（材料科学与工程专业论文）高性能聚苯颗粒外保温砂浆的配制、性能与工程应用研究.pdf

重庆大学硕士学位论文中文摘要 摘要 聚苯颗粒( e p s ) 保温砂浆是保温材料中性能较为优异的一种。其具有热工性能 好、耐候性好、施工简便、工程造价低等优点，进行了大量的工程应用。但是， 随着国家建筑节能工作力度加大，e p s 保温砂浆外保温系统相关标准的出台，原 有e p s 保温砂浆的某些性能不再满足标准的要求。我们有必要对其性能进行优化 提升，开发出具有更高性能的e p s 保温砂浆产品。 本文以提高e p s 保温砂浆和易性与施工性，增强e p s 保温砂浆抗裂性、耐候 性为研究重点，配制出了高性能e p s 保温砂浆。并在此基础上，确定了e p s 保温 砂浆外保温系统构造，制定出切实可行的施工工艺与技术规程，用于指导工程应 用。最后，将本e p s 保温砂浆外保温系统进行工程应用研究，取得良好效果。 首先，本文通过研究各组分对聚苯颗粒保温砂浆性能的影响，确定各主要组 分的种类和最佳掺量范围。选用原发聚苯颗粒为轻骨料，充分利用原发颗粒热阻 大、耐碱蚀、化学稳定性好、憎水闭孔结构、韧性较大的特点，提高保温砂浆的 热工、耐水等性能，并通过实验分析确定了e p s 颗粒容重、粒径和级配形式；通 过掺加粘结剂对原发颗粒表面进行改性处理，使其表面由憎水性变为亲水性，成 功地解决了无机胶凝材对聚苯颗粒不润湿、混合料和易性差、粘结强度低的技术 难题；合理采用保水剂与灰钙粉来改善产品的和易性，提高保温砂浆的施工使用 性能；利用聚丙烯纤维增韧、膨胀剂补偿收缩等措施，提高保温砂浆韧性与抗裂 性能；通过有机硅防水剂的作用，有效提高了保温砂浆耐水粘结强度、降低其吸 水率，增强了其耐水、抗渗性能。最终，确定各种组分的用量范围如下：水泥1 7 5 k g m 3 、e p s 颗粒8 8 0 l ( e p s 2 和e p s 3 颗粒按体积比l ：1 ) 、胶粉a 5 0 - - 6 0 k g m 3 、 保水剂h1 如1 7 k g m 3 、8 m m 聚丙烯纤维o 7 1 0k g m 3 、防水剂s0 6 k g m 3 、膨 胀剂与灰钙粉取代水泥掺量分别为1 5 2 0 k g m 3 ，1 7 5 3 5k g m 3 。 其次，本文根据目前外墙外饰面情况的不同，结合聚苯颗粒外保温砂浆产品 自身的优良性能，确定了两种不同的e p s 保温砂浆外保温构造体系，并建立了各 自的施工工艺和技术规程，有效保证了施工的规范性和系统的使用性能。 在重庆的龙湖紫都城、龙湖观山水、华宇西城丽景等项目的工程应用表明， 本e p s 保温砂浆外保温系统具有热工性能好、系统稳定性高、粘结强度高、耐候 性优良、构造简单的特点。产品性价比优势明显，是极具市场竞争力的保温材料， 可广泛应用于外墙外保温工程中。 关键词：聚苯乙烯颗粒，保温砂浆，性能，外墙外保温系统，工程应用 重庆大学硕士学位论文 英文摘要 a b s t r a c t e x p a n d e dp o l y s t y r e n e ( e p s ) i n s u l a t i o nm o r t a ri so n ek i n do fp e r f o r m a n c e o u t s t a n d i n gt h e r m a li n s u l a t i o nm a t e r i a l b e c a u s eo fi th a sm a n ya d v a n t a g e ss u c ha s e x c e l l e n tt h e r m a lt e c h n i c a lp r o p 呐, , h i 曲d u r a b i l i t y , c o n v e n i e n tc o n s t r u c t i o na n d c o m p e t i t i v ep e r f o r m a n c e c o s tr a t i o ，i tw a sw i d e l yu s e di na r c h i t e c t u r a le n g i n e e r i n g b u t a l o n gw i t ho u rc o u n u y sb u i l d i n ge n e r g ye f f i c i e n c yw o r ka d v a n c e m e n ta n dt h e r e l e v a n c es t a n d a r di sp u b l i s h e d ，t h eo r i g i n a le p si n s u l a t i o nm o r t a rc e r t a i np e r f o r m a n d on o ts a t i s f yt h es t a n d a r d sr e q u e s t i no r d e rt oh a v eh i g hp e r f o r m a n c ee p si n s u l a t i o n m o r t a rp r o d u c t , w en e e dt op r o m o t