墙体保温技术理论与创新

1、墙体保温技术理论与创新墙体保温技术理论与创新2013.12.10一、保温层构造位置对建筑结构运动状态的影响保温层构造位置对建筑结构保温层构造位置对建筑结构温度场温度场的影响计算的影响计算o 环境温度模型及取值环境温度模型及取值060120180240300360420Time (day)-20-10010203040Temperature (oC) 季节季节室内气室内气温温oC 室外最高室外最高温度温度oC室外最低室外最低温度温度oC春春季（季（3月）月）2325.34.4夏夏季（季（6月）月）2539.023.0秋秋季（季（9月）月）2326.59.7冬冬季（季（12月）月）201.5-11

2、.5)2()2)(24)2(2sin(minmaxminmaxTTTTtTdA024681012141618202224Tim e (h)051015202530Temperature (0C)外保温（济南 汇统）热像图中外墙表面温热像图中外墙表面温度分布均匀度分布均匀外保温建筑结构所处温度环境稳定外保温建筑结构所处温度环境稳定外侧保温内侧未外侧保温内侧未保温的女儿墙保温的女儿墙热像图热像图 外保温做法时若建筑结构挑出部位如阳台、外保温做法时若建筑结构挑出部位如阳台、雨罩、靠外墙阳台拦板、空调室外机搁板、附壁雨罩、靠外墙阳台拦板、空调室外机搁板、附壁柱、凸窗、装饰线、檐沟、靠外墙阳台分户隔墙、

3、柱、凸窗、装饰线、檐沟、靠外墙阳台分户隔墙、女儿墙内外侧及压顶、博士帽等部位不做保温就女儿墙内外侧及压顶、博士帽等部位不做保温就会存在热工缺陷，产生不同的结构形变，引起开会存在热工缺陷，产生不同的结构形变，引起开裂。裂。飘窗未做保温飘窗未做保温而形成热桥而形成热桥不完全的外保温如同不完全的外保温如同“给房子穿了棉袄没穿鞋给房子穿了棉袄没穿鞋”雨蓬没有做保温后，形成的热桥效应数值模拟外保温层外保温层夏季外界温度夏季外界温度=39度时度时的基层墙体和外保温的基层墙体和外保温层的温度场分布层的温度场分布5cm5cm5cm5cm5cm5cm岩岩棉棉钢筋混凝土钢筋混凝土岩棉两侧混凝土被热应力拉断岩棉两侧

4、混凝土被热应力拉断01224364860728496108120Tim e (h)-15-10-505101520Temperature (0C)SM Z-W BW -TL-D J-S墙体内表面保温层内表面保温层外表面墙体外表面环境温度01224364860728496108120Tim e (h)-15-10-505101520Tem perature (0C)SM Z-W BW -TL-D J-N墙体内表面保温层内表面保温层外表面墙体外表面环境温度01 22 43 64 86 07 28 49 61 0 81 2 0Tim e (h )-1 5-1 0-5051 01 52 0T em p

5、erature (0C )S M Z-W B W -TL -D J-E墙体内表面保温层内表面保温层外表面墙体外表面环境温度01 22 43 64 86 07 28 49 61 0 81 2 0Tim e (h )-1 5-1 0-5051 01 52 0T em perature (0C )S M Z-W B W -TL -D J-W墙体内表面保温层内表面保温层外表面墙体外表面环境温度胶粉聚苯颗粒胶粉聚苯颗粒外保温外保温体系体系冬季冬季各墙温各墙温度随时间变化分布图度随时间变化分布图南墙南墙西墙西墙东墙东墙北墙北墙内外保温系统冬夏季墙体内外保温系统冬夏季墙体表面温度最高、最低表面温度最高、最低

6、时保温墙体沿墙厚方向温度时保温墙体沿墙厚方向温度分布图分布图 0 20 40 60 80100120140160180200220240260280300320Location (mm)-15.0-10.0-5.00.05.010.015.020.025.030.035.040.045.050.055.060.0Temperature (0C)SW BWM-W冬 季夏 季0 20 40 60 80100120140160180200220240260280300320Location (mm)-15.0-10.0-5.00.05.010.015.020.025.030.035.040.045.

