建筑屋面防水節能保溫系統用材優化與結構設計

摘要：以重慶等南方地區為例，探討建筑用真空絕熱復合保溫防水膠材料工程應用技術與實踐。選擇保溫板粘貼的薄抹灰系統，保證基層墻體和真空絕熱板粘貼面積必須在80%以上，以提高基層墻體和該系統板材表面拉伸粘接強度。應用保溫漿料真空絕熱板建筑外墻外保溫系統，組成成分包括抹面膠漿、粘接砂漿、保溫漿料、真空絕熱板和飾面材料等，應用在建筑物外墻外側。真空絕熱板必須借助密封性才能實現其低導熱與真空性能，鉆孔裁切后，會降低其真空度，進而對絕熱板保溫性能產生影響。采用硅鈣板夾芯絕熱板+現澆混凝土保溫系統、鋼絲網框保溫抗裂漿料夾芯絕熱板及鋼板網夾芯真空絕熱板墻體保溫系統結構設計。結果顯示：復合絕熱板可有效改善保溫系統構件的拉伸粘接性能，大大提升系統的抗沖擊性及節能保溫效果。

關鍵詞：保溫防水膠材料；建筑行業；屋面節能；絕熱板

中圖分類號：TQ437+.1文獻標志碼：A文章編號：1001-5922（2025）01-0051-04

Material optimization and structural design of waterproofing，energy-saving and insulation systems for building roofs

ZHONG Xiaoming

（Chongqing First Real Estate Development Co.，Ltd.，Chongqing 401122，China）

Abstract：Taking Chongqing and other southern regions as examples，the engineering application technology and practice of vacuum insulation composite insulation and waterproof adhesive materials for construction are dis-cussed.A thin plastering system for pasting insulation boards is selected，ensuring that the bonding area of the base wall and vacuum insulation board must be at least 80%，so as to improve the tensile bonding strength between the base wall and the surface of the system board.The insulation slurry vacuum insulation board building exterior wall external insulation system，which is composed of plastering mortar，adhesive mortar，insulation slurry，vacuum insu-lationboard and finishing materials，is applied to the outside of the building exterior wall.Vacuum insulation panels must rely on sealing to achieve their low thermal conductivity and vacuum performance.After drilling and cutting，their vacuum degree will be reduced，which will affect the insulation performance of the insulation panel.Thestruc-tural design of calcium silicate board sandwich insulation panel together with cast-in-place concrete insulation sys-tem，steel wire mesh frame insulation and anti-cracking slurry sandwich insulation panel and steel plate mesh sand-wich vacuum insulation board wall insulation system is adopted.The results show that the composite insulation pan-els can effectively improve the tensile bonding performance of insulation system components，greatly enhancing the impact resistance of the system.

Key words：insulation and waterproof adhesive material；construction industry；roof energy-saving；insulation board

我國建筑節能工作主要分為三大階段，其中第一階段節能率僅為30%，第二階段節能率為50%，而到了第三階段，節能率則上升至65%。到目前為止，國內能源消耗中，建造能耗占比約30%，其中運行期間的建筑能耗為47%。重慶、四川等南方地區的居住建筑也逐漸執行節能75%的設計標準，并在近些年先后產生節能設計標準更高的近零能耗建筑與被動式低能耗建筑[1]。2019年，國家發改委頒布的《產業結構調整指導目錄》中，“氣凝膠節能材料”、“建筑裝配建材產品”、“建筑用真空絕熱保溫材料”、“A級阻燃與防水材料制品”等屬于建材產業鼓勵類，“節能建筑、裝配式建筑、綠色建筑以及產品研發”、“建筑成套技術、住宅商品以及產品研發”等屬于建筑產業鼓勵類[2]。依據我國產業指導方針，裝配式建筑領域適宜使用的阻燃型保溫材質，尤其是保溫與裝飾性能俱佳的真空隔熱復合防水膠材料，展現出廣闊的應用潛力，目前已被視為我國南方地區建筑節能行業的一個研究焦點。

