外墻外保溫系統(tǒng)的保溫材料與技術(shù)工藝研究

1、外墻外保溫系統(tǒng)的保溫材料與技術(shù)工藝研究一、前言 建筑節(jié)能，不僅可以降低能源消耗、減少環(huán)境污染，還能提高建筑工程的整體質(zhì)量和裝飾裝修水平，因此，建筑保溫節(jié)能是一個專業(yè)性強、涉及面廣、系統(tǒng)性強、科學(xué)嚴謹?shù)男袠I(yè)。我國的建筑外墻保溫節(jié)能技術(shù)在推廣與應(yīng)用方面，已經(jīng)取得了成效，但在工程實踐中，外墻外保溫系統(tǒng)包括材料體系、工藝體系、標準體系、應(yīng)用技術(shù)等科學(xué)研究方面，還存在不少需要解決的問題，如材料科學(xué)技術(shù)、保溫節(jié)能效率、工藝技術(shù)水平、質(zhì)量保障與保溫層的壽命問題、保溫層的安全與承重問題、生態(tài)環(huán)保問題、以及標準體系問題等。本文理論與實際相結(jié)合，重在實際應(yīng)用，對外保溫的技術(shù)現(xiàn)狀，存在的問題，解決問題的方法、今后發(fā)

2、展趨勢等方面進行探討。 二、保溫材料與保溫層結(jié)構(gòu) 建筑保溫節(jié)能系統(tǒng)，無論是內(nèi)保溫、還是外保溫，其保溫節(jié)能效率，主要取決于保溫材料本身的保溫隔熱性能和保溫層的厚度，這也是能否達到保溫節(jié)能的關(guān)鍵因素。保溫材料又分有機保溫材料和無機保溫材料，有機類保溫材料如發(fā)泡聚苯板（EPS）、擠塑聚苯板（XPS）、噴涂聚氨酯（SPU）、聚苯顆粒等，無機類保溫材料如中空?；⒅椤⑴蛎浾渲閹r、閉孔珍珠巖、復(fù)合型無機保溫隔熱材料等。保溫隔熱層與墻基層和外墻裝飾是融為一體的，保溫層下面是建筑主體外墻壁，中間是保溫層，保溫層上面是抗裂砂漿、加強網(wǎng)、外墻抗裂膩子、外墻涂料或飾面磚。 北方寒冷地區(qū)以發(fā)泡聚苯板、擠塑聚苯板等為主

3、，氣候相對暖和的南方地區(qū)以聚苯顆粒、膨脹珍珠巖、閉孔珍珠巖、復(fù)合型無機保溫隔熱材料等顆粒類保溫漿料為主。 三、輔助材料與施工工藝 輔助材料是聚合物粘結(jié)砂漿、界面處理劑或界面砂漿、專用膨脹螺釘、耐堿玻纖網(wǎng)或鍍鋅鋼絲網(wǎng)、抹面砂漿、裝飾面磚等。 保溫層采用板材（聚苯板、擠塑板）的施工工藝一般是先粘后釘、貼網(wǎng)、界面處理或?qū)Ｓ锰幚韯⒛嫔皾{、貼飾面磚或刮膩子、刷涂料；如保溫層采用顆粒類漿料（聚合物砂漿與聚苯顆粒、中空?；⒅?、膨脹珍珠巖、閉孔珍珠巖等的混合物），其施工工藝一般是先作基層處理、抹界面砂漿、保溫漿料、再貼玻纖網(wǎng)格布、抹抗裂砂漿、粘貼飾面磚或刮抗裂膩子、經(jīng)打磨平整后刷涂料。 四、保溫材料與技