7、050.055.060.0Temperature (0C)SNBWM-W冬 季夏 季（a a）外保温）外保温（b b）内保温）内保温855 墙体表面温度墙体表面温度时时沿墙厚方向温度分布沿墙厚方向温度分布外保温墙体全约束条件下的温度应力外保温墙体全约束条件下的温度应力(涂料饰面涂料饰面) 冬季 夏季050100150200250300Location (mm)-5.00-4.00-3.00-2.00-1.000.001.00Stress (MPa)-20-1001020Temperature (0C)WBW-TL冬 季 应 力冬 季 温 度050100150200250300Location

8、(mm)-5.00-4.00-3.00-2.00-1.000.001.00Stress (MPa)2030405060Temperature (0C)WBW-TL夏 季 应 力夏 季 温 度 胶粉聚苯颗粒外保温涂料饰面墙体在冬、夏季外表面温度最低、最高时刻胶粉聚苯颗粒外保温涂料饰面墙体在冬、夏季外表面温度最低、最高时刻全约束温度应力沿墙体厚度方向的分布图。冬季保温层内应力几乎为零，外装全约束温度应力沿墙体厚度方向的分布图。冬季保温层内应力几乎为零，外装饰面最大拉应力为饰面最大拉应力为0.54MPa0.54MPa。夏季保温层内应力几乎为零，外装饰层最大压应。夏季保温层内应力几乎为零，外装饰层最大

9、压应力为力为0.9MPa0.9MPa。全年结构温度变化范围。全年结构温度变化范围17-2517-25。不同形式保温外墙体温度应力计算结果不同形式保温外墙体温度应力计算结果外保温墙体全约束条件下的温度应力外保温墙体全约束条件下的温度应力(面砖饰面面砖饰面) 夏季 冬季 胶粉聚苯颗粒外保温面层饰面墙体在冬、夏季外表面温度最低、最高时刻全胶粉聚苯颗粒外保温面层饰面墙体在冬、夏季外表面温度最低、最高时刻全约束温度应力沿墙体厚度方向的分布图（饰面层刚度为约束温度应力沿墙体厚度方向的分布图（饰面层刚度为20GPa20GPa）。无论冬季夏季，）。无论冬季夏季，保温层保温层内应力几乎为零（其弹性模量为内应力几

10、乎为零（其弹性模量为0.1MPa），饰面层最大拉、压应力为），饰面层最大拉、压应力为6.38MPa和和-10.48MPa。全年结构温度变化范围。全年结构温度变化范围17-27。050100150200250300L o ca tio n (m m )-14-12-10-8-6-4-202Stress (MPa)15202530354045505560Temperature (0C)W BW -M Z-XJ夏季应力夏季温度050100150200250300L o ca tio n (m m )-20246810Stress (M Pa)-15-10-50510152025Tem peratur

11、e (0C)W B W -M Z-D J冬季应力冬季温度不同形式保温外墙体温度应力计算结果不同形式保温外墙体温度应力计算结果内保温墙体全约束条件下的温度应力内保温墙体全约束条件下的温度应力 夏季 冬季 胶粉聚苯颗粒内保温涂料饰面墙体在冬、夏季外表面温度最低、最高时全胶粉聚苯颗粒内保温涂料饰面墙体在冬、夏季外表面温度最低、最高时全约束温度应力沿墙体厚度方向的分布图，冬季基层墙体全部承受拉应力（最大约束温度应力沿墙体厚度方向的分布图，冬季基层墙体全部承受拉应力（最大值达值达5.68MPa5.68MPa），夏季基层墙体全部承受压应力（最大值），夏季基层墙体全部承受压应力（最大值8.00MPa8.00

