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浅谈建筑外墙保温技术的利与弊 关键词： 外墙保温 形式随着对节约能源与保护环境的要求的不断提高，建筑维护结构的保温技术也在日益加强，尤其是外墙保温技术得到了长足的发展，并成为我国一项重要的建筑节能技术。目前，在建筑中常使用的外墙保温主要有内保温、外保温、内外混合保温等方法，然而，在不同的保温方法施工过程中，也出现了各种各样的质量问题，本文意在通过对上述三种保温方法产生的问题进行分析，从而对工程中的质量问题起到预防的作用。 一、外墙内保温 外墙内保温就是外墙的内侧使用苯板、保温砂浆等保温材料，从而使建筑达到保温节能作用的施工方法。该施工方法具有施工方便，对建筑外墙垂直度要求不高，施工进度快等优点。近年来，在工程上也经常的被采用。然而，外墙内保温所带来的质量问题也随之而来。 外墙内保温的一个明显的缺陷就是：结构冷（热）桥的存在使局部温差过大导致产生结露现象。由于内保温保护的位置仅仅在建筑的内墙及梁内侧，内墙及板对应的外墙部分得不到保温材料的保护，因此，在此部分形成冷（热）桥，冬天室内的墙体温度与室内墙角（保温墙体与不保温板交角处）温度差约在10左右，与室内的温度差可达到15以上，一旦室内的湿度条件适合，在此处即可形成结露现象。而结露水的浸渍或冻融及易造成保温隔热墙面发霉、开裂。 另外，在冬季采暖、夏季制冷的建筑中，室内温度随昼夜和季节的变化幅度通常不大（约10左右），这种温度变化引起建筑物内墙和楼板的线性变形和体积变化也不大。但是，外墙和屋面受室外温度和太阳辐射热的作用而引起的温度变化幅度较大。当室外温度低于室内温度时，外墙收缩的幅度比内保温隔热体系的速度快，当室外温度高于室内气温时，外墙膨胀的速度高于内保温隔热体系，这种反复形变使内保温隔热体系始终处于一种不稳定的墙体基础上，在这种形变应力反复作用下不仅是外墙易遭受温差应力的破坏也易造成内保温隔热体系的空鼓开裂。 二、内外混合保温1 内外混合保温，是在施工中，外保温施工操作方便的部位采用外保温，外保温施工操作不方便的部位作内保温，从而对建筑保温的施工方法。 从施工操作上看，混合保温可以提高施工速度，对外墙内保温不能保护到的内墙、板同外墙交接处的冷（热）桥部分进行有效的保护，从而使建筑处于保温中。然而，混合保温对建筑结构却存在着严重的损害。外保温做法部位使建筑物的结构墙体主要受室内温度的影响，温度变化相对较小，因而墙体处于相对稳定的温度场内，产生的温差变形应力也相对较小；内保温做法部位使建筑物的结构墙体主要受室外环境温度的影响，室外温度波动较大，因而墙体处于相对不稳定的温度场内，产生的温差变形应力相对较大。局部外保温、局部内保温混合使用的保温方式，使整个建筑物外墙主体的不同部位产生不同的形变速度和形变尺寸，建筑结构处于更加不稳定的环境中，经年温差结构形变产生裂缝，从而缩短整个建筑的寿命。 工程保温做法中采用内外保温混合使用的做法是不合理的，比作内保温的危害更大。 三、外墙外保温 外墙外保温，是将保温隔热体系置于外墙外侧，使建筑达到保温的施工方法。由于外保温是将保温隔热体系置于外墙外侧，从而使主体结构所受温差作用大幅度下降，温度变形减小，对结构墙体起到保护作用并可有效阻断冷（热）桥，有利于结构寿命的延长。因此从有利于结构稳定性方面来说，外保温隔热具有明显的优势，在可选择的情况下应首选外保温隔热。 然而，由于外保温隔热体系被置于外墙外侧，直接承受来自自然界的各种因素影响，因此对外墙外保温体系提出了更高的要求。就太阳辐射及环境温度变化对其影响来说，至于保温层之上的抗裂防护层只有3mm20mm，且保温材料具有较大的热阻，因此在的热量相同的情况下，外保温抗裂保护层温度变化速度比无保温情况下主体外倾温度变化速度提高830倍。因此抗裂防护层的柔韧性和耐候性对外保温体系的抗裂性能起着关键的作用。 1、聚苯板薄摸灰外保温隔热构造设计存在的不足： 这类外保温隔热通常采用粘贴的法国那时固定在墙体的外侧，然后再保温板上抹抹面砂浆并将增强网铺压在抹面砂浆中，目前，此类做法很常见，然而出现裂缝的也非常多。 从抗裂保护层受热应力的因素上看，该体系聚苯板保温层仅是3mm的抗裂砂浆复合网格布，膨胀聚苯板的导热系数为0.042W（m.K），而抗裂砂浆的导热系数为0.932W（m.K），两材料的导热系数相差22倍。