外墻外保溫系統(tǒng)構(gòu)造形式發(fā)展趨勢

邵艷麗 天津市建筑設(shè)計(jì)院

樊繼業(yè) 中國建筑科學(xué)研究院有限公司

王 聰 北京金隅混凝土有限公司

陳彥熹 天津市建筑設(shè)計(jì)院

1 引言

因建筑外圍護(hù)結(jié)構(gòu)是與大氣環(huán)境直接接觸的，這就導(dǎo)致了建筑物內(nèi)的熱量通過外圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳遞到室外環(huán)境中，造成了熱量的流失，采暖耗能的增大，同時(shí)室內(nèi)的舒適度降低。因此為了降低耗能，提高能源利用率，需要對建筑的外圍護(hù)結(jié)構(gòu)采取保溫措施。其中建筑外圍護(hù)結(jié)構(gòu)主要包括外墻，外門窗、屋面和樓地面[1]。

現(xiàn)以一個(gè)寒冷地區(qū)高層住宅為例分析下建筑外圍護(hù)結(jié)構(gòu)中各部分所占比例情況，因門窗保溫形式與墻體、屋面和地面保溫形式不同，在此暫不考慮所占圍護(hù)結(jié)構(gòu)比例情況。設(shè)建筑總樓層數(shù)為21層，設(shè)層標(biāo)高為3.3m，設(shè)標(biāo)準(zhǔn)層為50m×12m，設(shè)窗墻面積比分別為：東向0.33、西向0.33、北向0.30、南向0.45。分別計(jì)算東西南北立面墻面積，地面面積和屋面面積，如表1所示。墻體面面積占圍護(hù)結(jié)構(gòu)面積的82%，所以從我國以高層建筑為主的基本國情出發(fā)，對墻體進(jìn)行保溫是當(dāng)務(wù)之急。

表1 墻體保溫面積與其它保溫面積的比較

2 發(fā)展歷史

外墻外保溫技術(shù)起源于歐洲等國，經(jīng)過近50 年的發(fā)展外墻外保溫系統(tǒng)的耐久性能，保溫性能和安全性能已得到較大改善。隨著能源危機(jī)到來，人們愈發(fā)重視節(jié)能環(huán)保，外墻外保溫技術(shù)得到關(guān)注并得到快速的發(fā)展，現(xiàn)如今取得了不錯(cuò)的經(jīng)濟(jì)效益和較好的社會(huì)影響[2-4]。

我國外保溫技術(shù)起步于20世紀(jì)90年代初期，工程師們借鑒歐洲等國的技術(shù)，展開了外墻外保溫系統(tǒng)研究。在我國外墻外保溫發(fā)展的歷史上薄抹灰外墻外保溫系統(tǒng)留下了濃墨重彩的一筆[5]。經(jīng)過幾十年的發(fā)展，外墻外保溫系統(tǒng)從當(dāng)年的單一薄抹灰系統(tǒng)發(fā)展成為如今多樣化的保溫系統(tǒng)。文章下文詳細(xì)的介紹了我國主要外墻外保溫系統(tǒng)構(gòu)造形式。

3 外墻外保溫系統(tǒng)構(gòu)造形式

3.1 粘貼保溫板薄抹灰外保溫系統(tǒng)

粘貼保溫板薄抹灰外保溫系統(tǒng)基本構(gòu)造從內(nèi)至外依次為：基層墻體、膠粘劑、保溫板、抹面膠漿復(fù)合玻纖網(wǎng)、飾面層和錨栓。

粘貼保溫板薄抹灰外保溫系統(tǒng)具有構(gòu)造簡單、材料易得、安全可靠等顯著優(yōu)點(diǎn)，是我國外墻外保溫的主要形式。常見保溫板類型有：模塑聚苯板，石墨聚苯板、改性聚苯板、擠塑板、硬泡聚氨酯板、發(fā)泡陶瓷板、泡沫玻璃板、巖棉板、巖棉帶。

