建筑外墻外保溫方法

丁學雷 張 強

0 引言

在這個時代,存在著一個巨大的矛盾。一方面,世界能源危機與環境惡化造成了人類生存的危機,迫使人們不得不采取相應的措施;另一方面,以人為本,人性的復歸,使設計走向對人的需求極力滿足,因而對舒適度等方面的功能要求大大增加,人們生活方式的改變,使我們對能源的消費有了更大的需求。怎樣協調解決這兩個方面的問題是目前無法回避的大問題。如果這個矛盾不能解決,長此以往,將嚴重影響世界經濟的可持續發展。能源不足是世界性問題,也是制約我國國民經濟發展的重要問題,節約能源已受到世界性的普遍關注。

目前,全世界有近30%的能源消耗在建筑物上,其中建筑使用過程能耗占了建筑總能耗的50%～55%。建筑節能成為關系人類命運的全球性課題。我們必須從可持續發展的戰略出發,使建筑盡可能少得消耗不可再生資源,降低對外界環境的污染,并為使用者提供健康、舒適、與自然和諧的工作及生活空間。

我國的建筑節能工作任重而道遠。節約能源是我國的基本國策,建筑節能則是國家節能工作的重中之重。我國的建筑能耗量約占全國總用能量的1/4,居耗能首位。近年來我國建筑業得到了快速的發展,需要大量的建造和運行使用能源,尤其是建筑的采暖和空調耗能。建設部門的統計表明,不僅現有近420億m2建筑中的99%為高耗能建筑,新建建筑中95%以上仍屬于高耗能建筑,單位建筑面積采暖能耗為發達國家新建建筑的3倍以上。按照目前建筑能耗水平發展,到2020年,我國建筑能耗將達到10億t標準煤,超過2000年的3倍;空調高峰負荷將相當于10個三峽電站滿負荷出力。由于我國主要以煤而不是以油、氣等優質能源作為主要能源消耗的國家,每年由于燃燒礦物燃料向地球大氣排放的二氧化碳僅次于美國,居世界第二,預計到2020年,中國將取代美國成為世界二氧化碳排放第一大國。因此,中國對于全球氣候變暖承擔著重大的責任,而作為耗能大戶的建筑,其節能也就成為關系國計民生的重大問題。國家建設部科技司研究表明,我國建筑耗能比例最終將上升至35%左右。因而,中華人民共和國《節約能源法》(1998年1月1日)規定:建筑物設計和建造應當依據有關法律、行政法規的規定,采用節能型建筑結構、材料、器具和產品,提高保溫隔熱性能,減少能耗。

建筑物使用能耗主要由通過圍護結構的傳熱耗熱量構成,其數值約占總耗熱量的3%～77%。在傳熱耗熱量中,外墻約占25%,改善墻體的傳熱耗熱將明顯提高建筑的節能效果。因此,對外墻進行構造優化對于建筑在構造節能方面發揮作用,提高建筑節能的效率具有積極的意義。近些年,新節能標準為確保實現節能50%的目標,不僅提高了對圍護結構的保溫要求,而且考慮了抗震性,圈梁等周邊熱橋部位對外傳熱的影響,并要求外墻的平均傳熱系數符合規定,這樣,在單一材料的墻體中,只有加氣混凝土墻體才能滿足要求,發展高效保溫節能的復合墻體是墻體節能的根本出路。

在建筑中,外圍護結構的熱損耗較大,外圍護結構中墻體又占了很大份額。所以建筑墻體改革與墻體節能技術的發展是建筑節能技術的一個最重要的環節,發展外墻保溫技術及節能材料則是建筑節能的主要實現方式。