ei t sp e r f o r m a n c c i nt h i s s t u d y , w et a k ei m p r o v i n ge p si n s u l a t i o nm o r t a r sw o r k a b i l i t ya n d c o n s t r u c t i o na n ds t r e n g t h e l l ：i n gi t sc r a c k - r e s i s t i n ga n dw e s t h e r - r e s i s t i n ga sa k e yp o i n t w eh a v eo b t a i n e dh i g hp e r f o r m a n c ee p si n s u l a t i o nm o r t a r i nt h i sf o u n d a t i o n , e p s i n s u l a t i o nm o r t a rw a l li n s u l a t i n gc o n s t r u c t i o n a ls y s t e m s ( e t i r s ) h a sb e e ne s t a b l i s h e d , a tt h eb a s l et h n e , c o n s t r u c t i o nt e c h n o l o g ya n dt e c h n i c a lr e , r e l a t i o n sh a sa l s ob e e n e s t a b l i s h e d a tl a s t , c o n d u c t i n gt h ep r o j e c ta p p l i e dr e s e a r c ht h i ss y s t e m , w eo b t a i nt h e g o o de f f e c t f i r s t , t h ei n f l u e n c e so fv a r i o u sc o m p o n e n t so nt h ep r o p e r t i e so fe p si n s u l a t i o n m o r t a rw g r ei n v e s t i g a t e dt os e l e c tt h ea p p r o p r i a t ek i n da n do p t i m a ld o s a g eo f t h em a i n c o m p o n e n t s s e l e c t i n go r i 酬e x p a n d e dp o l y s t y r e n e 髂t h ef i n ea g g r e g a t e ，b yf u l lu o ft h ec h a r a c t e r i s t i c so fe p ss u c ha sh i 曲t h e r m a li n s u l a t i o nr e s i s t a n c e ，g o o da l k a l i r e s i s t a n c e ，e x c e l l e n tc h e m i c a ls t a b i l i t y , h y d r o p h o b i ca n dc l o s ep o r es 劬l c t i l ，a n d r e l a t i v e l yh i g ht o u g h n e s s ，t op r e p a r ei n s u l a t i o nm o r t a rt oi m p r o v ei t st h e r m a lt e c h n i c a l p r o p e r t i e sa n dw a t e r - r e s i s t i n g s u r f a c em o d i f i c a t i o no fe p sg r a n u l eb y 啪o f h i g h - m o l e c u l a rb i n d e r , c h a n g i n gi t ss u r f a p f r o mh y d r o p h i l i ct oh y d r o p h o b i c , t h e t e c h n i c a ld i f f i c u l tp r o b l e m 黜s o l v e ds u c c e s s f u l l yi n c l u d i n gd i f f i c u l tw e t t i n go f i n o r g a n i cb o d i n gm a t e r i a l so ne p ss u r f a c 2 ，w e a kw o r k a b i l i t yo ft h ef l e s hm i x t u r e s , a n d l o wb o n d i n gs t r e n g t h u s i n gw a t e r - h o l d i