4、術(shù)工藝研究 保溫系統(tǒng)的首要問題是其保溫隔熱效率和使用壽命兩個方面，其防火、生態(tài)環(huán)保、成本等也很重要。保溫隔熱效率主要靠優(yōu)質(zhì)高效安全的保溫材料來實現(xiàn)，用科學(xué)嚴謹、合理、過硬的工藝技術(shù)來確保建筑保溫層的安全穩(wěn)固性，使保溫層與建筑物的使用壽命同步，達到最佳化，因此，保溫材料和工藝技術(shù)水平是關(guān)系我國建筑節(jié)能事業(yè)成敗的關(guān)鍵。 1、保溫材料 有機保溫材料質(zhì)輕、致密性高、保溫隔熱性好、但缺點是：不耐老化、變形系數(shù)大、穩(wěn)定性差、安全穩(wěn)固性差、易燃燒、生態(tài)環(huán)保性很差、施工難度大、成本較高；而無機保溫材料比有機保溫材料容重稍差、致密性和可加工性較差、保溫隔熱性稍差，但防火阻燃、變形系數(shù)小、抗老化、性能穩(wěn)定、生態(tài)環(huán)

5、保性好、與墻基層和抹面層結(jié)合較好、安全穩(wěn)固性好、使用壽命長、施工難度小、成本較低。 筆者認為，有機保溫材料其安全穩(wěn)固性差、壽命短暫，不如多使用無機保溫材料，如果使用聚苯板、聚氨酯等一切與塑料有關(guān)的保溫材料做的保溫層，遇到火災(zāi)或幾年后、十幾年后意外脫落，再或幾十年后保溫層被廢棄，不僅難以回收利用，造成極大的資源浪費，使我們付出極大的經(jīng)濟代價，而且會嚴重污染環(huán)境。而無機保溫材料雖然保溫效率稍差，但可以通過增加保溫層厚度的辦法來解決這個問題，由于無機保溫材料與基層和抹面層的粘附力、相容性較好，保溫層的強度、安全穩(wěn)固性也是很可靠的，其長期使用壽命是完全可以達到與建筑物的使用壽命相一致。在保溫業(yè)界，無機

6、保溫材料在建筑保溫上的應(yīng)用從未停止過，在北京、天津、河北、上海、江蘇，經(jīng)過一些有識之士不懈努力，在研究與應(yīng)用上取得了一些成果，但這還遠遠不夠。一個好的保溫材料，不僅需要有較高的保溫節(jié)能效率，而且還需要在生態(tài)資源、環(huán)境保護、節(jié)約成本、工藝技術(shù)水平等方面具有可比性和較強的實用價值。因此，開發(fā)優(yōu)質(zhì)高效、低成本的無機保溫材料，特別是以粉灰煤為主的復(fù)合型的低成本、高效保溫材料，實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，來替代現(xiàn)有保溫系統(tǒng)，提高建筑保溫節(jié)能效率和工藝技術(shù)水平、確保工程質(zhì)量、降低成本和保護生態(tài)環(huán)境，是今后保溫建材研究與發(fā)展的趨勢，這一研究領(lǐng)域如能取得成功，將會產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟效益和社會效益，前景十分看好。 2、聚合物砂漿

7、聚合物干混砂漿，是建筑外保溫系統(tǒng)是重要的輔助材料之一，不僅可以增加保溫層的強度、穩(wěn)固性，具有保護保溫層的作用，而且對于外墻裝飾質(zhì)量、裝飾效果也是至關(guān)重要。保溫工程與外墻裝飾工程是連為一體的，相互間的影響極大，無論是粘結(jié)砂漿還是抹面砂漿，有人認為水泥砂漿粘結(jié)強度不高，往里面加些乳膠粉、建筑乳液、107膠，來提高水泥砂漿的強度，保水不好，往砂漿中加些纖維素，以此來提高水泥砂漿的粘結(jié)強度和防止砂漿干縮而產(chǎn)生裂縫，這些認為是技術(shù)上的誤解，真正意義上的聚合物砂漿在性能和應(yīng)用上并不只這么簡單，如何正確認識和理解聚合物砂漿的材料性質(zhì)、作用機理、相關(guān)應(yīng)用技術(shù)問題等。筆者認為，首先要了解水泥，充分去認識水與水泥

