外牆保溫技術及節能材料

2023-01-23 12:36:05 字數 5092 閱讀 1398

生產技術管理部張禹

摘要:建築節能是執行國家環境保護和節約能源政策的主要內容,是貫徹國民經濟可持續發展的重要組成部分。國家建設部在2023年頒布了《城市建築節能實施細則》等檔案,把《民用建築節能設計標準〈採暖居住建築部分〉》jgj26-95列為強制性標準,同時建設部又於2023年10月1日發布了第76號令《民用建築節能管理規定》,對不符合節能標準的專案,不得批准建設。

在這樣一系列的節能政策、法規、標準和強制性條文的指導下,我國住宅建設的節能工作不斷深入,節能標準不斷提高,引進開發了許多新型的節能技術和材料,在住宅建築中大力推廣使用。但我國目前的建築節能水平,還遠低於發達國家,我國建築單位面積能耗仍是氣候相近的發達國家的3倍~5倍。北方寒冷地區的建築採暖能耗已佔當地全社會能耗的20%以上,且絕大部分都是採用火力發電和燃煤鍋爐,同時給環境帶來嚴重的汙染。

所以建築節能還是本世紀我國建築業的乙個重要的課題。

關鍵字:聚苯保溫板、絕熱材料、導熱係數

在建築中,外圍護結構的熱損耗較大,外圍護結構中牆體又佔了很大份額。所以建築牆體改革與牆體節能技術的發展是建築節能技術的乙個最重要的環節,發展外牆保溫技術及節能材料則是建築節能的主要實現方式。

一、外牆保溫技術

節能保溫牆體施工技術主要分為外牆內保溫和外牆外保溫兩大類。

1、內保溫技術及其特點

外牆內保溫施工,是在外牆結構的內部加做保溫層。內保溫施工速度快,操作方便靈活,可以保證施工進度。內保溫應用時間較長,技術成熟,施工技術及檢驗標準是比較完善的。

在2023年外牆保溫施工中約有90%以上的工程應用內保溫技術。

被大面積推廣的內保溫技術有:增強石膏復合聚苯保溫板、聚合物砂漿復合聚苯保溫板、增強水泥復合聚苯保溫板、內牆貼聚苯板抹粉刷石膏及抹聚苯顆粒保溫料漿加抗裂砂漿壓入網格布的做法。

但內保溫會多占用使用面積,「熱橋」問題不易解決,容易引起開裂,還會影響施工速度,影響居民的二次裝修,且內牆懸掛和固定物件也容易破壞內保溫

結構。內保溫在技術上的不合理性,決定了其必然要被外保溫所替代。

2、外保溫技術及其特點

外保溫是目前大力推廣的一種建築保溫節能技術。外保溫與內保溫相比,技術合理,有其明顯的優越性,使用同樣規格、同樣尺寸和效能的保溫材料,外保溫比內保溫的效果好。外保溫技術不僅適用於新建的結構工程,也適用於舊樓改造,適用於範圍廣,技術含量高;外保溫包在主體結構的外側,能夠保護主體結構,延長建築物的壽命;

有效減少了建築結構的熱橋,增加建築的有效空間;同時消除了冷凝,提高了居住的舒適度。

目前比較成熟的外牆保溫技術主要有以下幾種。

1)、外掛程式式外保溫

外掛程式的保溫材料有岩(礦)棉、玻璃棉

氈、聚苯乙烯泡沫板(簡稱聚苯板,eps、xps)、陶粒混凝土復合聚苯仿石裝飾保溫板、鋼絲網架夾芯牆板等。其中聚苯板因具有優良的物理效能和廉價的成本,已經在全世界範圍內的外牆保溫外掛程式技術中被廣泛應用。

該外掛程式技術是採用粘接砂漿或者是專用的固定件將保溫材料貼、掛在外牆上,然後抹抗裂砂漿,壓入玻璃纖維網格布形成保護層,最後加做裝飾面。

還有一種做法是用專用的固定件將不易吸水的各種保溫板固定在外牆上,然後將鋁板、天然石材、彩色玻璃等外掛程式在預先製作的龍骨上,直接形成裝飾面。由貝聿銘先生設計的中國銀行總行辦公樓的外保溫就是採用的這種設計。

這種外掛程式式的外保溫安裝費時,施工難度大,且施工占用主導工期,待主體驗收完後才可以進行施工。在進行高層施工時,施工人員的安全不易得到保障。

2)、聚苯板與牆體一次澆注成型

該技術是在混凝土框—剪體系中將聚苯板內置於建築模板內,在

即將澆注的牆體外側,然後澆注混凝土,混凝土與聚苯板一次澆注成型為復合牆體。該技術解決了外掛程式式外保溫的主要問題,其優勢是很明顯的。由於外牆主體與保溫層一次成活,工效提高,工期大大縮短,且施工人員的安全性得到了保證。