n ga g e n t sa n dc a l c i u mh y d r o x i d ep o w d e r t oi m p r o v ee p si n s u l a t i o nm o r t a r sc o n s t m a i o n i no r d e rt oi m p r o v ei t st o u g h n e s sa n d c r a c k r e s i s t i n gs o m ee f f e c t i v em e a s u r e ss u c ha sf i b r er e i n f o r c e m e n ta n dc o m p e n s a t i n g s h r i n k a g ew i t he x p a n s i o na g e n tw e r ee m p l o y e d b ya d d i t i o no fw a t e r p r o o fa g e n t , t h e w a t e rr 豁i s t a n c o , m o i s t u r ep r o o w e a t h e rr e s i s t a n c ea n dw a t e rr e s i s t a n tb o n d i n g s t r e n g t ho fe p si n s u l a t i o nm o r t a ri se f f e c t i v e l ys t r e n g t h e n e d a tl a s t , d e t e r m i n e de a c h n 重庆大学硕士学位论文英文摘要 k i n do f c o m p o n e n t sa m o u n tu s e ds c o p ei sa sf o l l o w s ：c e m e n t1 7 5k g m 3 ，e p sg r a n u l e 8 8 0 l ( e p s 2a n de p s 3m i x e da c c o r d i n gt ov o l u m er a t i ol ：1 ) ，h i g h - m o l e c u l a rb i n d e ra 5 o - - 6 0k g m 3 ，w a t e r - h o l d i n ga g e n t sh 1 5 1 7 k g m 3 ，8 m mp pf i b r eo 7 1 0k e d m 3 ， w a t e r p r o o fa g e n ts0 6 k g m 3 e x p a n s i o na g e n ta n dc a l c i u mh y d r o x i d ep o w d e r ( s u b s t i t u t i o nc e m e n tc o n t e n t ) 1 5 2 0 k g m 3 、1 7 5 3 5k e c r n 3 。 s e c o n d ，i nt h i ss t u d y , a c c o r d i n gt h ed i f f e r e n tr e q u i r e so fe x t e r i o rw a l ld e c o r a t i v e m a t e r i a l s ，c o m b i n i n gw i t he p si n s u l a t i o nm o r t a r s e m i n f f l l c ep r o p e r t i e su s e do n e x t e r n a lt h 矗a n a li n s u l a t i o n ，t w od i f f e r e n te p si n s u l a t i o nm o r t a l w a l li n s u l a t i n g c o n s t z u c t i o n a l s y s t e m s ( e t i r s ) h a v e b e e n e s t a b l i s h e d f u r t h e r m o r e , t h e i r c o r r e s p o n d i n gc o n s t r u c t i o nt e c h n o l o g ya n dt e c h n i c a lr e g u l a t i o n sh a v e b e e na l s o e s t a b l i s h e d , e n s u r i n gi t ss t a n d a r dc o n s t r u c t i o na n di n t e g r a t e dp r o p e r t i e s t h i se t i r sw a ss u c c e s s f u l l ya p p l i e dt o c h o n g q i n g z i d uc i t yo fl o n g h u , g u a n s h a n s h u io fl o n g h