直度偏差通过粘结点粘结砂浆厚度来调整时,特别是墙体偏差较大时,空腔的大小是不确定的,该体系存在整体贯通的空腔正负风压对保温隔热墙面进行挤或拉,也易造成板缝处开裂,极端情况下负风压甚至会将保温板掀掉。
  从防护层受热应力的因素上看,聚苯板保温层上是仅3mm的砂浆复合网格布防护层,由于聚苯板保温隔热层热阻很大,从而使防护层的热量不易通过传导扩散,当受太阳直射时其表面温度将高达50℃~70℃,南方部分地区甚至可达80℃,遇突然降雨降温,温度会降至15℃左右,温差可达40℃~65℃,这样的温差变化以及受昼夜和季节室外气温的影响,对抹面砂浆的柔韧性和网格布的耐久性提出了相当高的要求。另外,当聚苯板的温度超过70℃时,聚苯板会产生不可逆热收缩变形,造成较为严重的开裂变形,这种情况在高温干燥地区更为明显。
  ①从受力状况看,应用于外保温的聚苯板通常采用点粘法,粘结面积40%,而聚苯板本身具有受力变形性,必然会发生徐变,短期或许不会发生严重事故,但长期的变形将导致受力的失衡从而引发开裂甚至脱落。整个面砖层是粘贴在抹面砂浆复合玻纤网形成的抗裂层上,而与基层没有任何连接,面砖荷载不能传到结构上,存在面砖层及抗裂层整体脱落的危险。
  ②从抗风压性上看,粘贴聚苯板外保温体系存在空腔,抗风压尤其是抗负风压的性能差,北京某小区已发生过大风刮落聚苯板事件。如果再在其上粘贴面砖饰面层则整个保温体系的安全性将无法保障。
  ③从防火性上看,体系本身就存在整体连通的空气层,火灾时很快形成“引火风道”使火灾迅速蔓延。聚苯板外墙外保温体系在高温辐射下很快收缩、熔结,在明火状态下发生燃烧,也就是说在火灾发生时(有明火或较高的热辐射),聚苯板外墙外保温体系将很快遭到破坏。从这个意义上说在聚苯板外保温体系面层粘贴面砖的做法是非常危险的,火灾状态下聚苯板在受热后严重变形,使面砖饰面层丧失依托,引起面砖层整体脱落造成人员伤害,这种教训在国外已有发生。
  膨胀聚苯板。用于外墙保温的聚苯板主要是密度在18.0~22.0kg/m3、尺寸稳定性≤0.30%的阻燃型膨胀聚苯板(模塑聚苯板)。由材料因素造成开裂的原因有:
  (1)聚苯板密度过低:采用15kg/m3以下的聚苯板作为墙体保温层材料,密度低、易变形、抗冲击性差,造成保温墙面开裂。
  (2)陈化时间不够:聚苯板应经自然条件下陈化42d或在60℃蒸气中陈化5d,为了赶工期生产出来就上工地,结果聚苯板尺寸稳定性不够,在保温体系完成后继续收缩变形,引起保温墙面开裂。
  (3)材料粉化:由于工期长或隔年施工等原因,造成聚苯板表面粉化,导致聚苯板粘贴不牢或抹面砂浆粘结不牢,引起保温层脱落、抹面砂浆开裂等事故。
  (4)热熔缩:当聚苯板受热时会发生不可逆热熔缩变形引起保温面层开裂、空鼓。
  (5)所用的胶粘剂达不到外保温技术对产品的质量要求。
  c、从xps(挤塑板)材质的内在因素分析,挤塑板是利用可发性聚苯乙烯作为主要原料,添加发泡剂,通过加热挤压成型的。在生产过程中,直至出现成品,发泡剂(发泡剂是易燃物质)的残留还存在。这样就存在着两个危险的问题,一是挤塑板上墙后,由于发泡剂有残留量,夏季外墙表面温度高达60-70℃,受高温影响,继续发泡,造成外表面破坏;二是由于发泡剂是可燃物质,有残留量,达不到防火要求。虽然挤塑聚苯板具有良好的闭孔结构、吸水率和导热系数都很低的优点,近来应用量比较大。但在已完成的外保温工程中开裂现象比较普遍,开裂程度也较为严重,除了与膨胀聚苯板薄抹灰外墙外保温体系类似的原因外,还有以下原因:①整个体系材料不配套,未经大型耐侯性试验验证。挤塑聚苯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、疏水难以粘接等原因在国外主要用于屋面及地面±0以下墙面的保温。②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大,相对于每条板缝来说,相临两块板自身的应力变化是反向的,对板缝处进行挤或拉,造成板缝处开裂,该类材料还有很多问题需要解决。
  从结构角度分析xps外墙外保温系统,除了挤塑板渗透力差,不易粘结牢固,机械加固锚栓还存着很多缺陷。更重要的问题是,挤塑板与聚合物砂浆的导热系数相差倍数太大,也是造成外墙表面开裂的重要因素。我们知道挤塑板的导热系数是0.028 w/m·k,聚合物砂浆的导热系数为0.93 w/m·k,二者相差33倍,这样由于温度变形、不协调,变形系数相差太大,就造成了外墙表面开裂的浅在因素。
  3、从工程实例角度来分析