1 外墻外保溫技術的特點

1.1 建筑節能對外保溫系統的基本要求

1)外墻外保溫系統必須具有以下性能:a.基層正常變形應不致造成系統中產生裂縫或空鼓;b.系統應能長期承受自重而不產生有害的變形;c.系統應能承受正、負風壓和風振的作用;d.系統應能抵抗由溫度、濕度變化而產生的應力,在溫度、濕度等的作用下應保持穩定;e.系統在設防地震發生時不應從基層上脫落。2)外墻外保溫系統防火性能應符合國家有關法規規定。高層建筑外墻外保溫系統應采取防火措施。3)外墻外保溫系統應具有防雨水和地表水滲透性能,雨水不得透過保護層,不得滲透至任何可能對外保溫復合墻體造成破壞的部位。4)外墻外保溫系統各組成部分應具有物理—化學穩定性。所有組成材料應彼此相容并應具有防腐性。在可能受到生物侵害(鼠害、蟲害等)的地區,外墻外保溫系統還應具有防生物侵害性能。5)在正確使用和正常維護的條件下,外墻外保溫系統的使用年限應不少于25年。

1.2 外墻外保溫體系的組成

1.2.1 保溫層

應采用熱阻值高,即導熱系數小的高效保溫材料,其導熱系數一般小于0.05 W/(m?K)。根據設計計算,具有一定厚度,以滿足節能標準對該地區墻體的保溫要求。此外,保溫材料的吸濕率要低,而粘結性能要好;為了使所用的粘結劑及其表面的應力盡可能減少,對于保溫材料,一方面要用收縮率小的材料,另一方面,尺寸變動時產生的應力要小。為此,可采用的保溫材料有:膨脹型聚苯乙烯(EPS)板、擠塑型聚苯乙烯(XPS)板、巖棉板、玻璃棉氈以及超輕保溫漿料等。其中以阻燃膨脹型聚苯乙烯板應用得較為普遍。

1.2.2 保溫板的固定

不同的外保溫體系,采用的固定保溫板的方法各有不同。有的是將保溫板粘結或錨固在基底上,有的為兩者結合,以粘結為主,或以錨固為主。將保溫板粘結在基底上的粘結材料多種多樣。在不同的體系中,此種粘結材料運到工地時的狀態有所不同:

1)成品膠漿,使用時不需添加其他任何材料,既不需要再行配料,也不用再進行攪拌;2)使用前需要添加其他物料(如水泥);3)單組分粉狀材料,用前需加水攪拌均勻;4)雙組分材料,施工時按配比攪拌均勻。

1.2.3 面層

薄型抹灰面層為在保溫層的所有外表面上涂抹聚合物粘結膠漿。直接涂覆于保溫層上的為底涂層,厚度較薄(一般為2mm～3mm)。內部包覆有加強材料。加強材料一般為耐堿玻璃纖維網格布,包含在抹灰面層內部,與抹灰面層結合為一體,其作用為改善抹灰層的機械強度,保證其連續性,分散面層的收縮應力和溫度應力,避免應力集中,防止面層出現裂紋。網格布必需完全埋入底涂層內,從外部不能看見,以使不致與外界水分接觸(因網格布受潮后,其極限強度會明顯降低)。不同的外保溫體系,面層厚度有一定差別。但總體要求是,面層厚度必需適當,薄型的一般在2mm～3mm以內。如果面層厚度過薄,結實程度不夠,就難以抵抗可能產生外力的撞擊;但如果過厚,加強材料離外表面較遠,又難以起到抗裂的作用。

1.2.4 零配件與輔助材料

在外墻外保溫體系中,在接縫處、邊角部,還要使用一些零配件與輔助材料,如墻角、端頭、角部使用的邊角配件和螺栓、銷釘以及密封膏等(如丁基橡膠、硅膏等),根據各個體系的不同做法選用。

2 外墻保溫工程實例分析

2.1 工程概況

本工程為天泰時代?印象小區,位于山東省青島市,氣候特征為溫帶季風氣候,冬季最冷月平均氣溫為-5℃,夏季最熱月平均氣溫為26℃。小區中1號樓為地下1層,地上18層鋼筋混凝土剪力墻小高層,填充墻均為180厚輕質加氣混凝土砌塊墻。外墻保溫設計采用TH硬泡聚氨酯噴涂外保溫。硬泡聚氨酯保溫材料的主要特點是:硬泡聚氨酯由于材料原因,保溫效果遠遠好于其他保溫材料;達到相同的保溫效果,所需的材料厚度較小,系統的重量比較輕;因為不需要掛件固定,特別適用于填充墻的保溫。