u , x i c h e n g l i j i n go fh u a y ua n ds oo i l a n dt h er e s u l ts h o w e d t h a tt h i se t i r sh a sg o o dt h e r m a lt e c h n i c a lp r o p e r t i e s ，g o o ds y s t e ms t a b i l i t y , h i g h e x r m e n t a t i o ni n t e n s i t y , a d v a n t a g e o u sw e a t h e r - r e s i s t i n ga n d 0 1 1 i t sp e r f o r m a n c e c o s t r a t i oh a so b v i o u sa d v a n t a g ew h i c hg i v e si th i g hc o m p e t i t i o nc a p a c i t y ；i tc a nb ew i d e l y a p p l i e di ne x t e r n a lt h e r m a li n s u l a t i n gr e n d i n gs y s t e m k e y w o r d s ：e x p a n d e dp o l y s t y r e n e ( e p s )g r a n u l e , i n s u l a t i o nm o r t a r , p r o p 哪, , e x t e r n a lt h e r m a li n s u l a t i n gr e n d i n gs y s t e m ，p r o j e c ta p p l i c a t i o n m 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取 得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文 中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得重庞盍堂 或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本 研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。 学位论文作者签名：韩珲 签字日期：y 7 年月日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解重庞太堂有关保留、使用学位论文的 规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许 论文被查阅和借阅。本人授权重迭太堂可以将学位论文的全部或部 分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段 保存、汇编学位论文。 保密() ，在年解密后适用本授权书。 本学位论文属于 不保密( ) 。 ( 请只在上述一个括号内打“”) 学位论文作者签名：露译导师签名：渺 签字日期：钾年占月阳 签字日期：w 7 年月岁日 重庆大学硕士学位论文1 绪论 1 绪论 1 1 建筑节能一建筑业发展的必由之路 1 1 1 全球及我国能源现状 能源是人类经济社会发展的重要物质基础，是国家经济社会安全的重要物质 保障，能源安全直接影响到国家安全、可持续发展及社会稳定。2 0 世纪7 0 年代 的石油危机，对石油进口国的经济发展和社会生活产生了极大的冲击，给发达国 家敲响了能源供应的警钟，全世界都认识到节约能源的重要性。1 9 7 9 年联合国在 维也纳召开的科学技术促进发展会上，能源问题同粮食问题、人口问题、环境问 题被列为人类面临的四大问题【1 1 。 在当代社会里，能源消费与经济发展的关系更是越来越紧密，经济越发展， 对能源的依赖也就越大。在2 0 世纪的l o o 年时间里，世界能源消耗量增加了约9 倍， 而在1 9 世纪的l o o 年时间里只增加了1 5 倍。据o p e c r e v i e w ( 2 0 0 5 年) 统计数据，1 9 7 0 2 0 0 4 年的3 5 年里，全球一次能源消费由1 0 7 4 0 6 千桶油当量天上升到2 1 4 2 7 8 千桶 油当量厌，增长了9 9 5 ，年均增长2 8 。2 0 0 4 年，全球一次能源的消费呈现出 自1 9 8 俾以来最为强劲的增长，所有燃料消费的年增长率都超过了过去l o g 的平均 增长率。在强劲的世界经济增长的推动下，2 0 0 5 年世界一次能源消费量达至l j l 0 2 2 4 亿t o e ，比2 0 0 4 年增长4 3 1 2 】。能源消费在以前所未有的速度飞速增长。据估计， 整个工业时期大约只占人类历史长度的0 2 ，而此期间消费的能源却占到了总消 耗的9 9 9 。世界石油、天然气、煤炭消费总量分别为3 5 1 0 6 x1 0 6 t ，2 4 0 4 9 x1 0 9 m 3 ， 2 2 5 5 i 1 0 6 t o e ；分别占世界储量的2 5 ，1 6 ，0 2 左右。