該系統(tǒng)存在以下幾個(gè)問題：（1）系統(tǒng)中的每層材料均會(huì)受力，這需要每層材料能達(dá)到一定的強(qiáng)度值，尤其垂直板面抗拉強(qiáng)度要符合標(biāo)準(zhǔn)要求。因此限制了那些密度小，強(qiáng)度無法滿足標(biāo)準(zhǔn)要求的材料應(yīng)用；對密度較大材料還要求具有一定的剪切強(qiáng)度和壓縮強(qiáng)度（10%相對變形壓縮應(yīng)力）的性能。（2）因系統(tǒng)各層材料均受力，所以飾面層的面密度不能過大，采用涂料或者裝飾砂漿等輕質(zhì)材料作為飾面層是對該系統(tǒng)的要求。墻磚是國人比較青睞的飾面材料，但其受制于系統(tǒng)安全性的擔(dān)憂。因此，粘貼板薄抹灰外保溫系統(tǒng)的建筑裝飾的多樣性受到一定限制[6-7]。

3.2 膠粉聚苯顆粒保溫漿料外保溫系統(tǒng)

膠粉聚苯顆粒外保溫系統(tǒng)基本構(gòu)造從內(nèi)至外依次為：基層墻體、界面砂漿、保溫漿料、抹面膠漿復(fù)合玻纖網(wǎng)和飾面層。

膠粉聚苯顆粒外保溫系統(tǒng)具有與基層全面粘結(jié)，能夠形成連續(xù)整體、透氣性較好、傳熱性能均勻，可以隨意造型等優(yōu)點(diǎn)。對于異型部位如弧形拐角外墻，閣樓窗、樓梯間隔墻等不同結(jié)構(gòu)部位廣泛應(yīng)用[8]。

該系統(tǒng)存在的一些問題：（1）保溫漿料的吸水率較大，因此導(dǎo)熱系數(shù)等性能的測試結(jié)果與實(shí)際值相差較大；（2）膠粉聚苯顆粒的導(dǎo)熱系數(shù)較大，在嚴(yán)寒和寒冷地區(qū)使用若達(dá)到節(jié)能要求的話，要求膠粉聚苯顆粒漿料層厚度過大；（3）市場上存在的產(chǎn)品質(zhì)量參差不齊，性能差別較大，不適宜大面積推廣。

3.3 EPS 板現(xiàn)澆混凝土外保溫系統(tǒng)和EPS 及鋼絲網(wǎng)架板現(xiàn)澆混凝土外保溫系統(tǒng)

EPS 板現(xiàn)澆混凝土外保溫系統(tǒng)是以現(xiàn)澆混凝土外墻為基層墻體的，EPS 板為保溫層，實(shí)際施工中EPS 板需提前置于外模板內(nèi)側(cè)，并安裝固定件。EPS 板外表面先涂抹一遍抹面膠漿，然后再在抹面膠漿中滿鋪耐堿玻纖網(wǎng)格布，待抹面膠漿稍干后再涂一遍抹面膠漿；最后再刷涂料或抹砂漿。

EPS 鋼絲網(wǎng)架板現(xiàn)澆混凝土外保溫系統(tǒng)也以現(xiàn)澆混凝土外墻為基層墻體，EPS 板為保溫層但這里的保溫板帶有鋼絲網(wǎng)架板，施工時(shí)需將鋼絲網(wǎng)架板置于外墻外模板內(nèi)側(cè)，并在EPS 板上安裝輔助固定件。鋼絲網(wǎng)架板表面涂抹水泥砂漿抹面，外表為飾面層。這兩種體系因技術(shù)先進(jìn)、施工工序相對簡單、效率高、能縮短工期而具有一定的競爭力，在山東等地應(yīng)用較為廣泛。

