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建筑外墙外保温系统概述摘要：本文以建筑节能为出发点，概述了我国目前的建筑外墙外保温体系；重点介绍了市场上采用最多的膨胀聚苯板板薄抹灰外保温系统的构造、现状及其发展趋势；指出建筑节能势在必行，应对其进一步加大研发力度，研究新技术，开发新产品。关键词：建筑节能；外墙外保温系统；保温材料；现状作者简介：苏超，女，硕士研究生，从事外墙外保温系统胶粘剂的研究；蒋登高,男，教授，博导，主要从事精细化工的研究；王训遒，男，副教授，硕导，研究领域为分离过程、纳米涂料和药物及药物中间体合成等。据有关文献报道1，我国每年建成的房屋面积高达16-20亿平方米，几乎超过了所有发达国家年建筑年面积的总和。而在这些新建建筑中，只有10-15%能达到国家制定的节能标准，80%以上为高耗能建筑，单位建筑面积能耗是发达国家的23倍。因此，我国建筑节能已迫在眉睫。1996年7月，民用建筑节能标准(采暖居住建筑部分)2颁布实行。标准以我国20世纪80年代的住宅能耗为基准，要求新建居住建筑节约采暖能耗50%，其中30%依靠提高建筑围护结构的保温性能来实现。在建筑围护结构中，墙体在采暖能耗中所占的比例最大，约占总能耗的32.1%36.2%。因此，如何改善墙体的保温性能成为重中之重。正是在这一认识的基础上，人们意识到必须全面研发和推广新型高效墙体保温体系和保温材料。1 外墙外保温技术目前，我国节能住宅的外墙保温分为内保温、夹心保温、外保温及综合保温四种保温形式，外墙外保温是建设部倡导推广的主要保温形式，其保温方式最为直接，效果也最好，是我国目前应用最多的一项建筑保温技术。该项建筑保温技术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。如今,外墙外保温系统已经应用在世界各地的建筑外墙上,不仅达到节省制热和制冷系统能源消耗30%70%的节能效果,而且给人类提供了更健康和舒适的居住环境。因此，在墙体保温方式中，外墙外保温技术已被广泛采用。1.1 我国现有外墙外保温系统建设部外墙外保温工程技术规程3推荐了五种外墙外保温系统: EPS板薄抹灰外保温系统；胶粉EPS颗粒保温浆料外保温系统；EPS板现浇混凝土外保温系统(包括有网和无网两种)；机械锚固EPS钢丝网架板外保温系统。其他正在开发的外墙外保温系统有XPS板外保温系统、聚氨酯硬质泡沫外保温系统、保温砌块和预制保温板外保温系统及岩棉外保温系统等4。近几年内,在诸多外墙保温的技术体系中EPS板薄抹灰外保温体系最受市场青睐。不仅国内如此，在欧美等发达国家和地区，EPS板薄抹灰外保温体系也是首选体系。现对薄抹灰外保温系统的基本构造加以简要介绍。1.2 EPS板薄抹灰外保温系统的构造1.2.1 基层墙体建筑物中起承重或围护作用的外墙墙体。外墙必须结实干燥，在安装外保温系统之前还必须去除霉菌。1.2.2 胶粘剂由一定比例的粘结砂浆和聚合物构成，用于将保温材料粘结到基层墙体上。因而要求它对外墙和保温材料均具有较好的粘结性能。1.2.2.1 形式胶粘剂的形式一般有两类5：70年代使用最多的以液态聚合物为基料的胶粘剂。施工时将水泥、填料和聚合物进行搅拌而成，该种形式难以实现质量的均一，现在已很少使用。目前施工中广泛使用单组分型和双组分型两种形式的胶粘剂：单组分型是在生产时预混合好的干粉状胶粘剂，在施工现场按使用说明加入一定比例的水搅匀即可，其施工操作方便, 材料性能稳定, 属于环保型材料；双组分型是指生产的液状胶粘剂和专用粉料，在施工现场按使用说明搅拌均匀即可投入使用，其粘结强度较单组分高,但储存、运输及施工操作过程较为繁琐,使用中易出现人为误差,不环保。1.2.2.2 胶粘剂的关键组分聚合物6选择合适的聚合物乳液来配制粘结胶浆是EPS板外墙外保温技术的关键和降低外墙外保温体系造价的有效途径之一。