仅按2 0 0 1 年的消费量 计算，世界上石油、天然气仅仅可分别再用4 1 年、6 5 年左右【3 】。正如美国麻省理工 学院的1 9 8 5 2 0 0 0 年能源展望中所说“人类继续依靠地壳中不可再生性石化 能源的日子决不会太长了”。据专家们估计，如果按目前的消费增长率持续下去， 石油和天然气将会在今后3 0 4 0 年内枯竭；即使把煤炭、核燃料( 不包括增殖反应 堆) 计算在内，枯竭性能源也只能维持2 0 0 3 0 0 年左右。 我国能源资源丰富，为世界第三大能源生产国，但我国由于人口众多，人均 能源资源低于世界平均值。煤炭及水利己探明储量占世界总量的1 1 o 及1 3 2 ， 但人均占有量只分别是世界平均值的4 5 5 及5 5 1 ，而人均石油及天然气探明储 量更低，只为世界平均值的1 1 3 及3 8 。同时，与世界相比，我国能源储采比相 对偏低，石油、天然气和煤炭储采比分别为1 9 9 ，4 5 1 和5 0 。 我国从1 9 9 3 年开始己成为能源净进口国。2 0 0 0 年，如果不考虑节能的因素， 一次能源的进口将有4 6 5 4 4 z , t 标准煤，即使考虑节能的因素，加大能源开发和节 重庆大学硕士学位论文 l 绪论 能的力度，仍将有5 0 0 ( 0 7 0 0 0 万t 标准煤的缺口需要靠进口能源来解决1 4 。2 0 0 2 年以 来，我国能源需求以惊人的速度超常增长，2 0 0 4 年，一次能源消费量增幅达1 5 2 ， 为过去2 5 年的峰值；煤产量达1 9 5 6 亿t ，比2 0 0 0 年将近翻了一番，超过2 0 0 0 年对2 0 1 0 年产量的预测值；2 0 0 4 年进口原油和石油制品1 7 0 5 5 万t ，净进口量1 5 1 5 1 万t ，比2 0 0 1 年增加1 2 倍，进口依存度已达5 2 2 ，超过2 0 0 0 年对2 0 1 0 年的预测值；能源消费的 增长远高于g d p 的增长，2 0 0 4 年能源消费弹性系数高达1 6 ；节能率出现罕见的负 值，2 0 0 4 年万元g d p 能耗上升5 3 ；随着煤炭消费激增，大气污染物排放量明显 反弹。中国1 9 9 5 - - 2 0 0 4 年能源与经济关键指标见表1 1 5 】。 表1 1 中国1 9 9 5 2 0 0 4 年能源与经济关键指标 t a b l e1 1t h e s 0 眦o f e n e r g y a n d e c o n o m y k e y i n d e x o f c h i n a f r o m1 9 9 5t 0 2 0 0 4 垃：g d p 接一年价格计葬曩长率擅町比价籀计茸露 民币对羹元j r 睾按3 3 竞计算： 石 伯进口俄存痘是净壤n 占甚内蘑稿羹量比重：回2 0 0 4 年为胡城计曩：镊辩采舞：目事鲢计蔚翻素 先尊薯：嗣蕈坪境慑护总蔚 经济、能源尤其是能源与环境的协调和可持续发展，是实现我国现代化目标 重要前提。人口过多、资源相对不足、环境退化是我国面临的巨大挑战。从国际 国内的能源形势可以清楚的知道，解决能源问题的出路之一在于提高能源利用效 率，即节约能源。 1 1 2 建筑节能的必要性 节能，是指加强用能管理，采取技术上可行、经济上合理以及环境和社会可 以承受的措施，减少从能源生产到消费各个环节中的损失和浪费，更加有效、合 理的利用资源1 6 】。节能不是简单的少用能源，其核心是提高能源效率。从能源消费 的角度看，能源效率是指为终端用户提供的能源服务与所消耗的能源量之比。 建筑作为人类生活的基本聚居空间，要维持良好的生活环境，需要耗费大量 的能源。在全世界日益增长的能源消耗中，无论是工业发达国家还是发展中国家， 2 重庆大学硕士学位论文 i 绪论 建筑能耗都在一个国家的总能耗中占相当大的比例。据测算，建筑运行用能在我 国能源总消耗量中所占比例已从上世纪7 0 年代末的1 0 ，上升到近年的近3 0 。根 据发达国家经验，这个比例还将逐步提高到3 5 左右。建筑将超越工业等其他行业 成为用能主要增长点。有关部门发出警示，如不加快推行建筑节能，到2 0 2 0 年， 全国建筑的能耗将高达1 1 亿吨标准煤，是目前全国所有建筑消耗能源的3 倍以上【7 】。 面对我国日益严峻的能源短缺现实，加快推行建筑节能工作已经刻不容缓。 1 1 3 建筑节能的意义 综观国内外对建筑节能的认识，大致上经历了三个阶段：从“b u i l d i n ge n e r g y s a v i n g ”到“b u i l d i n g e n e r g y r e m a i n ”，最后，过渡到了现在的“b u i l d i n g e n e r g y e f f i c i e n c y ”。所谓建筑节能，是指在不降低建筑使用功能的前提下，提高建筑中 的能源利用效率，降低建筑能耗【8 1 。建筑节能包括三个方面：一是建筑本体的节能， 包括建筑规划与设计、围护结构的设计等节能；二是建筑系统的节能，包括采暖 与制冷系统等设备的节能；三是能源管理，规范管理的方式做到合理用能1 9 】【1 0 1 。 