由于聚苯板保温隔热层热阻很大从而使保护层的热量不易通过传导扩散，因此当受太阳直射时热量积聚在抗裂砂浆层，其表面温度将高达50（大连地区），遇突然降雨将温则温度会降至15左右，温差可达35，这样的温差变化以及受昼夜和季节室外气温的影响，对抹灰砂浆的柔韧性合网格布的耐久性提出了相当高的要求。另外一个应该考虑的因素是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。 2、水泥砂浆厚抹灰钢丝网架保温板外保温隔热构造设计存在的不足： 这类外保温隔热通常采用带有钢丝网架的聚苯板作为主体保温隔热材料，分为钢丝网穿透聚苯板何不穿透聚苯板两种类型。钢丝网穿透军苯板的钢丝网架聚苯板施工时通过预先浇混凝土整体一次性浇筑固定在基层墙体上，不穿透聚苯板的采用机械锚固的方式固定在基层墙体上，面层均采用20mm30mm的普通砂浆找平。由于该类体系采用厚抹灰水泥砂浆做法，开裂现象比较普遍，原因如下： 1) 普通水泥砂浆自身易产生各种收缩变形，并且存在强度增长周期短、体积收缩周期长的矛盾，在约束条件下，当体积收缩形成的拉应力超过水泥砂浆的抗拉强度时，就会出现裂缝。 处于保温层保护下的主体结构受温度变形影响较小，而2030mm的找平砂浆处于热阻很大的聚苯板的外侧，因策受环境温度影响而产生较大变形。聚苯板两侧的水泥材质受环境温差影响而产生较大相对变形差，引起开裂。 另外由于保温隔热板平整度很难控制，会造成找平抹灰厚度的不均，造成局部收缩和温差应力不均从而引起裂缝。 2) 配筋不合理引起裂缝： 钢丝网架在在水泥砂浆中的位置相当于单面配筋方式，且靠近保温隔热层。在正负风压、热胀冷缩、干缩湿涨及地政等作用都是双向或多向。该种方式的配筋对靠近外墙饰面应力的分散作用很有限，起不到应有的抗裂作用。 四角钢网配筋对抵抗和分散与钢丝网网丝同向的应力具有良好的效果，但在网孔对角线方向无筋，因此对抵抗和分散网孔对角线方向的应力左用有限。从而易产生沿四角网对角线方向的裂缝，另外，四角钢网的十字交叉处水泥砂浆不易完全充分握裹，使水泥砂浆与钢网不能成为共同受力。 3) 不完全外保温引起的裂缝： 在外墙保温中，我们经常注重整体墙面的保温，然而却忽略了女儿墙、雨篷、老虎窗、凸窗、外阳台等部位的保温，而使此部分出现开裂或者降低使用寿命。 在保温层与其他材料的材质变换处，因为保温层与其他材料的材质的密度相差过大，这就决定了材质间的弹性模量和线性膨胀系数也不相同，在温度应力作用下的变形也不同，极容易在这些部位产生面层的裂缝。同时还应该考虑防水处理，防止水分侵入到保温体系内，避免因冻涨作用而导致体系的破坏，影响体系的正常使用寿命和体系的耐久性。 3、无网聚苯板外保温外饰面粘贴面砖的缺陷： 从构造设计上看，直接在玻纤网布复合抹灰砂浆的无网聚苯板外保温外面粘贴面砖是不合理的。一方面，从受力状况看，应用于外保温的聚苯板的通常采用点粘法，粘结面积35%左右，而聚苯板本身具有受力变形的特性，由聚苯板直接承受面砖饰面层（包括粘结砂浆）荷载，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。另一方面，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，会出现在刮大风时聚苯板刮落事件。第三，从防火性能上看，体系本身就存在整体连通的空气层，火灾是很快形成“引火通道”是火灾迅速蔓延。聚苯板外墙外保温体系在高温辐射下很快收缩、熔结，在明火状态下燃烧，即在火灾发生时，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，使面砖层丧失依托，引起面砖层整体脱落造成人员伤害。 四、外墙保温的一般做法： 以上为外墙保温在设计、施工等过程中的不当，而造成施工工质量的问题，那么，如何才能使建筑保温做到既满足保温要求，又满足建筑施工质量要求呢？ 首先，由于内保温和混合保温设计存在缺陷，且无法解决，故不应采用。由于外保温使建筑结构处于保温层的保护中，使建筑结构所处温度环境稳定，有利于建筑结构的保护，增强耐久性。