所谓合适的聚合物乳液应满足三个基本要求：一是聚合物可以溶解或者均匀分散在水溶液中；二是聚合物砂浆具有优良的粘结性、耐候性、耐水性等特点；三是原料国产化，性价比尽可能低。目前，国内用于聚苯乙烯保温板外墙外保温系统的胶粘剂聚合物有纯丙烯酸乳液、苯乙烯丙烯酸乳液、醋丙乳液和醋酸乙烯乙烯共聚乳液等，国外主要为丙烯酸系和醋酸乙烯共聚乳液。从进入我国市场的乳液型产品，有美国专威特产品、韩国某公司的产品等，均采用丙烯酸系；而进入我国市场的干粉型产品，不论是美国、德国、法国、日本、韩国的产品多采用醋酸乙烯共聚乳液干粉。与丙烯酸系产品相比，醋酸乙烯共聚乳液干粉系产品的综合性能要更好，主要表现在：初粘度较高。在施工中有利于聚苯板的定位和防止玻璃纤维网格布翘起。综合粘结性能好。在外保温系统中，墙基体和耐碱网布是极性材料，聚苯板是非极性材料。丙稀酸系聚合物是极性的，所以与墙基体和耐碱网布有较好的粘结性能与聚苯板的粘结性能较低；醋酸乙烯共聚乳液中，其结构上既有非极性基团，也有极性基团，从而可获得较好的综合粘结性能。1.2.3 EPS板 作为保温材料的EPS板，除了应符合JG 149-XX中的性能指标外，还应符合GB/T 10801.1-XX绝热用模塑聚苯乙烯泡沫塑料中第类的其他要求。EPS板出厂前应在自然条件下陈化42天或在60蒸汽中陈化5天。1.2.4 锚栓把膨胀聚苯板固定于基层墙体的专用连接件，通常情况下包括塑料钉或具有防腐性能的金属螺钉和带圆盘的塑料膨胀套管两部分。金属螺钉应采用不锈钢或经过表面防腐处理的金属制成，塑料钉和带圆盘的塑料膨胀套管应采用聚酰胺、聚乙烯或聚丙烯制成，制作塑料钉和塑料套管的材料不得使用回收的再生材料。锚栓作用于保温板与墙体之间仅仅是点接触，不会形成长期牢固连接，所以保温板粘结于墙体主要还是靠聚合物砂浆。1.2.5 薄抹灰增强防护层由抹面胶浆和嵌入其中的耐碱玻纤网格布构成，在系统中起提高机械强度和保护聚苯板的作用。抹面胶浆常由水泥或其它无机胶凝材料、高分子聚合物和填料、纤维等材料配合而成,薄抹在粘贴好的膨胀聚苯板外表面, 可保证系统的机械强度和耐久性。作为一个保护层, 抹面胶浆必须具有四个方面的基本性能: 对EPS板很好的粘结力、高柔韧性、高抗冲击性能、低吸水量。耐碱玻纤网格布通常由表面涂敷耐碱聚合物的普通玻纤制成，或由添加一定量锆的耐碱玻纤制成。外覆膜般有聚氯乙烯树脂和丙烯酸树脂两种，现多采用丙烯酸膜玻纤网。其性能指标见JC/T 841-1999。1.2.6 饰面层饰面层由涂料或面砖组成。涂料是居住建筑外墙饰面采用较多的形式，其必须与薄抹灰外保温系统相容，其性能指标应符合外墙建筑涂料的相关标准。外保温系统上做面砖饰面是实施建筑节能标准后的新课题。JG 149-XX中并没有提出在以聚苯板为保温材料的外保温层上直接贴面砖的施工规程，国外也没有面砖应用于外墙外保温系统的标准，显然外保温面砖饰面存在着难度和风险，仅模板内置钢丝网增强外墙外保温系统可以满足面砖饰面相关标准的要求7。将传统的面砖外饰面应用到外保温系统的外墙上不是唯一的技术途径。应当探索寻求更好的方案，国内外建筑市场已出现这样的势头，如既保留面砖饰面效果，又减轻饰面层自重，更具安全性的轻质面砖、柔性面砖做法；彩色砂仿面砖饰面做法；工厂预制、现场安装的带饰面保温装饰一体化的做法等等。这些产品及技术必将在工程应用中不断改进、完善，在推进建筑节能的同时，使建筑外观更加丰富多彩。2 保温材料保温材料对于外墙外保温系统非常重要,它关系到系统的保温隔热性能，所以加强利用墙体保温材料对节能是一种很有效的方法。保温材料分为两大类：有机质类与无机质类。有机质类：建筑上的有机质类保温材料也称泡沫塑科，用发泡法制成。采用的发泡材料为高分子化合物或高聚物如聚氨酯硬质泡沫塑料、聚苯乙烯泡沫塑料等。其主要优势是质量轻、隔热性能好、防水性能好。但致命弱点是防火能力差。