而且在冬季施工時,聚苯板起保溫的作用,可減少外圍圍護保溫措施。但在澆注混凝土時要注意均勻、連續澆注,否則由於混凝土側壓力的影響會造成聚苯板在拆模後出現變形和錯茬,影響後序施工。

其中內建的聚苯板可以是雙面鋼絲網的,也可以是單面鋼絲網的。雙面鋼絲網聚苯板與混凝土的連線,主要是依靠內側鋼絲網架與牆體外側配筋相綁紮及混

凝土與聚苯板的粘接力,其結合效能良好,具有較高的安全度。單面鋼絲網聚苯板與混凝土的連線,主要依靠混凝土與聚苯板的粘接力以及斜插鋼筋、l型鋼等與混凝土牆體的錨固力,結合效能也較好。與雙鋼絲網相比較,單面鋼絲網技術因取消了內側鋼絲網和安裝保溫板前的板外側抹灰,節省了工時和材料。

其造價可降低10%左右。

但此兩種做法都採用了鋼絲網架,造價較高,且鋼材是熱的良導體,直接傳熱,會降低牆體的保溫效果。

我們對於混凝土與無網架聚苯板一次成型復合牆體進行了試驗研究。試驗結果表明,在混凝土中水泥漿量合適的條件下,直接利用混凝土作為粘接劑來貼上聚苯板,是完全可能的。當我們對聚苯板的背面進行處理之後,其與混凝土的粘接力進一步提高(其平均粘接強

度可以達到0.07mpa,而且破壞均發生在聚苯板內)。此技術取消了鋼絲網架,其保溫效能提高,而且板的成本再次降低。在經過對其長期耐久性論證之後,工程中可以推廣使用。

3)、聚苯顆粒保溫料漿外牆保溫

將廢棄的聚苯乙烯塑料(簡稱為eps)加工破碎成為0.5~4mm的顆粒,作為輕集料來配製保溫砂漿。該技術包含保溫層、抗裂防護層和抗滲保護面層(或是面層防滲抗裂二合一砂漿層)。

其中zl膠粉聚苯顆粒保溫材料及技術在2023年就被建設部列為國家級工法。這種工法是目前被廣泛認可的外牆保溫技術。

該施工技術簡便,可以減少勞動強度,提高工作效率;不受結構質量差異的影響,對有缺陷的牆體施工時牆面不需修補找平,直接用保溫料漿找補即可,避免了別的保溫施工技術因找平抹灰過厚而脫落的現象。同時該技術解決了外牆保溫工程中因使用條件惡劣造成介面層易脫粘空鼓、面層易開裂等問題,從而實現外牆外保溫技術的重要突破。與別的外保溫相比較,在達到同樣保溫效果的情況下,其成本較低,可降低房屋建築造價。

例如與聚苯板外保溫相比較,每平方公尺可降低25元左右。在天津雲琅新居高層外牆保溫工程中採用的就是此種技術。

此外,節能保溫牆體技術中還有將牆體做成夾層,把珍珠岩、木屑、礦棉、玻璃棉、聚苯乙烯泡沫塑料、聚氨酯泡沫塑料(也可以現場發泡)等填入夾層中,形成保溫層。

二、外牆保溫節能材料

節能材料屬於保溫絕熱材料。絕熱材料是指用於建築圍護或者熱工裝置、阻抗熱流傳遞的材料或者材料複合體,既包括保溫材料,也包括保冷材料。絕熱材

料的意義,一方面是為了滿足建築空間或熱工裝置的熱環境,另一方面是為了節約能源。隨著世界範圍內能源的日趨緊張,絕熱材料在節能方面的意義日顯突出。僅就一般的居民採暖的空調而言,通過使用絕熱圍護材料,可在現有的基礎上節能50%~80%。

據日本的節能實踐證明,每使用1噸絕熱材料,可節約標準煤3噸/年,其節能效益是材料生產成本的10倍。因此,有些國家將絕熱材料看作是繼煤炭、石油、天然氣、核能之後的第五大「能源」。

外牆保溫主要是靠保溫絕熱材料作為建築圍護,開發和應用高效的保溫絕熱材料是保證建築節能的有效措施。目前世界各發達國家,均對絕熱材料的生產和應用十分重視,之所以建築節能工作做得好,與他們重視和發展保溫材料是分不開的。