12、MPa）。）。全年结构全年结构温度变化范围温度变化范围-7-47。050100150200250300Location (mm)-10.00-9.00-8.00-7.00-6.00-5.00-4.00-3.00-2.00-1.000.001.00Stress (MPa)1520253035404550Temperature (0C)NBW-TL-XJ-W夏 季 应 力夏 季 温 度050100150200250300Location (mm)-1.000.001.002.003.004.005.006.00Stress (MPa)-20-15-10-505101520Temperature (

13、0C)NBW-TL-DJ-W冬 季 应 力冬 季 温 度不同形式保温外墙体温度应力计算结果不同形式保温外墙体温度应力计算结果加气混凝土自保温墙体全约束条件下的温度应力加气混凝土自保温墙体全约束条件下的温度应力 冬季 夏季加气混凝土自保温涂料饰面墙体冬、夏季外表面温度最低、最高时刻全约度应加气混凝土自保温涂料饰面墙体冬、夏季外表面温度最低、最高时刻全约度应力沿墙体厚度方向的分布图。冬季外砂浆层温度应力最大拉应力为力沿墙体厚度方向的分布图。冬季外砂浆层温度应力最大拉应力为6.14MPa6.14MPa，夏季夏季外砂浆层温度应力最大压应力为外砂浆层温度应力最大压应力为9.8MPa，全年结构温度变化范围

14、全年结构温度变化范围-6-6-5252。050100150200250Location (mm)-1.000.001.002.003.004.005.006.007.00Stress (MPa)-10-505101520Temperature (0C)JQH-TL冬 季 应 力冬 季 温 度050100150200250Location (mm)-10.00-9.00-8.00-7.00-6.00-5.00-4.00-3.00-2.00-1.000.001.00Stress (MPa)2030405060Temperature (0C)JQH-TL夏 季 应 力夏 季 温 度不同形式保温外墙体

15、温度应力计算结果不同形式保温外墙体温度应力计算结果保温层对建筑物形成新的温度场保温层对建筑物形成新的温度场, ,使建筑物运动状态发生变化使建筑物运动状态发生变化, ,选择选择正确的保温构造能延长建筑物寿命。正确的保温构造能延长建筑物寿命。o 窑洞结构是建筑结构的最好形式，是控制结构年温差变化的的最好途径。墙体节能三项基本原则： 建筑节能的最高境界是控制建筑结构的年温差，结构年温差越小节能效果越好，如窑洞理念。建筑节能绿色技术识别办法关键是对建筑结构的稳定性影响，是延长还是缩短建筑结构寿命，只有完整的外保温才会延长建筑结构的寿命，外保温控制裂缝技术的核心是释放温度应力，保温层外侧只有柔性构造是安

16、全的，刚性构造是不稳定的。二、胶粉聚苯颗粒外墙外保温系统材料（JGT 158-2013 ） 修编内容一、抹灰系统基本构造饰面类型饰面类型构造层构造层组成材料组成材料构造示意图构造示意图涂料饰面涂料饰面基层墙体基层墙体混凝土墙或砌体墙混凝土墙或砌体墙 界面层界面层基层界面砂浆基层界面砂浆保温层保温层保温浆料保温浆料抗裂层抗裂层抗裂砂浆复合耐碱玻纤网抗裂砂浆复合耐碱玻纤网+ +弹性底涂弹性底涂饰面层饰面层柔性耐水腻子（必要时）柔性耐水腻子（必要时）+ +涂料涂料面砖饰面面砖饰面基层墙体基层墙体混凝土墙或砌体墙混凝土墙或砌体墙 界面层界面层基层界面砂浆基层界面砂浆保温层保温层保温浆料保温浆料抗裂层抗

17、裂层抗裂砂浆抗裂砂浆+ +热镀锌电焊网或加强型耐碱玻纤网（用锚热镀锌电焊网或加强型耐碱玻纤网（用锚栓固定）栓固定）+ +抗裂砂浆抗裂砂浆饰面层饰面层面砖粘结砂浆面砖粘结砂浆+ +面砖面砖+ +勾缝料勾缝料二、贴砌EPS板系统基本构造饰面类型构造层组成材料构造示意图涂料饰面基层墙体混凝土墙或砌体墙界面层界面砂浆保温层贴砌浆料+EPS板+贴砌浆料抗裂层抗裂砂浆复合耐碱玻纤网+弹性底涂饰面层柔性耐水腻子(工程设计有要求时)+涂料面砖饰面基层墙体混凝土墙或砌体墙界面层界面砂浆保温层贴砌浆料+EPS板+贴砌浆料抗裂层抗裂砂浆+热镀锌电焊网或加强型耐碱玻纤网（用锚栓固定）+抗裂砂浆饰面层面砖粘结砂浆+面砖