8、的關(guān)系，其次要了解水泥的微細孔的作用，水泥的微細孔具有獨特的生態(tài)功能，它不僅對生態(tài)環(huán)境有很大的益處，而且對于砂漿本身也具有重要的養(yǎng)護作用，是砂漿后期質(zhì)量穩(wěn)定的關(guān)鍵。 水泥在建筑上的應(yīng)用有很長的歷史，應(yīng)用十分廣泛。水泥屬于無機水硬性膠凝材料，本身具有很高的粘結(jié)強度，抗壓強度（水泥就是很堅硬的人造石），幾十年、上百年，粘結(jié)性能很穩(wěn)定，并具有相當強的適應(yīng)能力，能適應(yīng)各種復(fù)雜的自然環(huán)境(地上、地下、空中、水下)和各種氣候條件（日曬、高溫、低溫、雨露、冰雪、風(fēng)吹、酸雨、紫外線等），其經(jīng)濟實用性，施工性也很好。 水泥的強度是通過水來實現(xiàn)的，即先水化、后凝結(jié)，而且水化、凝結(jié)是一個連續(xù)過程，水泥的凝結(jié)和最終強

9、度如何，要取決于水化條件、水養(yǎng)護條件，水化越充分、水養(yǎng)護越好、水養(yǎng)護時間越長，水泥的強度越高。換言之，水泥的最佳強度只能是靠水的作用，而不是靠其它的粘性很強的膠粘劑，水泥的微細孔具有超強的生態(tài)環(huán)保功能，對于生態(tài)環(huán)境、墻體結(jié)構(gòu)、特別是對于砂漿本身有很多的益處，墻體材料大多呈堿性，其微細孔有助于墻體吸收利用環(huán)境中的水氣（如雨、露、潮濕空氣等）進行自我保養(yǎng)（養(yǎng)生），而墻體中多余的水份與潮氣也可通過微細孔向外界釋放，在釋放水份與潮氣的同時，還可將從墻體中水解、氧化出來的鹽堿類物質(zhì)通過微細孔晰出，能吸能放，自動平衡，研究表明凡能自動養(yǎng)生的建筑，會更加結(jié)實牢固、經(jīng)久耐用。此外，建筑物砂漿的淺表微細孔具有吸

10、收一定量雨水的能力，對于補充城市空氣中水氣、凈化空氣和改善生態(tài)環(huán)境都有很大的作用。而現(xiàn)代建筑材料，特別是化學(xué)合成材料，如溶劑類油漆、乳膠類涂料、乳膠類和聚乙烯醇類膠粘劑等，在建筑裝飾工程上廣泛應(yīng)用，因這些材料成膜后膜質(zhì)較密實，具有很強的封閉性，能完全封閉水泥砂漿的微細孔，容易使墻體中水氣生成結(jié)露，建筑物喪失了上述生態(tài)功能，還會使砂漿層形成“硬殼”，加劇水泥的干縮性，與基層形成強度差，使抹面砂漿層因張力過大而產(chǎn)生較大的變形系數(shù)，導(dǎo)致產(chǎn)生大量的建筑質(zhì)量通?。ㄈ缒ɑ覍赢a(chǎn)生裂縫、裂紋、空鼓、起皮、脫落等）。對砂漿的后期質(zhì)量，乃至建筑物的使用壽命有很大影響。另外，關(guān)于建筑防水問題，其實，水泥砂漿的微細孔

11、根本不會引起建筑物發(fā)生滲漏水的，發(fā)生滲漏水的直接原因一般都是跟建筑物產(chǎn)生的裂紋、裂縫和建筑物的排水不暢有關(guān)。因此，建筑墻體材料的微細孔對于墻體本身乃至整個生態(tài)環(huán)境的益處，是不容忽視的，應(yīng)該得到我們的足夠重視。 聚合物產(chǎn)品究竟在水泥砂漿中應(yīng)該起什么樣的作用，水泥砂漿需要什么類型的聚合物產(chǎn)品來確保水泥砂漿具有優(yōu)良的品質(zhì)和長期穩(wěn)定的效果？在這一方面，北京環(huán)益美高分子聚合物研究所作為專業(yè)研究機構(gòu)，對于聚合物產(chǎn)品、干混砂漿、保溫材料及保溫系統(tǒng)的理論與應(yīng)用技術(shù)研究上，獨樹一幟，其新產(chǎn)品多聚膠粉及其系列研究成果，經(jīng)過多年在建筑工程上的廣泛應(yīng)用，已經(jīng)得到保溫業(yè)界越來越多的認同。該膠粉屬于樹脂類、功能性、可再分