另外，外保温将建筑在外面包裹，保温的面积大，更有利于保温节能。关于外保温存在墙体开裂的问题，我们可以通过在外保温材料及施工方法等方面的改进，使之达到规定的施工质量。具体方法如下： 1、建筑的外保温应该是整个建筑全部的外保温。上面我们曾讲过，由于不完全外保温使得建筑的女儿墙、雨篷等构件出现裂缝，因此，为避免裂缝的产生，我们应该对建筑进行全面的保温，包括女儿墙、雨篷等构件，具体作法可参照华北标88JZ13。 外墙外保温开裂的主要原因是因为保温材料与外装饰材料的线膨胀系数不同产生的，我们预防裂缝的原理是：通过减小建筑结构外保温材料同外装饰找平砂浆、外饰面等材料的线膨胀系数比，是材料之间产生逐层渐变，柔性释放应力，以起到预防裂缝的作用。 2、保温材料的选择： 1) 现施工的建筑中，保温材料的使用以挤密苯板、聚苯板、聚苯颗粒保温材料为主。挤密苯板具有密度大，导热系数小等优点，它的导热系数为0.029W（m.K），而抗裂砂浆的导热系数为0.93 W（m.K），两种材料的导热系数相差32倍，而聚苯板的导热系数为0.042 W（m.K），同抗裂砂浆相差22倍，因此挤密苯板与聚苯板相比，抗裂能力弱于聚苯板。一聚苯颗粒为主要原料的保温隔热材料由胶粉料和胶粉聚苯颗粒做成，胶粉材料作为聚苯颗粒的粘结材料一般采用熟石灰粉粉煤灰硅粉水泥为主要成分的无机胶凝体系，该类材料的导热系数一般为0.06 W（m.K），与抗裂砂浆相比相差16倍。该种材料与挤密苯板和聚苯板相比，导热系数要小得多，因而能够缓解热量在抗裂层的积聚，使体系受温度骤然变化产生的热负荷和应力得到较快释放，提高抗裂成的耐久性。 2) 增强网的选择： 玻纤网格布作为抗裂保护层软赔进的关键增强材料在外墙外保温技术中的应用得以快速发展，一方面它能有效的增加保护层的拉伸强度，另一方面由于能有效分散应力，将原本可以产生的款裂缝分散成许多较细裂缝，从而形成抗裂作用。由于保温层的外保护开裂砂浆为碱性，玻纤网格布的长期耐碱性对抗裂缝就具有了决定性的意义。从耐久性上分析，高耐碱纤维网格布要比无碱网格布和中碱网格布的耐久性好得多，至少能够满足25年的使用要求，因此，在增强网的选择上，建议使用高耐碱的网格布。 3) 保护层材料的选择： 由于水泥砂浆的强度高、收缩大、柔韧性变形不够，直接作用在保温层外面，耐候性差，而引起开裂。为解决这一问题，必须采用专用的抗裂砂浆并辅以合理的增强网，并在砂浆中加入适量的纤维，抗裂砂浆的压折比小于3。如外饰面为面砖，在水泥抗裂砂浆中也可以加入钢丝网片光，钢丝网片孔距不宜过小，也不宜过到，面砖的短边应至少覆盖在两个以上网孔上，钢丝网应采用防腐好的热镀锌钢丝网。 4) 无空腔构造提高体系的稳定性： 在采用聚苯板作外保温的设计中，保温层主要承受的是重力和风压，由于聚苯板强度的限制，使保温层开裂，甚至脱落。为了提高保温板的强度，应尽可能提高粘结面积，采用无空腔，以满足抗风压破坏的要求。 结论：建筑外墙保温是近年来新兴的施工方法，由于内保温、混合保温等方法在设计中的缺陷，建议采用外保温，并按照逐层渐变，柔性释放应力的原则，选择材料及施工方法，以达到保温、抗裂的目的。由于外墙保温体系是一个有机的整体，组成的各相关层协同作用不仅要求柔性渐变，而且应有一定的相容性、协同性，形成一个复合整体。因此，外墙保温体系应由乙烯材料供应商经质量体系认证和系统材料及体系性能试验检验合格后成套供应，以保证体系材料的匹配性及抗裂技术路线的实施，并有利于明确外墙保温体系供应商对外保温工程质量负责。 2005年 9月9日 外墙保温技术及节能材料 摘要： 本文就当前我国常用的外墙保温技术及节能材料加以论述。在大力推广外墙保温技术的同时，要加强新型节能材料的开发和利用，从而使建筑节能真正得以实施。 关键词： 建筑材料 建筑节能建筑节能是执行国家环境保护和节约能源政策的主要内容，是贯彻国民经济可持续发展的重要组成部分。国家建设部在1995年颁布了城市建筑节能实施细则等文件，把民用建筑节能设计标准采暖居住建筑部分JGJ26-95列为强制性标准，同时建设部又于2000年10月1日发布了第76号令民用建筑节能管理规定，对不符合节能标准的项目，不得批准建设。 在这样一系列的节能政策、法规、标准和强制性条文的指导下，我国住宅建设的节能工作不断深入，节能标准不断提高，引进开发了许多新型的节能技术和材料，在住宅建筑中大力推广使用。