18、+勾缝料三、贴砌XPS板系统基本构造饰面类饰面类型型构造层构造层组成材料组成材料构造示意图构造示意图涂料饰涂料饰面面基层墙基层墙体体混凝土墙或砌体墙混凝土墙或砌体墙 界面层界面层基层界面砂浆基层界面砂浆保温层保温层贴砌浆料贴砌浆料+XPS+XPS板板+ +贴砌浆料贴砌浆料抗裂层抗裂层抗裂砂浆复合耐碱玻纤网抗裂砂浆复合耐碱玻纤网+ +弹性底涂弹性底涂饰面层饰面层柔性耐水腻子（必要时）柔性耐水腻子（必要时）+ +涂料涂料四、胶粉聚苯颗粒复合型系统一般性能指标试 验 项 目性 能 指 标试验方法涂料饰面面砖饰面耐候性外观无可渗水裂缝，无粉化、空鼓、剥落现象JGJ 144系统拉伸粘结强度（MPa）0.

19、1面砖与抗裂层拉伸粘结强度（MPa）0.4吸水量（浸水24h）(g/m2)500抗冲击性二层及以上3J级首层10J级水蒸气透过湿流密度g/(m2h)0.85耐冻融外观无可渗水裂缝，无粉化、空鼓、剥落现象抗裂层与保温层拉伸粘结强度（MPa）0.1面砖与抗裂层拉伸粘结强度（MPa）0.4不透水性抗裂层内侧无水渗透热阻符合设计要求GB/T 13475五、胶粉聚苯颗粒外墙外保温系统对火反应性能指标防火保护层厚度（mm）锥型量热计试验燃烧竖炉试验窗口火试验现象热释放速率峰值（kW/m2）试件燃烧后剩余长度（mm）水平准位线上保温层测点的最高温度（）燃烧面积（m2）33不应被点燃，试件厚度变化不超过10%

20、580020032310500250613253503009项 目单位性 能 指 标保温浆料贴砌浆料干表观密度kg/m3180250250350抗压强度MPa0.200.30软化系数0.50.6导热系数W/(mK)0.060.08线收缩率%0.30.3抗拉强度MPa0.10.12拉伸粘结强度与水泥砂浆块标准状态MPa0.10.12破坏部位不得位于界面浸水处理0.10与聚苯板标准状态0.10浸水处理0.08燃烧性能等级不低于C级不低于A2级六、胶粉聚苯颗粒浆料性能指标七、聚苯板性能指标项 目单 位指 标EPS板XPS板表观密度kg/m318222235导热系数W/(mK)0.0390.030垂直

21、于板面方向的抗拉强度MPa0.100.15尺寸稳定性%0.31.2弯曲变形mm2020压缩强度MPa0.100.15吸水率(V/V)%32氧指数%3026燃烧性能等级不低于B2(E)级不低于B2(E)级项 目单位性 能 指 标普通型（用于涂料饰面工程）加强型（用于面砖饰面工程）单位面积质量g/m2160270耐碱断裂强力（经、纬向）N/1 0001 500耐碱断裂强力保留率（经、纬向）%8090断裂伸长率（经、纬向）%5.04.0纤维玻璃成分ZrO2和TiO2总含量%19.2ZrO2含量13.7八、耐碱玻纤网性能指标大大 道道 至至 简简自论语三、竖丝岩棉复合板 岩棉用于外保温时应解决的问题p

