墙体节能材料的保温技术和效果

 http://www.lgmi.com    发表日期:2011-6-22 14:04:17  兰格钢铁
    节能建筑自保温墙体是指不通过内、外墙保温技术,其自身热工指标就能达到国家和地方现行节能建筑标准要求的墙体结构。节能建筑墙体自保温技术与其他墙体保温技术比较,具有与建筑同寿命、造价较低、工序简单、施工方便、便于维修改造、安全性能好等优点,可有效降低能源消耗、减少环境污染、促进节能减排、实现可持续发展。

    一、墙体原材料设计考虑因素

    在自保温墙体材料的研发应用中,应不仅考虑外墙的平均传热系数Km和平均热惰性指标Dm应符合标准的规定,还应考虑结构性冷(热)桥部位的低限传热阻Ro.b.min也须符合低限保温的规定,即在冬季正常采暖条件下,结构性冷(热)桥部位的内表面温度应高于室内空气露点温度。

    二、砌筑与抹面砂浆应纳入外墙自保温系统技术研发内容

    砌筑与抹面砂浆是块体墙材不可缺少的组成材料,即或是板块墙材,板缝联结与板面装饰也少不了联结材料及抹面平整材料。在夏热冬冷地区采用这种强度较高的保温砂浆作内、外抹灰层,不仅可对自保温墙体的保温隔热性能起到很好的辅助作用,而且也可因其有效地解决了结构性冷(热)桥部位的保温处理,两全其美。

    当然,应采用抗裂防水的抹面层与之形成一整体解决抗裂防水问题。对于热工性能稍差的自保温墙体材料,还可将抹面砂浆作为墙体自保温系统的一个组成部分,在强度等级较高、导热系数较低的保温砂浆上进行研究和应用。

    三、墙体厚度应适应主体结构复合外、内保温系统的要求

    自保温墙体材料大多是作为框架结构或框剪结构体系建筑外墙的填充墙,只需内外抹水泥砂浆保护层,不再复合外、内保温系统。而框架梁、柱或剪力墙部位则要复合外、内保温系统才能使外墙的平均传热系数Km满足节能设计标准的规定。由于外、内保温系统有一定的厚度,如果要求自保温墙材的厚度与框架梁、柱及剪力墙的外边沿或内边沿齐平,复合外、内保温系统后就会在两个不同的材料部位出现厚度差,表面极不平整。

    所以,在构造节能设计时,将自保温墙体材料(如加气混凝土)的厚度取为240~250mm。砌筑时,外挑出钢筋混凝土构件40~50mm,以满足复合外保温系统后整个外墙外表面平整的要求;或将外复合聚苯板保温空心砌块的聚苯板部分外挑,以使钢筋混凝土构件部位复合聚苯板薄抹灰外墙外保温系统后的整个外墙外表面平整。钢筋混凝土结构构件部位采用内保温系统也会存在连接部位不平整需要解决的技术措施。

    因此在自保温墙体材料的厚度设计时,应考虑主体结构构件是采取何种外、内保温系统,并根据所在地区建筑节能设计标准的规定,核算其保温系统厚度,进而确定适宜的自保温墙材厚度以满足应用在外墙上的外表面平整要求。

    四、优化构造节点设计

    自保温墙体材料有承重型和非承重型。不论是承重型和非承重型,在建筑外墙中应用都少不了要与钢筋混凝土或其他金属构件连结,由于材料的物理力学性能不同,受力变形会不一致。也由于断面的厚度及表面状况不同,连结部位的整体性及表面平整度很难控制。

    特别是当钢筋混凝土构件部位采用外、内保温系统时,就更难以控制其连接部位的整体性和平整度。在多层砖混结构体系建筑中采用承重型自保温墙体材料作承重墙,必须对与构造柱及圈梁等连接部位的构造节点进行优化设计;在框架及框剪结构体系建筑中采用非承重型自保温墙体材料作填充墙,也必须对与框架梁、柱及剪力墙连结部位的构造节点进行优化设计,并根据相关的技术规范及规程采取适宜的连接措施,保持连结部位的整体性和变形能力以及安全、可靠,表面平整,并具有可操作性。特别是由于钢筋混凝土构造柱、圈梁或框架梁、柱与剪力墙部位需采用外、内保温系统技术才能使外墙的平均传热系数Km符合建筑节能设计标准的规定,连接部位的构造节点优化设计就更显得重要。