至于建筑能耗，是指建筑物在整个生产和使用过程中的能耗，而建筑使用能耗主 要包括采暖、空调、照明、炊事、家用电器、热水供应等方面能耗1 1 1 】。 随着经济建设的飞速发展和人民生活水平的不断提高，人们越来越不堪忍受 寒冬酷暑的折磨，舒适的建筑环境日益成为人们学习、工作及生活的需要。为适 应建筑热环境改善的需要，我国的建筑能耗必将呈激增趋势。如果高能耗建筑继 续大量兴建，建筑能耗急剧增加，那么不但会给我国能源供应带来巨大压力，而 且会造成严重的环境污染，从而制约我国经济的持续发展，这与我国实施的可持 续发展战略是背道而驰的。在 建筑节能已成为世界性的大 潮流的今天，在我国积极推进 建筑节能降低建筑能耗，具有 及其重要的经济意义和社会 意义。 建筑节能是节约能 源与社会经济发展的需要 嘉菱，嚣羞器辜考要j 嫠。t 鼍薯稿量量中所。的七一已村螂丰曲 我国的建筑能耗在全国 图i i 中国建筑能耗与总能耗关系变化图 总能耗中的比例一直增长， f i g 1 1r e l a t i o n s h i p o f t o t a l e c a n c l b e c 在1 9 7 8 年这个比例大约为 1 0 ，到2 0 0 1 年已经达到2 7 4 5 ，如右图1 1 所示f 1 2 。随着社会的发展和人们 生活水平的提高，建筑能耗所占的比重也将越来越大，预计这个比例最终会达到 3 5 4 0 。届时，建筑将超越工业、交通、农业等其他行业成为能耗的首位。 3 重庆大学硕士学位论文 1 绪论 从现在起抓紧建筑节能工作，通过推进现有建筑节能改造和节能建筑建设，城镇 建筑如能全部达到节能标准，每年就可节约3 3 5 亿吨标准煤、减少空调高峰负荷 8 0 0 0 万千瓦时，相当于少消费4 5 个在建三峡工程的年发电量，节省电力建设投 资近万亿元。建筑节能已成为提高全社会能源使用效率的首要方面【7 1 。 建筑节能是环境保护的需要 建筑用能包括建筑生产和使用过程中所消耗的能量。无论生产还是使用过程， 建筑用能均会对环境产生明显的影响：建筑生产过程中，建筑用材的烧制、生产 均会对环境产生不同程度的污染和破坏；建筑使用过程中，建筑运行所产生的代 谢产物也会严重影响人们赖以生存的社会和自然环境。据统计，在环境总体污染 中，与建筑有关的空气污染、光污染、电磁污染等就占了3 4 ；建筑垃圾则占垃圾 总量的4 0 1 1 ”。据有关部门统计，每节省1 亿t o e 的能源，可减排s 0 2 1 6 5 万吨，烟尘 9 6 万吨，c 0 2 6 7 0 0 万吨( 碳) 睁j 。因而，推行建筑节能对减少环境污染，保护人们赖 以生存的家园有着极为重要的意义。 建筑节能是改善建筑热环境的需要 现代居室已不仅是一个遮风蔽雨的场所，同时要为人们生理及心理的需求提供 舒适的环境。随着人们生产的改善，人们越来越不堪忍受寒冬酷暑的折磨，无论 冬天还是夏天，适宜的室温已成为人们的一种基本需要。冬天的采暖、夏天的空 调都需要能源支持，这其中对优质能源的需求量增长更快。我国幅员辽阔，气候 千差万别，为了实现这一目标，对改善建筑室内热环境就提出了更高的要求，如 果不节约能源，建筑师势必会心有余而力不足。 提倡建筑节能能推动建筑新产品、新技术的推广应用 建筑业的发展与建筑产品的发展息息相关。近年来，我国出台了一系列节约 能源的相关法律法规，由此带动了相关建筑产品的快速发展以及建筑技术的不断 更新，各种各样的高效保温材料、密封材料、保温管道、节能设备及自动调控元器 件层出不穷，给节能工作开创了新局面，同时也使建筑业出现了勃勃生机。 1 1 4 我国建筑节能工作现状 从2 0 世纪8 0 年代开始，建设部就开始推进建筑节能工作，之后又出台了我国 第一个建筑节能设计标准，2 0 世纪9 0 年代建筑节能工作的力度加大，建筑节能设 计标准耳前已经基本配套，并且出台了一系列有关实施建筑节能设计标准的文件。 目前，己发布的专门用于建筑节能的标准有民用建筑节能设计标准( 采暖居住 建筑部分) 、夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准、夏热冬暖地区居住建筑节 能设计标准、采暖居住建筑节能检验标准、公共建筑节能设计标准等；相 关标准有建筑气候区划标准、民用建筑热工设计规范、既有采暖居住建筑 节能改造技术规程、外墙外保温工程技术规程等；另外，建筑节能工程施工 4 重庆大学硕士学位论文1 绪论 验收规范、居住建筑节能设计标准的制定工作也己启动。中华人民共和国建 筑法修订稿中，已将建筑节能的内容纳入。此外，全国各地很多城市，诸如北 京、上海、重庆等地都根据地方的实际情况分别制定了相关的节能设计标准，如 重庆市于2 0 0 4 年就出台了重庆市居住建筑节能设计标准。 然而节能工作取得的成绩却远不如人意。目前，全国新建建筑仅有不足2 0 达 到节能标准，节能建筑质量参差不齐。针对这一现状，建设部副部长仇保兴曾指 出，建筑节能工作仍较滞后的原因有：一是认识上观念上还有差距，一些地方政 府和有关部门的领导重视不够；二是北方地区供热体制改革难以真正启动，严重 阻碍了建筑能效的提高；三是行政监管不到位，大多数地区比较重视施工图节能 设计审查环节，而对其他环节比较忽视；四是建筑节能经济激励政策缺失，没有 形成推动建筑节能的市场机制。