12、散的新型共聚物，只要粘結(jié)砂漿、抹面砂漿、顆粒類保溫漿料等產(chǎn)品使用了多聚膠粉，就完全可以不再使用羥丙基甲基纖維素、可再分散乳膠粉、木纖維、甲酸鈣、無水硫酸鈉等其它產(chǎn)品。多聚膠粉可以有效改善聚合物干混砂漿的綜合性能，降低產(chǎn)品原材料成本，它的主要性能和特點有：可再分散性好、水溶解快、成膜快、保水性好（其保水能力比纖維素類產(chǎn)品更強、持久、更科學(xué)；砂漿遇水到初凝時，多聚膠粉可完全封閉砂漿微細孔約1248小時，阻止砂漿中水份過快散發(fā)，有利水泥砂漿充分水化，提高初粘力和后期強度，在砂漿表干、表硬以后，其膜由強變?nèi)?，砂漿微細孔便處于半封閉狀態(tài)，此后多聚膠粉中的有效成份便可幫助水泥砂漿吸、放和平衡內(nèi)部水份，并利

13、用自然生態(tài)環(huán)境條件(如雨水、露等)，進行良性養(yǎng)護、防護，低溫穩(wěn)定性好（按技術(shù)要求，在不加任何防凍劑的情況下， 5至5氣候條件，可進行有效外墻施工）。研究與試驗表明，多聚膠粉具有一定的蓄集水份能力，可較長時間向砂漿提供自養(yǎng)護所需要的水氣，幫助水泥砂漿適應(yīng)和有效地利用自然生態(tài)環(huán)境條件、控制和降低干縮性、減少干縮引起的變型系數(shù)，抗裂、防裂等，其有效作用會一直保持到它完全被自然降解，在其作用過程和被降解后，不會產(chǎn)生任何不良生態(tài)環(huán)境問題。多聚膠粉對于水泥砂漿的水化、凝結(jié)、后期穩(wěn)定、后期強度提高、以及改善施工容易性、打磨容易性等諸多方面，具有很強的技術(shù)優(yōu)勢，已引起國內(nèi)外同行的廣泛關(guān)注。作為干混砂漿、外墻膩

14、子、保溫建材等專用優(yōu)質(zhì)高效聚合物產(chǎn)品，多聚膠粉共有三種類型：多聚膠粉(粘結(jié)砂漿專用)、多聚膠粉(抹面砂漿專用) 、多聚膠粉(顆粒類保溫漿料專用)。 3、材料與工藝技術(shù)分析 保溫層采用板材類（聚苯板、擠塑板）的施工工藝，一般是：泡沬板下面是粘結(jié)砂漿，面層是抹面砂漿，中間是泡沬板保溫層。從材料性質(zhì)和實際狀況表明：粘結(jié)砂漿與水泥墻或紅磚墻的粘結(jié)不會有任何粘結(jié)不牢固或大面積空鼓和脫落問題，抹面砂漿與鍍鋅鋼絲網(wǎng)、瓷磚、水泥基的外墻抗裂膩子的粘結(jié)也不會出現(xiàn)粘結(jié)不穩(wěn)固的現(xiàn)象發(fā)生，多個工程質(zhì)量案例分析表明：無論是保溫層結(jié)構(gòu)發(fā)生空鼓、變形、脫落，都是發(fā)生在泡沫板正反兩面的表面與砂漿的界面上，這一點是無一例外的。

