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浅谈外墙保温在节能中的技术控制及应用

2010-05-19 17:28:00 保护色:默认白 牵牛紫 苹果绿 沙漠黄 玫瑰红 字体:小字 中字 大字 点击数:0

摘要:    【摘要】大力发展节能型住宅,外墙保温成为我国一项重要的建筑节能技术。

    【关键词】外墙保温 裂缝 控制与措施

    近年来我国每年以10亿m2的民用建筑投入使用,建筑能耗占总能耗的比例已从1978年的10%上升到目前的

    【摘要】大力发展节能型住宅,外墙保温成为我国一项重要的建筑节能技术。

    【关键词】外墙保温 裂缝 控制与措施

    近年来我国每年以10亿m2的民用建筑投入使用,建筑能耗占总能耗的比例已从1978年的10%上升到目前的27.5%,所以大力发展节能型住宅,不仅能节约能源与保护环境,还能给住户带来许多切实的好处。同时,建筑围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。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、聚氨醋泡沫塑料(也可以现场发泡)等填入夹层中,形成保温层。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,下面主要针对外墙内外保温技术中存在的问题作一分析。

    一、外墙内保温

    外墙内保温多数情况下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目的的施工方法。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,但同时也存在着一些缺陷。比如,内保温不能隔断粱、横墙与柱子在墙体中形成的热桥,造成冬天室内墙体的温度与室内墙角(保温墙体与不保温板交角处)温差约在10℃左右,与室内的温差可达到15℃以上,一但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极易造成保温隔热墙面发霉、开裂。

    另外,内保温建筑中,室内温度随昼夜季节的变化幅度通常不大(约10℃左右),这种温度变化引起的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,这种反复形变时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,同时也易造成内保温隔热体系的空鼓开裂。

    二、内外混合保温

    内外混合保温是在施工中,对外保温施工操作不方便的部位作内保温,从而达到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,从而缩短整个建筑的寿命。因而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。

    三、外墙外保温

    外墙外保温是目前大力提倡的一种建筑物绝热方法。与外墙内保温相比,外墙外保温既可完全消除墙体中的热桥,达到比较满意的绝热效果,又不减少室内居住面积,同时消除了冷凝,提高了居住舒适度。但外墙外保温的施工难度比外墙内保温大。

    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,置于保温层之上的抗裂防护层只有3~20mm,且保温材料具有较大的热阻,因此在热量相同的情况下,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8~30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。

    下面主要分析一下外墙保温技术在设计、施工等过程中存在的不足和质量问题。

    1 聚苯板薄抹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方法固定在墙体的外侧,然后在保温板上抹抹面砂浆并将增强网铺压在抹灰砂浆中,目前这种做法很常见,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,因此当太阳直射时热量积聚在抗裂砂浆层,其表面温度很高,遇突然降雨降温则温度会急剧下降,温差可达35℃左右,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和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,将无钢丝网的一面贴于外墙墙面上,用专用固定件固定,在有钢丝网的一面采用20~30mm的普通砂浆找平。由于这种做法抹灰砂浆厚,所以开裂现象比较普遍,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20~30mm的找平砂浆处于热阻很大的聚苯板的外侧,因此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。钢丝网架在水泥砂浆中的位置相当于单面配筋方式,在正负风压、热胀冷缩、干缩湿胀及地震等作用都是双向或多向,该种配筋方式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。

    3)不完全外保温引起的裂缝。在外保温中,我们经常注重整体墙面的保温,却忽略了女儿墙、雨篷、老虎窗、凸窗、外阳台等部位的保温,而使此部分开裂或者降低使用寿命。

    同时还应该考虑防水处理,防止水分侵入到保温体系内,避免因冻胀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。

    四、外墙外保温裂缝的控制措施

    1 外墙外保温的裂缝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,使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0.932W(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0.042W(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。以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是一般采用熟石灰粉-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0.06W(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,提高抗裂砂浆的耐久性。

    2)增强网的选择:

    玻纤网格布作为抗裂保护层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,一方面它能有效地增加保护层的拉伸强度,另一方面由于能有效分散应力,将原本可以产生的宽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。

    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。

    3 确保施工作业环境满足规程要求:

    按照施工操作规程分层作业,避免冬期和雨期施工,施工环境温度不能低于5℃,风力小于5级。

    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。

    外墙保温技术的发展与节能材料的革新是密不可分的,建筑节能必须以发展新型节能材料为前提,必须有足够的保温绝热材料作基础。节能材料的发展又必须与外墙保温技术相结合,才能真正发挥其作用。正是由于节能材料的不断革新,外墙保温技术的优越性才日益受到人们重视。所以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,从而真正实现建筑节能。

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来源:中国砂浆网
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