隨著社會經濟的迅猛發展，人們對能源需求量逐漸增加，能源開發速度持續加快，但能源減少速度也隨之提升，導致能源危機愈發嚴重。面對資源日益短缺的現狀，如何有效降低能源消耗，實現節能效應，是當前各行各業發展中需要思考的重點問題。我國建筑業具有較大的能耗量，所以，實現建筑節能是今后的必然趨勢。建筑節能能夠有效降低建筑應用期間所形成的CO2氣體，有助于降低溫室效應，有效保護生態環境。而且我國通常是依照市場需求明確建筑行業發展方向，現階段，人們更重視建筑性能需求，對建筑節能保溫防水等要求非常重視。為滿足大眾生活與市場發展需求，需要實現建筑節能目標。

1材料優選及方法

節能建筑用真空絕熱板的芯材主要由吸氣劑（上海晶維材料科技有限公司）、纖維狀或粉狀無機材料（山東厚發新材料科技有限公司）組成，該材料以芯材外包覆多層復合阻氣膜，并借助真空封裝技術，打造出適用于建筑屋面節能的真空隔熱板材，其主要特性包括：a.芯材材料。一般由微硅粉、超細纖維（江蘇巨鴻超細纖維制造有限公司）和其它助劑組成；b.芯材形式。大多是粉體類、玻纖類、粉體和玻纖混合類。其中粉體類芯材的原材料是微硅粉，真空絕熱板漏氣狀態下，體積膨脹相對較小，幾乎不會影響到保溫系統外觀[3]。對于玻纖類芯材，真空絕熱板漏氣后會迅速膨脹，嚴重損壞保溫系統外觀及實際應用；c.芯材選擇。應選擇微硅粉（連云港永科硅微粉有限公司）與其它添加劑相混合的芯材；d.熱熔封邊形式分為兩種：板材四周邊緣封邊、板材背面封邊。其中板材四周邊緣封邊，熱熔封邊的位置不存在保溫隔熱性能，在保溫板材與屋面拼縫對接過程中，封邊邊緣極易占用墻體面積，導致保溫系統實際應用期間，會出現顯著板邊熱橋效應，因此一般不推薦使用該封邊形式[4]；對于板材背面封邊，在板材的背面采用長邊熱熔封邊處理，兩端則進行短邊熱熔封邊。得益于背封工藝的應用，保溫板材接縫處的間隙得以有效減小，能夠緩解由于熱熔封邊對板邊熱橋產生的影響，提高建筑屋面保溫效果。

通常來說，熱傳遞的實現形式有3種，即：熱輻射、熱傳導以及對流。熱傳遞時，以上3種方式通常不會單獨發揮作用。建筑屋面節能用真空絕熱板隔熱原理如下：（1）借助粉體芯材熱阻功能，減少熱傳導產生或消耗的熱量；（2）提升內部真空度，有效隔絕空氣對流導致的熱對流傳遞，在很大程度上降低導熱系數；（3）玻纖與金屬鋁箔復合產生高阻隔氣膜，具有反射熱輻射傳播的功能。

2系統構造設計

在南方寒冷地區，建筑工程中應用真空絕熱板通常在板材復合環節體現出來，其中一種是在工程中應用裸板，也就是真空絕熱板，還有一種則是復合板材，在建筑屋面保溫施工中運用，主要包括外墻內保溫與外墻外保溫兩種主流技術。

2.1建筑外墻外的保溫系統構造

2.1.1外墻外貼真空絕熱板薄抹灰保溫系統

該系統組成部分包括真空絕熱板、平層、保溫漿料、飾面材料、粘結砂漿以及抹面膠漿等，通常應用在建筑外墻外側，如圖1所示。

由圖1可知，外墻外貼真空絕熱板薄抹灰保溫系統的技術特性表現為：在選取保溫板的薄抹灰系統中，為了增強基層墻體與板材表面的拉伸粘接強度，必須確保基層墻體與真空隔熱板的粘貼面積不少于80%[5]。