1、絕熱材料的效能

絕熱,就是要最大限度地阻抗熱流的傳遞,因此要求絕熱材料必須具有大的熱阻和小的導熱係數。

從材料的組成上看,一般有機高分子的導熱係數都小於無機材料;非金屬的導熱係數小於金屬材料;氣態物質的導熱係數小於液態物質,液態物質小於固體。所以在條件允許的情況下,應盡量使用有機高分子材料或無定形的無機材料,這對於保溫絕熱是有利的。

從材料的結構上看,當材料的表觀密度降低、孔隙率增大,材料內部的孔隙為大量封閉的微小孔時,材料的導熱係數是比較小的。對於泡沫塑料製品,要滿足保溫絕熱材料的要求其最佳的表觀密度為16~40kg/m3。

由於孔隙的存在,材料在潮濕的環境下,不可避免地要吸水,而水的導熱係數(0.5815w/m·k)比靜止空氣的導熱係數(0.0233w/m·k)要大很多,因此,當環境濕度增大時,材料的平衡含水率增大,材料的導熱係數將會降低。

所以作為保溫絕熱材料,材料自身的吸濕率要盡量低,如不可避免時,要對材料進行憎水處理或用防水材料包覆。

另外,保溫絕熱材料還必須能抵抗一定的衝擊荷載,具有與使用環境相一致的機械強度。其粘結性能要好,還得有小的收縮率及與環境相適應的耐久性。

2、常用的保溫絕熱材料

能滿足上述效能要求而用於建築外保溫的節能材料主要有:聚苯乙烯泡沫塑料板(eps及xps)、巖(礦)棉板、玻璃棉氈以及超輕的聚苯顆粒保溫料漿等。以上各種材料所具有乙個共同的特點就是在材料內部都有大量的封閉孔,它們的表觀密度都較小,這也是作為保溫隔熱材料所必備的。

它們的效能對比見表1。

巖(礦)棉和玻璃棉有時統稱為礦物棉,它們都屬於無機材料。岩棉不燃燒,

**較低,在滿足保溫隔熱性能的同時還能夠具有一定的隔聲效果。但岩棉的質量優劣相差很大,保溫效能好的密度低,其抗拉強度也低,耐久性比較差。

玻璃棉與岩棉在效能上有很多相似之處,但其手感好於岩棉,可改善工人的勞動條件。但它的**較岩棉為高。

聚苯乙烯泡沫塑料是以聚苯乙烯樹脂為主要原料,經發泡劑發泡而製成的內部具有無數封閉微孔的材料。其表觀密度小,導熱係數小,吸水率低,隔音性能好、機械強度高,而且尺寸精度高,結構均勻。因此在外牆保溫中其占有率很高。

硬質聚氨酯泡沫塑料具有非常優越的絕熱效能,它的導熱係數之低(0.025w/(m2·k))是其他材料所無法與之相比的。

同時其特有的閉孔結構使其具有更優越的耐水汽效能,由於不需要額外的絕緣防潮,簡化了施工程式,降低工程造價。但因其**較高、而且易燃,這就限制了它的使用。

聚苯顆粒保溫料漿是由聚苯顆粒和保溫膠粉料分別按配比包裝組成。

保溫膠粉

表1常用保溫絕熱材料的主要效能

材料名稱表觀密度(kg/m3)最高使用溫度(℃)抗壓強度(mpa)導熱係數[w/(m·k)]吸水率(%)

岩棉保溫板80~150,-268~350,—,0.047~0.052,—

玻璃棉氈40~60,-120~400,—,≤0.035,—

聚苯乙烯泡沫塑料板16~30,-80~75,0.12~0.18,0.033~0.044,<0.1

聚苯顆粒保溫料漿≤220,-50~75,≥0.01,<0.07

料採用預混乾拌技術在工廠將水泥與高分子材料、引氣劑等各種新增劑混均後包裝,使用時按配比加水在攪拌機中攪拌成漿體後再加入聚苯顆粒,充分攪拌後形成塑性良好的膏狀體,將其抹於牆體乾燥後便形成保溫效能優良的隔熱層。此種材料施工方便,保溫效能良好。其中聚苯顆粒可以採用工業品,也可以採用廢舊聚苯保溫板經機械破碎後的顆粒,這對於防制白色汙染、保護環境十分有益的。

但此種保溫材料吸水率較其他材料為高,使用時必須加做抗裂防水層。抗裂防水保護層材料由抗裂水泥砂漿復合玻纖網組成,可長期有效控制防護層裂縫的產生。

外牆節能保溫

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