  xps(挤塑板)近两、三年才在我国开始应用于外墙面,人们从表面看好挤塑板的强度和保温系数优越于聚苯板,而不了解他的内在质量。在欧美发达国家,最早采用的是eps外墙外保温系统,后来发展到聚氨酯材料,xps(挤塑板)用于地下部分和屋面,不用于外墙面上,虽然在国内近两、三年来批量使用,但国家还没有出台xps(挤塑板)外墙外保温技术规范,虽然采用时间较短,但出现问题的却很多,例如:在青岛市浮山后3小区b13栋;北京市太平路某机关大院一幢18层住宅楼;大连市文园大酒店等工程外墙大面积开裂脱落,特别是高层建筑,抵抗不了负风压作用,是造成脱落的重要原因。在长春市2004年税务学院二级学院(信息学院)学生宿舍大面积脱落;2005年吉林大学南校区共计16栋住宅,在交工不到半年,出现了大面积脱落。均是近两三年来采用挤塑板外墙外保温所出现的质量问题,另外该系统的防火性太差,2005年,长春理工大学新建的教学楼刚刚要交工验收,就出现了火情,十层楼的外墙全部烧毁。因此,采用挤塑板外墙外保温应慎重考虑,目前尚不成熟。虽然eps(聚苯板)在表面上看没有xps(挤塑板)的保温系数、强度好,但是在质量上只出现开裂问题,还没有出现脱落现象。欧美一些发达国家为何不采用xps,而继续采用eps板外墙外保温或聚氨酯外墙喷涂保温,国家为何不出台施工规范标准,其中必有不宜之处。
  聚氨酯材料,进入外墙外保温领域,虽然时间较短,但在欧美一些国家的采用量达到49%,这足以证明了它的优越性和成熟性。2005年10月10日,建设部在北京召开了聚氨酯外墙外保温的专题讨论会,决定在我国建筑节能保温中力推聚氨酯材料,替代其他保温材料。在北京、山东的青岛市、烟台市、济南市等,从2005年开始大量采用聚氨酯材料,应用于屋面和外墙外保温。
  2005年东北师范大学南园住宅4栋高层剪力墙结构的住宅,建筑面积6万余平方米。2006年长电地产天地十二坊4栋高层,建筑面积45000多平方米。采用聚氨酯、聚苯颗粒保温浆料复合外墙外保温系统,经过一个冬天的采暖期,保温性能优良,平均进水温度为38℃,而室内温度平均达到18℃- 22℃;耐侯性优良,经过秋、冬、春季的考验,外墙表面无脱落、开裂、粉化等现象出现。
  该系统经过国家建材检测中心大型耐侯试验检测,各项指标均达到国家标准。
  2006年4月由吉林省建设厅科技处组织有关专家对我公司研发的“聚氨酯、聚苯颗粒保温浆料复合外墙外保温技术系统”进行鉴定并给予充分的肯定,而且首家获得技术系统“认定”证书。
  4、从现场施工的效率和技术控制的角度看
  a、聚氨酯、聚苯颗粒保温浆料复合外墙外保温系统,是直接喷到外墙体表面上,基层墙体不需要抹水泥砂浆找平,减少了一道工序,聚氨酯喷涂速度快,固化时间短,只有30分钟就可以进入下一道工序施工。抹聚苯颗粒保温浆料,同外墙抹灰无大的差异。在技术控制方面,喷涂聚氨酯便于检查,不易漏喷,不会出现空腔问题和黏结不牢固的问题。抹聚苯颗粒保温浆料是逐步抹上去的,不存在脱落和漏抹的问题。所以,施工质量和技术易控制,不易出现漏洞。
  b、xps(挤塑板)外墙外保温系统,需要在基层墙体外墙抹水泥砂浆找平,增加了工序,进行黏结,打锚栓,打磨、抹面等工序效率低。而且在施工中,技术和质量很难控制,操作人员能否实现工艺要求的标准是难以控制的;黏结层的黏结面要到达40%,又如何的来控制和测量,由于黏结面隐藏在板子后面,又不能掀开板子来检查,只能听信操作人员的,然而操作人员的责任心有多少,那是无从考察的。由于是点粘结法,在打锚栓时,无法来确保每个锚栓都打在黏结灰面上,只能是估量。如果锚栓打在空腔部位上,就失去了打锚栓的意义。本身打锚栓的布点方法就有问题。系统做法要求每平方米不得少于5个锚栓,一块600×600的板面,在四角上每角一个,相邻锚固,而四角又没有粘灰面,在板中再打一个或两个锚栓。从锚栓布点的位置上看,显然都是打在空腔部分上,基本上不起到什么作用。再加上打在空心砌块的墙体上,就更没有什么意义了。
  综上所述,从不同的角度来分析,采用xps板外墙外保温系统,弊大于利;从xps板的材质分析,渗透力差,不易黏结牢固,应力变形和温度变形大,机械锚栓加固方面,从物理性能、耐久性、布点方法都存在问题,防火阻燃性差。从工程实例看,应用不久就出现了大量的脱落、开裂等质量问题出现很多。
  综上所述,聚氨酯、聚苯颗粒保温浆料复合外墙外保温系统。无论从热工性能、技术结构、防火性能、受外力的抗冲击能力、施工方便等,还是从国家政策支持、工程实例、现场样板实例观察等方面都优越于其他外墙外保温技术系统。
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