2.1.2保溫漿料真空絕熱板建筑外墻外保溫系統

該外墻外保溫系統組成成分包括抹面膠漿、粘接砂漿、保溫漿料、真空絕熱板和飾面材料等，應用在建筑物外墻外側，由圖2所示。

由圖2可知，保溫防水膠材料真空絕熱板建筑外墻外保溫系統的技術特性表現為：粘貼保溫板的薄抹灰系統，通過機械噴涂的方式，在保溫板的背面粘貼一層10 mm厚的保溫材料，能夠增強整體系統的抗沖擊性能，有效延長其使用周期，提高建筑保溫體系的長效性與耐用性，這一設計是根據真空隔熱板的特性專門定制的。真空絕熱板具有比較差的耐穿刺性，如果打眼、裁切等，就不能保證該絕熱板的保溫隔熱性能[6]，所以，可將保溫漿料噴涂粘貼在保溫板上，有助于提升保溫系統抗沖擊性，而且對于人工濕作業來說，也有助于施工效率的提高。

2.1.3真空絕熱保溫一體板結合粘錨網外墻外保溫系統

該外墻外保溫系統的組成包括固定組件、粘接砂漿、硅酮密封膠、真空絕熱保溫一體板等，通常應用于建筑外墻外側，由圖3所示。

2.1.4采用金屬龍骨固定方式的保溫一體化外墻保溫系統

該系統主要由金屬龍骨、真空隔熱保溫裝飾板、固定配件、粘接砂漿以及硅酮密封劑等構成，常用于建筑外墻的保溫裝飾，由圖4所示。

除此之外，存在一種雙層面錯位粘貼的保溫板材系統，常應用于節能型建筑領域。此系統獨具的技藝特點包括：高效發揮真空保溫板的低熱傳導特性，通過錯位拼接方式，有效減少邊緣熱橋現象，對保溫效能的影響，這種設計特別適合節能建筑使用。采用單層真空保溫板，厚度僅為20 mm～30 mm，即可達到建筑保溫的標準要求。該系統以施工便捷、墻體輕薄和顯著的節能效果為顯著優點[7]。

2.2保溫系統構造

首先，探討真空保溫板在內側墻體保溫中的應用。該系統的組成為真空絕熱板、粘接石膏、抹灰石膏、飾面材料等，通常應用在建筑外墻內側[8]。真空絕熱板粘貼外墻內保溫系統的技術特性在于：此應用方式與外側薄層抹灰構造有所區別，在不需要防水的陽臺、衛生間及廚房等部位，系統不僅使用粘接砂漿作為粘結劑，還采用經濟實惠且易于施工的石膏材料作為粘接介質，而建筑外側的防裂抹面則主要采用抹灰石膏[9]。

其次，龍骨固定絕熱板外墻內保溫系統。該系統的組成包括面板、粘接石膏、木龍骨、真空絕熱板、飾面材料和面板等，通常應用在建筑外墻內側。龍骨固定絕熱板外墻內保溫系統的技術特性在于：該保溫體系的設計原理與真空隔熱板貼合于建筑外墻內側的結構類似[10]。

3結果分析

南方地區建筑工程為實現多樣化立體效果，通常會將裝飾構件、管件等固定于建筑外立面，而對保溫板進行打孔是不可避免的步驟。由于真空隔熱板依賴其密封性來維持低熱導率和真空特性，一旦鉆孔或裁剪，其真空度就會下降，從而影響其保溫效果。若想解決以上問題，可選擇以下結構和保溫一體化技術[11]。

（1）以一種硅鈣板夾芯的復合絕熱板與現場澆筑混凝土相結合的保溫系統。該系統使用硅鈣板夾芯的真空絕熱板作為永久的保溫層和外側模板，內部澆筑混凝土，外部則構建裝飾層、平整層和抗裂層，通過連接件將混凝土墻體與硅鈣板夾芯復合絕熱板牢固連接。該系統技術特性：免拆保溫外模板，屬于現澆墻體保溫結構技術體系，選擇夾芯絕熱板技術，在復合保溫模板構造中預設留孔，便于固定基層墻體和復合保溫板材，解決了建筑施工時應用真空絕熱板而不便二次打眼或者鉆孔問題；