這兩種系統(tǒng)存在的一些問題：（1）施工時(shí)會(huì)對EPS 板產(chǎn)生較大的側(cè)向壓力，使得EPS產(chǎn)生較大的壓縮變形，對后續(xù)面層施工產(chǎn)生不利影響；（2）EPS板接縫處容易產(chǎn)生漏漿，對混凝土的性能產(chǎn)生一定的影響；（3）EPS 鋼絲網(wǎng)架板現(xiàn)澆混凝土外保溫系統(tǒng)的EPS鋼絲網(wǎng)架板中含有部分穿透了EPS板的鋼絲，鋼絲的導(dǎo)熱能力強(qiáng)，會(huì)影響保溫系統(tǒng)的保溫效果，因此必須對EPS鋼絲網(wǎng)架板熱阻進(jìn)行檢驗(yàn)并滿足相關(guān)規(guī)范的要求。

3.4 現(xiàn)場噴涂聚氨酯外保溫系統(tǒng)

現(xiàn)場噴涂硬泡聚氨酯外保溫系統(tǒng)構(gòu)造從內(nèi)至外依次為基層墻體，界面層、現(xiàn)場噴涂聚氨酯保溫層、界面砂漿層、找平層、抹面膠漿復(fù)合玻纖網(wǎng)層、飾面層。抹面層中滿鋪耐堿玻纖網(wǎng)，飾面層可為涂料或飾面漿料。噴涂聚氨酯導(dǎo)熱系數(shù)較低，與其它保溫材料相比在達(dá)到相同節(jié)能效果的情況下，所需保溫層厚度也薄，因此可間接提高建筑物的可使用面積。該系統(tǒng)無空腔構(gòu)造，抗風(fēng)壓能力強(qiáng)。噴涂聚氨酯保溫層與基層墻體能夠牢固結(jié)合，并形成一個(gè)有機(jī)的整體，無接縫、無空腔，因此減少了風(fēng)壓特別是負(fù)風(fēng)壓對高層建筑外墻外保溫系統(tǒng)的破壞[9-10]。施工效率高，且對于各種異型如外挑構(gòu)件、閣樓窗、轉(zhuǎn)角等部分施工方便。

該系統(tǒng)存在的一些問題：（1）噴涂聚氨酯發(fā)泡較的溫度范圍是15℃～35℃，所以施工時(shí)必須嚴(yán)格控制好施工溫度，因此導(dǎo)致全年施工時(shí)間較短。（2）現(xiàn)場噴涂聚氨酯厚度均勻性難以控制。（3）噴涂聚氨酯受紫外線影響較大，所以施工期間保溫層與面層的間隔時(shí)間不宜過長。

3.5 保溫裝飾一體化外保溫系統(tǒng)

將粘貼保溫板薄抹灰系統(tǒng)構(gòu)造中的抹面層和飾面層合一，形成的產(chǎn)品稱為面板，將面板與保溫層通過樹脂膠粘貼一起稱為保溫裝飾一體化板。保溫裝飾一體化外保溫系統(tǒng)構(gòu)造從內(nèi)至外依次為基層墻體，膠粘劑、保溫裝飾板、錨固件、嵌縫材料、密封膠[11]。面板種類主要有纖維增強(qiáng)硅酸鈣板，纖維增強(qiáng)水泥板和柔性面層等。

與傳統(tǒng)粘貼保溫板薄抹灰系統(tǒng)相比保溫裝飾一體化系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)如下：保溫裝飾一體化板是在工廠預(yù)制的，因此能對品質(zhì)進(jìn)行較好地控制，并且現(xiàn)場作業(yè)少，施工作業(yè)污染降低；飾面層形式多樣化。保溫裝飾一體化板的面板選型種類較多：市面上應(yīng)用較多的有金屬面板、石材面板、表面裝飾后的硅酸鈣板面板、水泥纖維板面板。