15、 從材料性質(zhì)上分析，塑料板材屬于油性材料，具有重量輕、強度低、易彎曲變形、易降解和難以粘附牢固，即使粘住了，其本身強度和耐久性也會有問題。砂漿主要是以水泥為主要粘結(jié)材料，砂漿本身屬于無機粘結(jié)材料，用它粘結(jié)石材類，無論是瓷磚、地磚、甚至是石頭、磚頭等無機材料，只要砂漿水化充分、養(yǎng)護條件良好，都會是粘結(jié)的非常牢固；而用砂漿來粘貼塑料類等有機油性材料，還要保證長久的效果，這就是個難題。眾所周知，水泥砂漿與木質(zhì)類、紙質(zhì)類、塑料類是不易粘牢的，更何況是低強度的發(fā)泡塑料，即使是全用乳膠類聚合物，也是難以用冷粘的辦法長久、牢固地粘牢塑料類物質(zhì)，關(guān)于這一點，北京保溫業(yè)同行們最有切身體會的。如果只用粘的辦法來保

16、證外保溫層質(zhì)量達到數(shù)年、數(shù)十年不脫落，沒有足夠把握的，即使采用先粘后釘?shù)摹半p保險做法”也不能確保萬無一失，都還是心里沒有底。因為墻體材料與結(jié)構(gòu)的因素，從泡沬板往里打釘孔，由于磚縫或基層強度較差，如空心磚、陶粒磚、輕質(zhì)墻板等，很難確保每一個墻釘都發(fā)揮應(yīng)有的作用；此外，外保溫層的承重能力也是一個很重要的問題，抹面砂漿層、抗裂膩子、涂料、甚至是瓷磚和粘結(jié)砂漿，所有的重量都承受在泡沫板上面，而且是下墜的重量，泡沫板屬于輕質(zhì)的低強度材料，本身就存在冷熱橋、變形、氧化、降解等問題，而鉚釘加固，只起增加撥拉強度，對于承重并不起多大作用。 對于塑料類有機發(fā)泡材料保溫層的施工技術(shù)工藝和標準體系問題，從其材料和工

17、藝技術(shù)水平上，塑料類有機發(fā)泡材料保溫層是很難達到與建筑物的使用壽命相一致，要解決這類保溫系統(tǒng)的穩(wěn)固性和使用壽命問題，我認為只有先將泡沫板粘牢并用鉚釘加固，再將鋼絲網(wǎng)牢牢地固定在建筑主體上，讓粘結(jié)砂漿和瓷磚下垂的重量全部承受在鋼絲網(wǎng)上，才會更安全和持久。但這又要取決于鋼絲網(wǎng)的強度、承重力和與建筑主體的固定情況，因此，要選擇鋼絲直徑大一些的、質(zhì)量好的鋼絲網(wǎng)，在與外主體墻的固定技術(shù)上，要從上至下，即從最上端做起，上半部的固定接觸點要盡量多于下半部。這樣，只要鋼絲網(wǎng)發(fā)揮有效作用，鋼絲網(wǎng)不脫落，保溫板、砂漿層、瓷磚也不會脫落。最好在建筑設(shè)計時考慮到這個問題，在外墻砌筑或澆鑄時，預(yù)留好固定鋼絲網(wǎng)的螺紋鋼筋

18、。只有在保溫層設(shè)計的承重能力大于保溫層的實際重量的情況下，塑料類有機發(fā)泡材料保溫層才會更安全可靠。美國的哥倫比亞號航天飛機發(fā)生大爆炸，其爆炸原因，根據(jù)攝像資料上顯示，從該機在升空過程中從機上掉下一塊板狀物，后經(jīng)專家多方分析，結(jié)論是飛機上的一塊保溫隔熱層從機體上脫落后，釀成此嚴重事故，問題的起因是該航天飛機的保溫隔熱層所設(shè)計的承受風(fēng)阻能力，大大低于實際所能承受風(fēng)阻能力，飛機升空后，由于風(fēng)速加大、阻力增加，保溫隔熱材料層承受不住便很快掉了下來。同樣的道理，建筑保溫層所承受的實際重量，一旦大于其本身所能承重的能力，也會不可避免地出現(xiàn)解體、脫落等質(zhì)量問題與安全事故。特別是高層建筑的外保溫工程，一旦保溫層從上至下整體