22、解决耐候问题p解决岩棉施工中扎人的问题p解决岩棉粘接强度不稳定的问题复合岩棉保温板技术要求项目项目性能要求性能要求标准依据标准依据测试方法测试方法岩棉带导热系数0.041W/（mK）GB25975-2010GB/T10294绝热材料稳态热阻及有关特性的测定燃烧性能A级均质不燃GB25975-2010GB 8624-1997建筑材料燃烧性能分级方法垂直于板面的抗拉强度（纤维垂直于板面）0.2MPaEN13500，GB25975-2010JG149-2003附录D尺寸稳定性长宽高相对变化率均不大于1.0%GB25975-2010GB/T 8811憎水率98%GB25975-2010GB/T 102

23、99增强复合岩棉保温板构造ZL 保温砂浆增强竖丝岩棉板外墙外保温系统 （面砖饰面）ZL 保温砂浆增强竖丝岩棉板外墙外保温系统（涂料饰面） 贴砌增强竖丝岩棉板系统基本构造类型构造层组成材料构造示意图涂料饰面基层混凝土墙或砌体墙界面层界面砂浆粘结层贴砌浆料保温层增强竖丝岩棉板抗裂层抗裂砂浆复合玻纤网+弹性底涂饰面层柔性耐水腻子(设计要求时)+涂料面砖饰面基层混凝土墙或砌体墙界面层界面砂浆粘结层贴砌浆料保温层增强竖丝岩棉板抗裂层抗裂砂浆复合热镀锌电焊网或加强型玻纤网（用锚栓与基层固定）饰面层面砖粘结砂浆+面砖+勾缝料增强竖丝岩棉板性能指标项 目单位指标试验方法芯材用岩棉条增强竖丝岩棉板密度kg/m3

24、100GB/T 5480导热系数W/(mK)0.043GB/T 10295或GB/T 10294垂直于表面的抗拉强度kPa7.5GB/T 25975短期吸水量kg/m21.0GB/T 25975燃烧性能等级A级A级GB 8624岩棉丝方向与板体厚度方向平行肉眼观察防护层厚度mm24尺量直角偏离度mm/m10GB/T 5480平整度偏差mm5GB/T 5480表面抗拉强度kPa150附录B抗冲击强度J2JG 149憎水率%98GB/T 10299复合岩棉保温板成品四、ZL墙体保温一体化系统研究背景 新型墙体材料的需求！粘土砖墙粘土砖墙混凝土墙混凝土墙墙体材料生产能耗巨大！保温、隔热性能差！ 环境

25、破坏严重！研究背景 建设部住宅产业化工作是推进国家住宅业发展的基本政策。 其中开发可机械化施工的墙体体系是实现住宅产业化其中开发可机械化施工的墙体体系是实现住宅产业化的基础性工作。的基础性工作。 钢结构住宅体系具有便于实现标准化、部品化，组织进行工业化生产符合住宅产业化发展方向。 开发能全面适应钢结构的墙体体系并提高工程进度，而且降低工程造价，是解决大规模推广钢结构及住宅产业化的关键。 现浇现浇EPSEPS泡沫混凝土复合保温墙体泡沫混凝土复合保温墙体 北京振利集团北京振利集团 系统材料及施工 公安部天津消防研究所公安部天津消防研究所 系统防火设计及检测 清华大学清华大学 系统结构计算，抗震试验系统简介 现浇泡沫混凝土复合保温墙体就是将保温板材与硅钙板作为永久模板，在现场将EPS泡沫混凝土浇注于模板之中，待混凝土固化后形成具有保温隔热功能的轻质填充墙体。该墙体适用于各种框架结构及钢结构建筑中。 现浇EPS泡沫混凝土的突出特点是在混凝土内形成泡沫孔，使混凝土墙体轻质化提高墙体的保温隔热，调湿及减噪功能。系统构造系统组成 内模板 EPS泡沫混凝土 外模板 辅助连接件 方钢龙骨内模板性能指标产品规格2400*600*10mm主要特点轻质、节能技术指标材质托贝莫来石晶体、水泥、石英砂、增强纤维（进口纯木浆）防火不燃A级容重1.2-