保溫裝飾一體化板外保溫系統(tǒng)能較好地彌補(bǔ)薄抹灰外保溫系統(tǒng)的缺點(diǎn)，但若大范圍推廣使用仍有一些不足需解決：（1）面板與保溫材料的結(jié)合問題。因?yàn)檫@種構(gòu)造涉及結(jié)構(gòu)安全性，若粘接不牢將會(huì)造成安全隱患。尤其當(dāng)使用面密度較大的花崗巖做面板時(shí)，面板與保溫材料的結(jié)合問題更為突出。目前，主要采用粘結(jié)劑將面板與保溫材料粘接起來。（2）一體化板與墻體的結(jié)合問題。將一體化板通過膠粘劑粘貼在基層墻體外部，并用錨固件輔助錨固。一體化板安裝時(shí)墻面找平不方便，故粘貼法時(shí)施工精度的要求高。（3）用硅酮建筑密封膠封板縫時(shí)會(huì)造成面板污染，影響立面效果。

3.6 裝配式外保溫系統(tǒng)

裝配式外墻外保溫系統(tǒng)是借鑒了保溫裝飾一體化板的裝飾性、干法施工等優(yōu)點(diǎn)形成的。裝配式外保溫系統(tǒng)構(gòu)造從內(nèi)至外依次為基層墻體，保溫板、面板、卡件、密封膠、龍骨、錨栓。

裝配式保溫系統(tǒng)特點(diǎn)如下：面板具有獨(dú)立支撐，保溫材料不受力，故對保溫材料強(qiáng)度的要求降低，增加了不同種類、密度保溫材料的選擇。獨(dú)立支撐面板用機(jī)械固定的方式安裝，可提高工作效率，縮短施工周期。該系統(tǒng)為非粘貼方法施工，避免了與墻面直接作用，故對基層墻體墻面狀態(tài)要求降低，對一些既有建筑存在墻體粉化嚴(yán)重等導(dǎo)致墻面拉伸粘結(jié)強(qiáng)度低且達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)要求的問題，裝配式系統(tǒng)具有很好的適應(yīng)性。與保溫裝飾一體化系統(tǒng)相似面板形式和裝飾效果的更加多樣化。

裝配式保溫系統(tǒng)存在的問題：（1）施工技術(shù)復(fù)雜，技術(shù)要求高，使得總成本相對增加。（2）用硅酮建筑密封膠封板縫時(shí)會(huì)造成面板污染，影響立面效果。（3）與薄抹灰外保溫系統(tǒng)而言，裝配式保溫系統(tǒng)面板一旦脫落給人們的人身安全造成的危害更大。（4）干掛面板后續(xù)損壞嚴(yán)重，需更換，后期維護(hù)成本較高。

4 結(jié)束語

前五種外墻外保溫系統(tǒng)絕大部分工作是在現(xiàn)場完成，工序復(fù)雜、施工人員技術(shù)水平參差不齊、工作環(huán)境條件有差異，導(dǎo)致施工質(zhì)量難以有效控制；現(xiàn)場施工濕作業(yè)對環(huán)境污染大，尤其對一些既有建筑節(jié)能改造項(xiàng)目濕作業(yè)對環(huán)境的影響尤為嚴(yán)重。裝配式外保溫系統(tǒng)獨(dú)立支撐的面板是用機(jī)械錨固的方式安裝，現(xiàn)場施工時(shí)無濕作業(yè)，有效的降低了環(huán)境污染，提高了工作效率。

由此看出隨著我國經(jīng)濟(jì)水平的提高，科學(xué)技術(shù)的創(chuàng)新，外墻外保溫系統(tǒng)為適應(yīng)建筑業(yè)的轉(zhuǎn)型升級由傳統(tǒng)的薄抹灰外保溫系統(tǒng)向裝配式外墻外保溫系統(tǒng)發(fā)展：減少現(xiàn)場施工，提高現(xiàn)場施工機(jī)械化、綠色化，體現(xiàn)了外墻外保溫系統(tǒng)向系統(tǒng)化，標(biāo)準(zhǔn)化、裝配化、低耗能化的發(fā)展趨勢。