2.2 工程材料

本工程外保溫系統采用的主要材料有:TH建筑用界面處理劑、現噴硬聚氨酯、界面砂漿、TH聚合物砂漿、TH涂料耐堿玻纖網格布、抗裂砂漿、水泥、石英砂,其主要技術指標及儲運要求如下。

表1 TH建筑用界面處理劑主要技術指標 MPa

2.2.1 TH建筑用界面處理劑

主要技術指標:應符合DBJ/T 01-40-98建筑用界面處理劑應用技術規程規定要求(見表1)。

儲運要求:5℃～30℃條件下貯運,貯藏期為6個月,防曬,按非危險品辦理運輸。

2.2.2 現噴硬聚氨酯技術性能指標

現噴硬聚氨酯技術性能指標見表2。

表2 現噴硬聚氨酯技術性能指標

2.2.3 界面砂漿技術性能指標

界面砂漿技術性能指標見表3。

表3 界面砂漿技術性能指標 MPa

2.2.4 TH聚合物砂漿抗裂性劑

TH聚合物砂漿抗裂性劑性能指標見表4。

表4 TH聚合物砂漿抗裂性劑性能指標

存運條件:5℃～30℃下貯存,貯存期6個月,防曬,可按非危險品辦理運輸。

2.2.5 TH涂料耐堿玻纖網格布

TH涂料耐堿玻纖網格布主要性能指標一見表5。

表5 TH涂料耐堿玻纖網格布主要性能指標一

存運條件:貯存應立碼,不宜平堆,通風干燥條件貯運12個月,100 m/卷,可按非危險品辦理運輸,運輸中防滑、折、損壞。

2.2.6 抗裂砂漿保護層

表6 TH涂料耐堿玻纖網格布主要性能指標二

TH涂料耐堿玻纖網格布主要性能指標二見表6。

2.2.7 水泥

強度等級32.5普通硅酸鹽水泥,水泥性能存運符合GB 175-9*9硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥的要求。

2.2.8 石英砂

應符合JGJ 92普通混凝土砂質量標準及檢驗方法細度模數的規定,含泥量少于3%,粒徑 2mm～3mm。

2.3 材料配置

2.3.1 TH建筑用界面處理砂漿的配制

TH建筑用界面處理劑∶中砂∶水泥按照1∶1∶1重量比,用砂漿攪拌機或手提攪拌器攪拌均勻。

2.3.2 TH聚合物砂漿的配置

先開機,將32.5號水泥300 kg倒入砂漿攪拌機內,然后倒入石英砂450 kg攪拌3 min～5 min后,再倒入攪拌3 min,攪拌均勻后倒出。該漿料應隨攪隨用,在1 h內用完,嚴禁人工攪拌。

2.3.3 TH抗裂砂漿的配置

TH抗裂砂漿:32.5號水泥300 kg,石英砂250 kg,膠140 kg,用砂漿攪拌機攪拌后,用手提攪拌器攪拌均勻。配置抗裂砂漿加料次序,應先加入水泥、石英砂、膠攪拌均勻 3 min后倒出。抗裂砂漿不得任意加水,應在1 h內用完。

2.3.4 TH抗裂柔性膩子的配置

TH抗裂柔性膩子膠∶32.5硅酸鹽水泥=1∶0.5(重量比)用手提攪拌器攪拌均勻后使用,保證在1 h內用完。

2.4 施工工藝流程

工序流程:基層墻體驗收→施工保護措施→復測基層平整度→噴涂16厚TH硬泡聚氨酯保溫漿料→保溫層驗收→抹聚合物砂漿和隨即抹壓涂塑耐堿玻纖維網格布→聚合物防護層驗收→刮抗裂柔性耐水膩子→面層裝飾層施工與驗收。

2.4.1 施工準備

做好施工保護措施,噴涂聚氨酯污染工作面,影響現場文明施工。聚氨酯A,B料應有好的保護防止包裝破壞。對在樓及攪拌棚周圍存放的材料,用苫布或細目安全網覆蓋。對門框在小推車的高度包裹鐵皮,防止門框破壞。