五是建筑节能相关法律法规不完善；六是建筑节 能宣传和推广力度不够 1 ”。 2 0 0 6 年国务院提出的“十一五”规划纲要将节约能源作为一项基本国策，明 确了节能的目标即到“十一五”期末，万元国内生产总值( 按2 0 0 5 年价格计算) 能耗 下降n o 9 8 吨标准煤，比“十一五”期末降低2 0 左右，平均年节能率为4 4 。重 点行业主要产品单位能耗总体达到或接近本世纪初国际先进水平。并作出了如下 决定：一，必须把节能摆在更加突出的战略位置；二，必须把节能工作作为当前 的紧迫任务。 建设部副部长仇保兴日前在国务院新闻发布会上介绍，“十一五”期间建筑 节能的目标是：到2 0 l o 年，节约1 0 1 亿吨标准煤，减排4 亿多吨二氧化碳气体，建设 节能建筑的总面积累计超过2 1 6 亿平方米，其中新建建筑1 6 亿平方米，既有建筑改 造5 6 亿平方米。“十一五”期间建筑节能的主要工作任务：一是新建建筑全面实行 节能5 0 的设计标准，建立4 p 直辖市和北方地区达到6 5 的国家标准和技术支撑 体系，完成绿色建筑和超低能耗建筑的1 0 0 个示范工程形成相关的技术配套政策； 二是既有建筑的改造，尤其是公共建筑的改造取得突破性进展，同时北方地区的 供热体制改革基本完成，推动北方地区既有居住建筑的节能；三是可再生能源在 建筑中规模化应用取得实质性突破；四是形成国家和各级政府推动建筑节能的强 制性推动力。 1 2 外围护结构是建筑节能工作的重点 通常情况下，计算建筑耗热量时，主要从四方面考虑，归纳为一句话是“三 失一得”。“三失”是指通过建筑外围护结构和隔壁不采暖的内围护结构的传热失 热量；通过门、窗缝隙的冷风渗透耗热量：通过孔洞的冷风侵入耗热量。“一得” 是指太阳辐射得热( 这部分得热量在冬季应设法利用以节约热源供热量，而在夏季 5 重庆大学硕士学位论文 l 绪论 应尽量减少以节约冷源的供冷量) 。当建筑物的总得热和总失热达到平衡时，室温 得以保持。因此，节能的主要途径就应从这几方面来考虑：首先减小建筑体形系 数，加强围护结构的保温条件，以减少传热耗热量；其次，应提高门、窗的气密 性以减少冷风渗透耗热量；第三，尽量利用太阳辐射得热量【1 4 】。 据资料显示，采暖居住建筑的耗热量由通过围护结构的传热耗热量和通过门 窗缝隙的空气渗透耗热量两部分构成。其中，围护结构的传热耗热量达7 0 以上， 而外墙的传热量约占3 0 左右；其次是通过门窗缝隙的空气渗透耗热量，仅占2 0 多一点【1 卯。 由此可见，围护结构是整个建筑结构中最薄弱的环节，应该作为节能研究的 重点部位。实施建筑节能必须大幅提高外围护结构尤其是外墙的热工性能，这就 必须对现有的围护结构进行改造，对现有墙材进行革新。 1 2 1 外墙保温技术的发展 在开展建筑节能初期，我国多采用的是以加气混凝土、混凝土空心砌块、多 孔砖等做外墙的建筑外墙自保温体系，该体系在当时对减轻墙体自重、增大热阻、 取代传统的烧结砖起到一定的推动作用，也取得了一定的节能效益。但随着节能 要求的不断提高，单一材料的外墙需要增加墙体厚度才能满足节能要求，同时采 用此种系统的缺点也凸现出来：节能效率低；无法杜绝热桥现象和室内结霉挂霜 现象；为达到节能设计要求往往需要增加墙体厚度，降低建筑使用面积：温度应 力将引起墙体开裂，影响建筑物使用寿命；不方便业主进行室内装修，不便于翻 新与维护保养1 1 6 j 。随着建筑节能工作的不断深入，复合墙体保温技术在我国逐渐 发展起来，目前我国使用较为广泛的墙体节能技术为外墙内保温技术和外墙外保 温技术。 外墙内保温施工，是在外墙结构的内部加做保温层。外墙内保温施工速度快， 操作方便灵活，可以保证施工进度。内保温应用时间较长，技术成熟，施工技术 及检验标准是比较完善的。但同时外墙内保温技术也存在着很大的缺点和不足。 随之因运而生的外墙外保温技术与外墙内保温技术相比存在着极大的优点。 通常情况下，水蒸气通过材料由蒸汽压高的一侧向低的一侧转移，当室内水 蒸气压大于室外时，水蒸气就会通过墙体由内向外传递。室内相对湿度越高，持 续时间越长，产生结露的可能性就越大。采取不同保温形式的外墙，其温度和蒸 汽压变化是不同的，见图1 2 、图1 3 。从温度变化曲线看，外保温墙体重质主体 结构部分因处在室内一侧，内表面蓄热系数又大，整个主体结构为暖体；从水蒸 气压变化曲线看，通过主体与保温层的水蒸气压均小于会结露的饱和蒸汽压，保 温墙体不产生结露。当室外相对湿度较高时，有可能在外保温层的外侧出现少量 结露现象，但因对保温层外侧防护层的水蒸气渗透性是有要求的，也就是结露产 6 重庆大学硕士学位论文1 绪论 生的水分是能蒸发出去的，加上室外经常受太阳辐射和风的影响，此处的水分较 容易向室外转移而干燥，也就是室内的水蒸气通过墙体能转移出去，对建筑物的 热损耗影响不大。