但我国目前的建筑节能水平，还远低于发达国家，我国建筑单位面积能耗仍是气候相近的发达国家的3倍5倍。北方寒冷地区的建筑采暖能耗已占当地全社会能耗的20%以上，且绝大部分都是采用火力发电和燃煤锅炉，同时给环境带来严重的污染。所以建筑节能还是本世纪我国建筑业的一个重要的课题。 在建筑中，外围护结构的热损耗较大，外围护结构中墙体又占了很大份额。所以建筑墙体改革与墙体节能技术的发展是建筑节能技术的一个最重要的环节，发展外墙保温技术及节能材料则是建筑节能的主要实现方式。 1 外墙保温技术 节能保温墙体施工技术主要分为外墙内保温和外墙外保温两大类。 1.1 内保温技术及其特点 外墙内保温施工，是在外墙结构的内部加做保温层。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。在2001年外墙保温施工中约有90%以上的工程应用内保温技术。 被大面积推广的内保温技术有：增强石膏复合聚苯保温板、聚合物砂浆复合聚苯保温板、增强水泥复合聚苯保温板、内墙贴聚苯板抹粉刷石膏及抹聚苯颗粒保温料浆加抗裂砂浆压入网格布的做法。 但内保温会多占用使用面积，“热桥”问题不易解决，容易引起开裂，还会影响施工速度，影响居民的二次装修，且内墙悬挂和固定物件也容易破坏内保温结构。内保温在技术上的不合理性，决定了其必然要被外保温所替代。 1.2 外保温技术及其特点 外保温是目前大力推广的一种建筑保温节能技术。外保温与内保温相比，技术合理，有其明显的优越性，使用同样规格、同样尺寸和性能的保温材料，外保温比内保温的效果好。外保温技术不仅适用于新建的结构工程，也适用于旧楼改造，适用于范围广，技术含量高；外保温包在主体结构的外侧，能够保护主体结构，延长建筑物的寿命；有效减少了建筑结构的热桥，增加建筑的有效空间；同时消除了冷凝，提高了居住的舒适度。 目前比较成熟的外墙保温技术主要有以下几种。 1.2.1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（简称聚苯板，EPS、XPS）、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。其中聚苯板因具有优良的物理性能和廉价的成本，已经在全世界范围内的外墙保温外挂技术中被广泛应用。 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。 还有一种做法是用专用的固定件将不易吸水的各种保温板固定在外墙上，然后将铝板、天然石材、彩色玻璃等外挂在预先制作的龙骨上，直接形成装饰面。由贝聿铭先生设计的中国银行总行办公楼的外保温就是采用的这种设计。 这种外挂式的外保温安装费时，施工难度大，且施工占用主导工期，待主体验收完后才可以进行施工。在进行高层施工时，施工人员的安全不易得到保障。 1.2.2聚苯板与墙体一次浇注成型 该技术是在混凝土框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，混凝土与聚苯板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，且施工人员的安全性得到了保证。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，否则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。 其中内置的聚苯板可以是双面钢丝网的，也可以是单面钢丝网的。双面钢丝网聚苯板与混凝土的连接，主要是依靠内侧钢丝网架与墙体外侧配筋相绑扎及混凝土与聚苯板的粘接力，其结合性能良好，具有较高的安全度。单面钢丝网聚苯板与混凝土的连接，主要依靠混凝土与聚苯板的粘接力以及斜插钢筋、L型钢等与混凝土墙体的锚固力，结合性能也较好。与双钢丝网相比较，单面钢丝网技术因取消了内侧钢丝网和安装保温板前的板外侧抹灰，节省了工时和材料。 其造价可降低10%左右。 但此两种做法都采用了钢丝网架，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。 