2.4.2 保溫施工作業的前提

外墻內側面基層的垂直度和平整度應符合現行國家施工及驗收規范要求并經驗收符合下列要求:1)施工用腳手架必須搭設牢固方可施工;2)主體結構的各種接縫應提前做好處理;3)作業時環境溫度不應低于5℃;4)施工時遺留在墻上的施工洞口,廢鋼筋應提前處理完畢;5)墻面的暗線、線盒、預埋件應提前安裝完畢,并應考慮到保溫層厚度的影響。

2.4.3 保溫及其配套材料進入現場復檢要求

材料進入現場應復檢的內容:1)材料的合格證、檢測報告是否齊全,是否與所送材料配套。2)抽檢材料單位的重量體積與合格證標明是否在合理誤差范圍內;檢查包裝有無破損;檢查材料是否在有效期限內。

2.4.4 基層處理

墻面應清理干凈、清洗油漬、清掃浮灰等;舊墻面松動、風化部分應剔除干凈;墻表面凸起物不小于10mm時應剔除。

2.4.5 界面處理

界面拉毛用磙子滾、掃把拉、木抹子拔都可以,但在配合比上應作調整,控制水泥與砂子的比例為1∶1,合理調整界面劑用量。拉毛不宜太厚,但必須保證所有的混凝土墻面都做到毛面處理。

2.4.6 調垂直、套方、彈控制線、做灰餅

彈出厚度控制線,做厚度灰餅,間隔小于2 m,兩灰餅之間拉通線,補充灰餅,使灰餅之間的距離(橫、豎、斜向)小于2 m,根據垂直控制通線做垂直方向灰餅。測量灰餅厚度,并作記錄,計算出超厚面積工程量。灰餅可用廢聚苯板裁成5cm×5cm粘貼,用水泥或其他干縮變形小的粘結材料粘結。

2.4.7 抹聚合物砂漿抗裂砂漿料

在保溫漿料和抗裂砂漿配置時間,攪拌需專人專職進行,以保證攪拌時間和加膠水量的準確。在施工現場攪拌質量可以通過觀察其可操作性、抗滑墜性、膏料狀態以及其濕度、密度等方面判斷。每次抹灰厚度2mm左右。

2.4.8 抹面聚合物砂漿

面層抹灰時,其平整度偏差不應大于4mm,不能太厚,以2mm～3mm為宜,保溫面層抹灰時,用杠尺靠平,用抹子局部修補平整;待抹完保溫面層后,用抹子再趕抹墻面,用托線尺檢測后達到驗收標準。

聚氨酯保溫層施工的幾個注意事項:1)做好成品保護,防止噴涂聚氨酯污染;2)在施工噴涂后應清理干凈樓地面,做好清掃污染部位的工作,嚴禁遺漏;3)門窗邊框與墻體連接應預留出保溫層的厚度,縫隙應分層填塞密實,并做好門窗表面的保護。窗戶經驗收合格后方可進行聚合物砂漿抹灰施工,抹灰厚度包裹住窗框宜為10mm,注意保溫層到窗框內側的距離一致(見圖1)。

2.4.9 劃分格線、門、窗滴水槽

在施工完成后,根據設計要求彈出滴水槽控制線,用壁紙刀沿線劃開設定的凹槽,槽深15mm左右,用抗裂砂漿填滿凹槽,將滴水槽嵌入凹槽與抗裂砂漿粘結牢固,收去兩側沿口浮漿,滴水槽應鑲嵌牢固、水平。