无机类：由天然矿物质粗加工而成，从形态上可分为纤维类如玻璃棉、水镁石等，粒粉类如膨胀珍珠岩、海泡石、石膏等。从应用结构上又可分为单体型与复合型。无机质类总体的优势是防火性能好，但保温性能不如有机质类。现在我国市场上主要有三大外保温体系：聚苯颗粒砂浆外墙外保温体系、聚苯板外墙外保温体系、聚氨酯硬质泡沫塑料喷涂外墙外保温体系。各系统用的保温材料分述如下。2.1 胶粉EPS颗粒保温浆料EPS保温砂浆是以聚苯乙烯泡沫颗粒为轻骨料,通过界面改性、聚合物和纤维增韧等综合措施配制的新型节能材料。它节能利废，抗裂性、耐候性优良, 施工工艺比较简单,操作易掌握。性能指标参考DBJ/T01-50-XXXX市外墙外保温施工技术规程(胶粉聚苯颗粒保温浆料玻纤网格布抗裂砂浆做法)。2.2 聚苯乙烯板分为膨胀聚苯板 (EPS)和挤塑聚苯板(XPS)两种。EPS(XPS)板必须是阻燃型材料。EPS板是目前世界上占主导地位的保温材料。以聚苯乙烯树脂为基料，加入辅助材料，经加热发泡而成的轻质材料。在多倍放大后可见，EPS由内腔充满空气的封闭的小球状体相互围绕组成，其封闭气泡结构降低了吸水性和水分向材料内部的迁移。这种板具有重量轻、保温、隔热、吸音、耐低温、耐酸碱，防震性能好，吸水性小，易于加工等特点。性能指标见GB/T 10801.1-XX。XPS板是近年来发展起来的一种新型保温材料。以聚苯乙烯树脂或其共聚物为主要成分，添加少量添加剂，通过加热挤塑成型而制得的具有闭孔结构的硬质泡沫塑料。其密度、强度、硬度、弹性、保温性、抗湿性均优于EPS板。但价格尚偏高,其施工工艺和节点构造尚有待于进一步完善。性能指标见GB/T 10801.2-XX绝热用挤塑聚苯乙烯泡沫塑料(XPS)。2.3 聚氨酯硬质泡沫塑料早期的PU硬泡中含有大量有机溶剂、煤焦油等对环境和人体有害的成分,但近些年来,对PU无溶剂化、低游离TDI和零OPP值(不含氟利昂) 的研究取得很大进展，从而促进了PU硬泡的发展。PU硬泡系是由多元醇与异氰酸酯两组份液体原料组成，采用无氟发泡技术，在一定状态下发生热反应，产生闭孔率不低于95%的硬泡体化合物8。所以，它本身具有良好的防水性和隔热性。可现场浇筑或喷涂成型,与被保温材料结合成一体,使得保温效果更好；具有显著的抗压和抗拉值，这对复合墙体保持稳定性大有好处。其施工速度快，能明显缩短工期。相信随着经济的发展及建筑节能工作的进一步深入, PU硬泡将在建筑节能领域占据一席之地。性能指标见GB 10800-1989建筑物隔热用硬质聚氨酯泡沫塑料。DBJ01- 97- XX16对三大保温材料的综合性能指标做了比较，可供参考。 保温材料指标项目模塑聚苯乙烯泡沫硬质聚氨酯泡沫塑料胶粉EPS颗粒保温料表观密度 Kg/m31830压缩强度 MPa0.10.10.25抗拉强度 MPa0.10.10.1水蒸汽透湿系数Ng/Pa.m.s4.56.5-尺寸稳定性 %0.55-线性收宿率 %-0.3吸水率 %4.04.04.0软化系数-0.7燃烧性能B2垂直燃烧法,平均燃烧时间不大于30s,燃烧高度不大于250mmB1导热系数 W/m.K0.0420.0250.06拉伸粘结强度MP(与水泥砂浆)常温常态0.10.10.1耐水0.10.10.13 结语建筑节能专家、中国房地产及住宅研究会人居环境委员会副秘书长李澍人分析认为，XX年是节能建筑的呼声迅速扩大，XX年节能建筑市场将真正启动，到XX年XX奥运会前后，市场才能大幅度扩容。由此可见，推广节能建筑是我国住宅建设发展的必然趋势。在各种保温体系中，外墙外保温技术将以其不可取代的优势得到普及和完善。有关科技工作者应针对目前外墙外保温技术中的薄弱环节和问题进行进一步深入研究,例如裂缝问题、安全问题和耐久性问题等，为其提供新技术，开发新产品，促进我国建筑节能行业的较快发展。参考文献1冯建华.建筑节能:难以走出的尴尬J.今日中国:中文版,XX,55(3):38-41.2 JGJ 26-1995,民用建筑节能标准