而对于内保温墙体( 见图1 3 ) ，主体结构部分处在室外一侧，其 温度接近室外温度，内保温层内表面蓄热系数小，水蒸气压超出结露的饱和压力 处在保温层及其以外的墙体而产生结露，并且此处的结露会产生以下弊病：发生 保温层结露，因室内相对湿度较高，空气流通较差，水分在整个冬季可能保留在 保温层中，引起保温层失效，使建筑物达不到设计保温效果：长期结露，会霉 图1 2 外墙外保温热工性能示意图 f i g1 2t h e r m a li n s u l a t i o nr e s i s t a n c eo f e x t e r n a lt h e r m a li n s u l a t i n gr e n d i n gs y s t e m 外保温墙体熟工性能计算结果如下： 热阻为1 7 7 5 m 2 l 传热系数为0 5 6 w ( m 2 k ) 热惰性指标为2 0 2 内表面蓄热系数为1 1 9 0 w ( m 2 k ) 外表面蓄热系数为2 0 5 w ( m 2 k ) 图1 3 外墙内保温热工性能示意图 f i 9 1 3 t h e r m a li n s u l a t i o n r e s i s t a n c e o f i n t e r n a lt h e r m a li n s u l a t i n gr e n d i n gs y s t e m 内保温墙体热工性能计算结果如下： 热阻为1 7 7 5 m 2 矾r 传热系数o 5 6 w ( m 2 k ) 热惰性指标为2 0 2 内表面蓄热系数为1 4 5 w ( m 2 k ) 外表面蓄热系数为1 5 6 6 w ( m 2 k ) 变，变形；主体结构部分温度极低，贮存的水分很难蒸发，会造成主体结构的破 坏【m 。 同时，与外墙内保温系统相比，外墙外保温还具有以下优点1 8 】【1 9 】： 7 重庆大学硕士学位论文1 绪论 外保温层完整的包裹了建筑物外墙面，可基本消除热桥，从而有效降低热 桥造成的附加热损失。国家行业标准( j g j l 3 4 ) 对外墙的要求是包括主墙体周边热 桥在内的外墙平均传热系数( k m ) ，热桥的基本消除使k m 的达标变得容易。根据 计算，对于相同的基层墙体，为满足k m 指标要求，需由外保温层补充的热阻值 仅为内保温层的7 0 。 保温层不占室内使用面积，经济效益提高。 不影响室内装修和设施安装。室内装修和物件吊挂不因有内保温层而有所 局限，管线布设也不会破坏保温层，保温效果有所保证。 便于既有建筑的节能改造。进行外墙节能改造时，业主无需临时搬迁对 业主正常生活的干扰也少。 1 2 2 主要的外墙外保温构造形式 目前，国内外应用较为广泛的外墙外保温形式有以下几种【2 0 】【2 1 】阱】【2 3 】【堋： 外挂式外保温：外挂的保温材料有岩( 矿) 棉、玻璃棉毡、聚苯乙烯泡沫板、 陶粒混凝土复合聚苯仿石装饰保温板、钢丝网架夹芯墙板等。该外挂技术是采用 粘接砂浆或者是专用的固定件将保温材料贴、挂在外墙上，然后抹抗裂砂浆，压 入玻璃纤维网格布形成保护层，最后加做装饰面。由于外挂板式结构面密度较小， 不适合采用面砖饰面的形式，一般采用涂料饰面。同时，由于外挂板材保温层多 为空腔结构，抗风压和压剪粘结性较差，容易出现表面裂缝、空鼓和脱落等技术 问题。 聚苯板与墙体一次浇注成型：该技术是在混凝土框一剪体系中将聚苯板内 置于建筑模板内，在即将浇注的墙体外侧，然后浇注混凝土，混凝土与聚苯扳一 次浇注成型为复合墙体。该技术解决了外挂式外保温的主要问题，其优势是很明 显的。由于外墙主体与保温层一次成活，工效提高，工期大大缩短。而且在冬季 施工时，聚苯板起保温的作用，可减少外围围护保温措施。但在浇注混凝土时要 注意均匀、连续浇注，由于混凝土侧压力的影响会造成聚苯板在拆模后出现变形 和错茬，影响后序施工。同时由于在保温层中采用了钢丝网架，造价较高，且钢 材是热的良导体，直接传热，会降低墙体的保温效果。 硬质聚氨酯泡沫塑料外保温系统：用聚氨酯发泡工艺将聚氨酯保温材料喷 涂于基层墙体上，聚氨酯保温材料面层用轻质找平材料进行找平。它拥有连续致 密的表皮及闭孔率高达9 5 以上的互联壁高强度蜂窝结构，具有理想的不透水性 和良好的水蒸汽渗透阻；采用现场直接喷涂技术，可以在建筑物外墙及屋面形成 无接缝的连续防水保温层，饰面层可采用涂料或面砖等进行装饰。该材料具有优 良的自粘结性能，与外墙及屋面粘结牢固，其化学性质稳定，使用寿命长；其导 热系数低于0 0 2 2w m k ，远远优于传统的保温材料。该工艺保温效果好，可达到 重庆大学硕士学位论文1 绪论 国家第三步6 5 的节能目标，而且施工速度快，能明显缩短工期。但是该系统工 装投入较大，所需设备复杂，同时对工人的技术要求高。 聚苯颗粒保温砂浆外保温系统：采用聚苯乙烯颗粒作为轻集料来配制保温 砂浆。该技术包含保温层、抗裂防护层和抗渗保护面层( 或是面层防渗抗裂二合一 砂浆层) 。该施工技术简便，可以减少劳动强度，提高工作效率，不受结构质量差 异的影响，对有缺陷的墙体施工时墙面不需修补找平，直接用保温料浆找补即可， 避免了因找平抹灰过厚而脱落的现象。同时该技术解决了外墙保温工程中因使用 条件恶劣造成界面层易脱粘空鼓、面层易开裂等问题，从而实现外墙外保温技术 的重要突破。 1 2 3 保温砂浆在我国节能建筑中的应用 保温砂浆作为外墙内保温抹灰材料，是一种传统的节能产品。在开展建筑节 能的初期，通常是以水泥为胶结材，以膨胀珍珠岩、页岩陶粒、膨胀蛭石等做为 轻骨料，并加入适量粘结剂，按适当比例混合配制而成的。由于其具有保温性能 好、工程造价低廉、施工工艺简单等优点，在我国开展建筑节能的初期得到了极 为广泛的应用，并取得了很好的节能效益。 但是，随着建筑节能工作的