    加气混凝土砌块及其他一些轻质保温砌块在墙体中应用后出现的连结部位开裂等弊病,就是因为对其连接部位的构造节点设计及处理措施不认真造成的。因此只有将自保温墙体材料在应用中和相邻构配件连接部位构造节点的优化设计及处理措施,作为外墙自保温系统技术的研究内容,才能保证外墙的保温隔热工程质量,自保温墙体材料也才有推广应用的前景。

    目前,在我国政府大力提倡要发展节能、节地、环保型建筑,促进社会和建筑可持续发展的建筑技术路线指引下,各地区都在充分利用工业废渣等可利用的建材资源研发、生产和应用自保温墙体材料。特别是由于一些内、外保温技术在节能建筑外墙中应用后出现的表面开裂、质量可控性差和二次装饰装修时的损坏等问题未能得到及时解决,更促进了自保温墙材的研发与应用外墙自保温系统由于不需要在主体墙材的内、外或中间增加非承重的保温隔热构造系统,省去了内、外复合的保温系统材料和施工,在达到相同的节能保温隔热效果条件下,与外墙采用内、外或夹心保温系统比较,具有良好的技术经济效益。

    目前我国新型建筑材料主要存在以下几点问题:新型墙体材料应新型建筑材料科技含量高,往往价格高于目前使用的一般材料,对市场推广起制约作用;材料的施工工艺、技术、检测手段等目前尚无规范限制。部分产品质量不稳定;个体利益驱动影响了新型端体材料的开发应用和推广等等。

    外墙保温技术及节能材料的简介和应用

    在建筑中,外围护结构的热损耗较大,外围护结构中墙体又占了很大份额。所以建筑墙体改革与墙体节能技术的发展是建筑节能技术的一个最重要的环节,发展外墙保温技术及节能材料则是建筑节能的主要实现方式。外墙内保温施工,是在外墙结构的内部加做保温层。内保温施工速度快,操作方便灵活,可以保证施工进度。内保温应用时间较长。技术成熟,施工技术及检验标准是比较完善的。在2001年外墙保温施工中约有90%以上的工程应用内保温技术。

    被大面积推广的内保温技术有:增强石膏复合聚苯保温板、聚合物砂浆复合聚苯保温板、增强水泥复合聚苯保温板、内墙贴聚苯板抹粉刷石膏及抹聚苯颗粒保温料浆加抗裂砂浆压入网格布的做法。

    但内保温会多占用使用面积,“热桥”问题不易解决,容易引起开裂,还会影响施工速度,影响居民的二次装修,且内墙悬挂和固定物件也容易破坏内保温结构。内保温在技术上的不合理性,决定了其必然要被外保温所替代。

    外保温技术及其特点:

    外保温是目前大力推广的一种建筑保温节能技术。外保温与内保温相比,技术合理,有其明显的优越性,使用同样规格、同样尺寸和性能的保温材料,外保温比内保温的效果好。外保温技术不仅适用于新建的结构工程,也适用于旧楼改造,适用于范围广,技术含量高;外保温包在主体结构的外侧,能够保护主体结构,延长建筑物的寿命;有效减少了建筑结构的热桥,增加建筑的有效空间;同时消除了冷凝,提高了居住的舒适度。

    目前比较成熟的外墙保温技术主要有以下几种:

    (1)外挂式外保温。

    外挂的保温材料有岩(矿)棉、玻璃棉毡、聚苯乙烯泡沫板(简称聚苯板,EPS、XPS)、陶粒混凝土复合聚苯仿石装饰保温板、钢丝网架夹芯墙板等。其中聚苯板因具有优良的物理性能和廉价的成本。已经在全世界范围内的外墙保温外挂技术中被广泛应用。