我们对于混凝土与无网架聚苯板一次成型复合墙体进行了试验研究。试验结果表明，在混凝土中水泥浆量合适的条件下，直接利用混凝土作为粘接剂来粘贴聚苯板，是完全可能的。当我们对聚苯板的背面进行处理之后，其与混凝土的粘接力进一步提高（其平均粘接强度可以达到0.07Mpa，而且破坏均发生在聚苯板内）。此技术取消了钢丝网架，其保温性能提高，而且板的成本再次降低。在经过对其长期耐久性论证之后，工程中可以推广使用。 1.2.3聚苯颗粒保温料浆外墙保温 将废弃的聚苯乙烯塑料（简称为EPS）加工破碎成为0.54mm的颗粒，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）。其中ZL胶粉聚苯颗粒保温材料及技术在1998年就被建设部列为国家级工法。这种工法是目前被广泛认可的外墙保温技术。 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，避免了别的保温施工技术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。与别的外保温相比较，在达到同样保温效果的情况下，其成本较低，可降低房屋建筑造价。例如与聚苯板外保温相比较，每平方米可降低25元左右。在天津云琅新居高层外墙保温工程中采用的就是此种技术。 此外，节能保温墙体技术中还有将墙体做成夹层，把珍珠岩、木屑、矿棉、玻璃棉、聚苯乙烯泡沫塑料、聚氨酯泡沫塑料（也可以现场发泡）等填入夹层中，形成保温层。 2 外墙保温节能材料 节能材料属于保温绝热材料。绝热材料是指用于建筑围护或者热工设备、阻抗热流传递的材料或者材料复合体，既包括保温材料，也包括保冷材料。绝热材料的意义，一方面是为了满足建筑空间或热工设备的热环境，另一方面是为了节约能源。随着世界范围内能源的日趋紧张，绝热材料在节能方面的意义日显突出。仅就一般的居民采暖的空调而言，通过使用绝热围护材料，可在现有的基础上节能50% 80%。据日本的节能实践证明，每使用1吨绝热材料，可节约标准煤3吨/年，其节能效益是材料生产成本的10倍。因此，有些国家将绝热材料看作是继煤炭、石油、天然气、核能之后的第五大“能源”。 外墙保温主要是靠保温绝热材料作为建筑围护，开发和应用高效的保温绝热材料是保证建筑节能的有效措施。目前世界各发达国家，均对绝热材料的生产和应用十分重视，之所以建筑节能工作做得好，与他们重视和发展保温材料是分不开的。 2.1 绝热材料的性能 绝热，就是要最大限度地阻抗热流的传递，因此要求绝热材料必须具有大的热阻和小的导热系数。 从材料的组成上看，一般有机高分子的导热系数都小于无机材料；非金属的导热系数小于金属材料；气态物质的导热系数小于液态物质，液态物质小于固体。所以在条件允许的情况下，应尽量使用有机高分子材料或无定形的无机材料，这对于保温绝热是有利的。 从材料的结构上看，当材料的表观密度降低、孔隙率增大，材料内部的孔隙为大量封闭的微小孔时，材料的导热系数是比较小的。对于泡沫塑料制品，要满足保温绝热材料的要求其最佳的表观密度为1640kg/m3。 由于孔隙的存在，材料在潮湿的环境下，不可避免地要吸水，而水的导热系数（0.5815W/mK）比静止空气的导热系数（0.0233 W/mK）要大很多，因此，当环境湿度增大时，材料的平衡含水率增大，材料的导热系数将会降低。所以作为保温绝热材料，材料自身的吸湿率要尽量低，如不可避免时，要对材料进行憎水处理或用防水材料包覆。 另外，保温绝热材料还必须能抵抗一定的冲击荷载，具有与使用环境相一致的机械强度。其粘结性能要好，还得有小的收缩率及与环境相适应的耐久性。 2.2 常用的保温绝热材料 能满足上述性能要求而用于建筑外保温的节能材料主要有：聚苯乙烯泡沫塑料板（EPS及XPS）、岩（矿）棉板、玻璃棉毡以及超轻的聚苯颗粒保温料浆等。以上各种材料所具有一个共同的特点就是在材料内部都有大量的封闭孔，它们的表观密度都较小，这也是作为保温隔热材料所必备的。它们的性能对比见表1。岩（矿）棉和玻璃棉有时统称为矿物棉，它们都属于无机材料。岩棉不燃烧，价格较低，在满足保温隔热性能的同时还能够具有一定的隔声效果。但岩棉的质量优劣相差很大，保温性能好的密度低，其抗拉强度也低，耐久性比较差。 玻璃棉与岩棉在性能上