（2）以鋼絲網框為骨架的保溫抗裂漿料填充隔熱板與現場澆筑混凝土保溫體系相結合。該體系采用了鋼絲網框內填充保溫抗裂漿料隔熱板作為保溫層，并與持久性外側模板搭配使用。在建筑內部進行混凝土澆筑，而外側則依次施工裝飾層、平整層及防裂層。通過專用連接件將混凝土墻體與鋼絲網框抗裂漿料填充的復合隔熱板連接，形成一種復合墻體保溫結構。這種保溫模板的構造及其特性與硅鈣板夾芯保溫系統相似，都是通過專業設備將玻化微珠保溫漿料、金屬網和真空隔熱板等材料加工成保溫板材。此外，還需加強對建筑屋頂保溫材料和節能防水膠施工作業技能的培訓，加強工程設計及施工過程的管理，確保建筑屋頂的節能保溫和防水性能得到技術上的提升[12]。鋼絲網框保溫抗裂漿料夾芯絕熱板與混凝土現澆保溫系統均為保溫一體化技術，保溫復合模板構造與構造特性類似于硅鈣板夾芯保溫系統。該系統的構造材料主要包括：粘接加強層（耐堿玻纖網+5 mm的抗裂砂漿）、保溫漿料層（膠粉聚苯顆粒漿料（厚度為7mm）+鋼絲網框）、保溫芯材（真空絕熱板）、粘接加強層（耐堿玻纖網+厚度為3 mm的抗裂砂漿）。該系統技術特性在于：鋼絲網框用于絕熱板周邊室外一側，提升其抗沖擊性能[13]；

（3）鋼板網夾芯真空絕熱板墻體保溫系統。先在工廠制成鋼鐵網真空絕熱板，通過專業設備把玻化微珠保溫漿料、鋼鐵網以及真空絕熱板等制成保溫板材，該板材和硅鈣板夾芯絕熱板、鋼絲網框抗裂漿料夾芯絕熱板相同，都是夾芯保溫絕熱板構造形式，而且均選擇預留錨栓孔或者對拉螺栓孔方式，便于連接固定基層墻體和復合保溫板材[14]。依照外墻保溫功能的差異性，通常會應用保溫裝飾保溫系統、外墻外薄抹灰系統以及現澆系統等諸多保溫系統[15]。

4建議與討論

對比分析以上建筑屋面用真空絕熱保溫材料，得出以下結論和建議：（1）真空保溫絕熱板具有非常低的導熱系數，通常在0.006～0.008 W/（m·k），以保溫板用在建筑中，使南方寒冷地區建筑節能75%的要求得到滿足的厚度只需要15～20 mm，在很大程度上降低了墻體自重與保溫層厚度，為外墻保溫系統安全性提供保障，存在非常顯著的工程應用優勢[16]。如果與其它材料相結合，達到復合保溫目的，同時與75%的建筑節能要求相符合，那么厚度只要35～40 mm即可，盡管比真空絕熱板材大，然而起保溫隔熱功能卻比PU、EPS等保溫材料好；（2）真空絕熱板因不能鉆孔或裁切，不便于固定外墻管件處理[17]。若選擇預留空洞真空絕熱板保溫材料，能夠有效克服真空絕熱板應用弊端，在粘溫板外墻粘貼薄抹灰系統中得到廣泛應用，而且復合絕熱板對保溫系統構件拉伸粘接性能具有明顯改善作用，使系統抗沖擊性得到顯著提升，不管是外保溫、內保溫，或者結構和保溫一體技術，就存在非常顯著的技術適用優勢。

5結語

建筑工程設計施工中，必須進一步加強建筑屋面對節能與保溫防水膠材料的應用強度，從而提升建筑物節能效果，滿足建筑屋面理想防滲保溫效果。本研究結果表明，真空絕熱板用于建筑屋面節能與保溫工程中，可有效改善保溫系統構件粘接性能，適用于重慶等南方地區建筑工程建設中。除此之外，還需要進一步提升對建筑屋面保溫與節能防水膠材料的施工水平，強化工程設計與施工管理，為建筑屋面節能與保溫防水性能的提升提供技術保障。

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（責任編輯：張玉平）