    该外挂技术是采用粘接砂浆或者是专用的固定件将保温材料贴、挂在外墙上。然后抹抗裂砂浆,压人玻璃纤维网格布形成保护层。最后加做装饰面。

    还有一种做法是用专用的固定件将不易吸水的各种保温板固定在外墙上,然后将铝板、天然石材、彩色玻璃等外挂在预先制作的龙骨上,直接形成装饰面。由贝聿铭先生设计的中国银行总行办公楼的外保温就是采用的这种设计。

    这种外挂式的外保温安装费时,施工难度大。且施工占用主导工期,待主体验收完后才可以进行施工。在进行高层施工时,施工人员的安全不易得到保障。

    (2)聚苯板与墙体一次浇注成型。

    该技术是在混凝土框一剪体系中将聚苯板内置于建筑模板内,在即将浇注的墙体外侧,然后浇注混凝土,混凝土与聚苯板一次浇注成型为复合墙体。该技术解决了外挂式外保温的主要问题,其优势是很明显的。由于外墙主体与保温层一次成活。工效提高,工期大大缩短,且施工人员的安全性得到了保证。而且在冬季施工时。聚苯板起保温的作用,可减少外围围护保温措施。但在浇注混凝土时要注意均匀、连续浇注,否则由于混凝土侧压力的影响会造成聚苯板在拆模后出现变形和错茬,影响后序施工。

    其中内置的聚苯板可以是双面钢丝网的,也可以是单面钢丝网的。双面钢丝网聚苯板与混凝土的连接,主要是依靠内侧钢丝网架与墙体外侧配筋相绑扎及混凝土与聚苯板的粘接力,其结合性能良好,具有较高的安全度。单面钢丝网聚苯板与混凝土的连接,主要依靠混凝土与聚苯板的粘接力以及斜插钢筋、L型钢等与混凝土墙体的锚固力,结合性能也较好。与双钢丝网相比较,单面钢丝网技术因取消了内侧钢丝网和安装保温板前的板外侧抹灰,节省了工时和材料。其造价可降低10%左右。但此两种做法都采用了钢丝网架,造价较高,且钢材是热的良导体,直接传热,会降低墙体的保温效果。

    我们对于混凝土与无网架聚苯板一次成型复合墙体进行了试验研究。试验结果表明,在混凝土中水泥浆量合适的条件下,直接利用混凝土作为粘接剂来粘贴聚苯板,是完全可能的。当我们对聚苯板的背面进行处理之后,其与混凝土的粘接力进一步提高(其平均粘接强度可以达到0.07Mpa,而且破坏均发生在聚苯板内)。此技术取消了钢丝网架,其保温性能提高,而且板的成本再次降低。在经过对其长期耐久性论证之后。工程中可以推广使用。

    (3)聚苯颗粒保温料浆外墙保温。

    将废弃的聚苯乙烯塑料(简称为EPS)加工破碎成为0.5~4mm的颗粒,作为轻集料来配制保温砂浆。该技术包含保温层、抗裂防护层和抗渗保护面层(或是面层防渗抗裂二合一砂浆层)。其中ZL胶粉聚苯颗粒保温材料及技术在1998年就被建设部列为国家级工法。这种工法是目前被广泛认可的外墙保温技术。

    该施工技术简便。可以减少劳动强度,提高工作效率;不受结构质量差异的影响,对有缺陷的墙体施工时墙面不需修补找平,直接用保温料浆找补即可,避免了别的保温施工技术因找平抹灰过厚而脱落的现象。同时该技术解决了外墙保温工程中因使用条件恶劣造成界面层易脱粘空鼓、面层易开裂等问题,从而实现外墙外保温技术的重要突破。与别的外保温相比较,在达到同样保温效果的情况下,其成本较低,可降低房屋建筑造价。例如与聚苯板外保温相比较,每平方米可降低25元左右。在天津云琅新居高层外墙保温工程中采用的就是此种技术。

    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、聚氨酯泡沫塑料(也可以现场发泡)等填入夹层中,形成保温层。
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