2.4.10 聚合物施工

待聚氨酯保溫層完成,經施工質量驗收合格以后,即可進行聚合物砂漿抗裂層施工。

1)耐堿網格布長度不大于3 m,尺寸事先裁好,網格布包邊應裁掉。2)抹聚合物砂漿時,厚度應控制在2mm～3mm,抹完一定寬度應立即用鐵抹子壓入另一側,嚴禁干搭。陰腳處耐堿網格布要壓槎搭接,其寬度不小于50mm;陽角處也應壓槎搭接,其寬度不小于200mm。網格鋪貼要平整,無褶皺,砂漿飽滿度達到100%,同時要抹平、找平,保持陰陽角處的方正和垂直度。3)首層墻面應鋪貼雙層耐堿網格布,第一層應鋪貼加強型網格布,鋪貼方法與上述方法相同,鋪貼加強型網格布時,網布與網布之間采用對接方法,然后進行第二層普通網格布鋪貼,鋪貼方法如前所述,兩層網格布之間抗裂砂漿應飽滿,嚴禁干貼。4)聚合物砂漿抹完后,嚴禁在此層面上抹普通水泥砂漿腰線、口套線或刮涂剛性膩子,如:水泥膩子、石膏膩子。5)聚合物施工注意事項:a.在聚合物施工前,應在窗框與保溫層之間放一預制長條薄板。其尺寸為厚3mm、寬5mm,待聚合物施工完后取出,留做窗戶注膠用。b.聚合物的平整度控制首先要求保溫層的平整度達到標準,達不到平整質量要求應事先用保溫漿料找平;窗角、陰陽角等部位的加強網絡布應用TH聚合物砂漿貼好,接著連續施工大墻面,掌握先施工細部,后施工整體,整片的耐堿網格布壓住分散的加強型耐堿網格布的原則;在耐堿網格布搭接時,應將底層耐堿網格布壓入抗裂砂漿,后隨即壓入聚合物砂漿和面層耐堿網格布。施工作業面上應準備一些未拌和的抗裂劑料,在耐堿網格布無法壓入聚合物砂漿時,可用掃把等工具在墻面上拋灑一些聚合物料,使其濕潤,并使聚合物砂漿不粘抹子,隨拋隨抹。

2.5 質量驗收

2.5.1 施工檢測控制點

1)基層處理。要求墻面清洗干凈,無浮土,無油漬、空鼓及松動,風化部分剔掉,界面拉毛均勻,粘結牢靠。2)TH聚合物每遍的厚度控制(≤3mm)與平整度控制。要求達到設計厚度,無空鼓、無開裂、無脫落,墻面平整,陰陽角、門窗洞孔垂直、方正。3)聚合物的厚度控制。抗裂砂漿厚度為3mm～4mm,墻面無明顯接槎、無明顯抹痕,墻面平整,門窗洞口、陰陽角垂直、方正。

2.5.2 應用TH硬泡聚氨酯噴涂外保溫應用效果

1)保溫效果。通過對比同類建筑物,冬季在不采暖的條件下,室內平均溫度在10℃左右,比不采用保溫技術的建筑物高5℃～8℃。冬季采暖條件下,室內溫度在23℃左右,而同類不采用保溫技術的建筑物,室內溫度在18℃左右,保溫效果比較明顯。2)外墻裂縫控制效果,通過近3年的觀察,外墻裂縫控制較好,墻面無明顯裂紋,通過調查物業公司,用戶沒有反應有墻面滲漏現象。

3 結語

建筑節能政策的推動急需節能手段與工具上的大力配合與支持,在外墻外保溫施工技術與產品方面,亟待開發符合國內建筑結構特點的、符合中國國情的成套技術。發展外墻外保溫高效技術,不僅可使居住建筑的熱環境得到明顯改善,而且可以使建筑空調和采暖能耗有明顯降低,保證在人民居住舒適水平提高的基礎上,建筑能耗不進一步提高。為建筑節能實現跨越式發展創造條件。因此,大力發展外墻外保溫技術勢在必行。

我國外墻外保溫技術的發展,必將是多種技術互相學習、相互滲透、彼此競爭和共同提高的過程;也是企業在競爭中不斷壯大、不斷淘汰和逐步實現外墻外保溫產業規模化的過程。亟待進一步加強外墻外保溫技術與產品的開發研究,開發符合國內建筑結構特點的、符合中國國情的外墻外保溫成套技術,實現外墻外保溫技術的高性能化及產業的規模化。既要在建筑節能水平上趕超世界先進國家,又要適應中國特色的建筑市場,促進外墻外保溫技術在中國更好更快的發展。

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