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秋水长天的博客

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寒冷与严寒地区外墙保温技术及应用  

2013-07-06 12:31:32|  分类: 默认分类 |  标签: |举报 |字号 订阅

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 寒冷与严寒地区外墙保温技术及应用 - 秋水长天 - 秋水长天的博客

 

 

  一、外墙保温系统的基本要求    

  外墙保温系统从墙体组成上分有复合外墙保温系统和单一材料外墙保温系统,复合外墙保温系统是由基层、粘结(锚固)层、保温层、保护层和装饰层组成的,从构造上又分有内保温、外保温和夹芯墙保温系统,这些外墙保温系统都在寒冷与严寒地区的工程中曾经或正在应用的。    

  寒冷与严寒地区的气候特征是冬季寒冷(最冷月平均温度0~-10℃和<-10℃),建筑外围护结构承受低温和风、雪的侵扰,夏季炎热,建筑外围护结 构承受高温和太阳辐射及雨水的侵扰。建筑节能设计标准对外墙保温性能的要求也高于其他地区,因此对外墙保温系统的要求是能够长期耐受外界自然环境温度、湿度的变化、在太阳辐射和雨、雪、风力的作用下,系统各层材料的性能是稳定的,不会引起任何破坏和功能的丧失。对于各层的材料根据其功能有各自的性能要求, 但相互之间又是有影响和关联的。    

  1、粘结(锚固)层 对于复合外墙保温系统这层的作用是保证系统的安全性,虽然复合外墙保温系统不 承担结构承重的任务,但也应具有足够的力学性能承受系统自身重量的作用负风压的作用和主体结构正常形变,并有足够的安全储备,保证在使用年限内不开裂、不脱落。其技术指标体现在胶粘材料与基层和保温层在常温常态和耐水状态下 的拉伸强度,粘结面积,锚固件的抗拔力,锚固深度、锚固件的数量及锚固件的防锈处理。    

  2、保温层 保温层是达到建筑节能设计要求的主要材料层,是保护的对象,首先应具备很好的热工性能,同时由于与其它层的相互关联还应有一定的强度,以达到整体性能的稳定性,其技术指标体现在保温材料的导热系数、热阻、表观密度、尺寸稳定性、水蒸汽透湿系数和吸水率。    

  3、保护层  外墙内保温系统的保护层在室内不会受室外环境的影响,因此对它的要求仅是避免保温材料外露,并在正常使用条件下造成的冲击作用下,仍能保持其特性。外墙外保温系统的保护层则要承担抵御室外温度、湿度的变化、太阳辐射和雨、雪、风力的作用,并保证系统在正常使用条件下造成的冲击和在一般事故的意外冲击作用下不会导致任何破坏,在维修设备在其上支靠而不致造成保护层的破裂或穿孔而产生室外水分的进入。技术指标体现在与保温层和饰面层在常温常态、耐水、耐冻融状态下的拉伸强度、抗压强度、柔韧性和相容性。以及增强材料的性能要求。    

  4、装饰层  与直接安装在主体结构上不同的是,在耐候条件下与保护层的粘结性能、耐水、耐碱性和相容性。    

  二、外墙内保温系统  

  内保温系统是建筑节能初期曾经广泛应用的一种外墙保温方式,以北京地区为例,第一步建筑节能标准时期370mm厚粘土砖墙抹20~30mm保温称有网体 系,另一种为纯保温板简称无网体系)在施工过程中一次浇注成型的外墙外保温复合墙体,两种体系分别用于面砖和涂料的外装饰层。    

  这种外墙外保温系统是由国内的科研机构与生产厂家共同自主研制的,主要适用于大模现浇混凝土剪力墙建筑的外墙保温,目前在北京地区和全国各地有大面积的工程应用。该技术是当前现浇混凝土剪力墙建筑中最合理和最经济的外墙保温复合墙体之一,其主要特点是:    

  1)、施工基本上实现了工业化,速度快,不受季节限制。    

  2)、保温板与主体结构连接牢靠、安全。    

  3)、有网体系中穿过保温板连接基层墙体的钢丝网减弱了保温性能。    

  这种做法在工程应用中常用的保温材料有模塑聚苯板和挤塑聚苯板,与基层的连接有网体系靠混凝土浇注过程中与混凝土直接粘接,穿过保温板的钢丝网插丝浇注在混凝土中和锚栓,无网体系靠混凝土浇注过程中与混凝土直接粘接和锚栓。    

  有网体系的保护层是掺抗裂剂水泥砂浆,无网体系的保护层做法与聚苯板增强网聚合物砂浆做法相同。    

  另一个要强调的是两种体系的保温板制品均要求涂刷界面剂,用以增强粘接性能和在施工过程中的防火。    

  这种做法列入部颁标准《外墙外保温工程技术规程》北京地区这种做法的地方标准目前正在修编,修编的主要内容是扩大保温材料和吸收类似的做法并规定技术要求。    

  3)、不透明幕墙外墙外保温系统    

  这是多用于公共建筑的外墙外保温系统,自国家标准《公共建筑节能设计标准》颁布实施后,公共建筑外墙的保温也成为公共建筑节能的主要内容之一,为此专门编制了国家标准设计图集《公共建筑节能构造》,公共建筑的种类很多,多数可以套用居住建筑的外墙保温系统,但大型公共建筑的外墙保温则具有它的特点,一个特 点是外装饰材料品种多,金属板、压力水泥板、陶土板、石材等,通过龙骨固定在外墙主体结构上,与保温材料之间形成一定的空气层。有密闭的也有通风透气的,另一个特点是保温材料的应用范围比较广,有机材料—模塑聚苯板、挤塑聚苯板和聚氨酯,无机材料—玻璃棉、岩(矿)棉和泡沫玻璃都可以通过粘接和锚固的方式固定在外墙上,寒冷和严寒地区不透明幕墙外墙外保温系统的设计要点:    

  不透明幕墙的外装饰材料与保温材料之间如果是密闭的应留出水蒸气渗透的通路,或在室内侧设置隔汽材料,如果保温材料之间的空气层是通风透气的,则应在保温材料的外侧采取防风、防潮和透气的措施,有的幕墙设计,为防风、防潮在保温材料外测设置一道金属板,虽然起到了防风、防潮的作用,但阻断了水蒸气渗透的通 路,使保温材料受潮影响保温效果。实际上是把南方的做法用在了北方地区。在寒冷和严寒地区应采取有效的防风、防潮和透气构造措施或材料,防风透气膜是其中的一种选择。    

  另一个要点是对龙骨形成的“冷桥”的处理。首先保温材料应通过粘接和锚固的方式紧密的固定在外墙上,不能浮搁在龙骨之间,在保证安全的前提下在龙骨或固定件与墙体之间设置有强度的保温材料。另一方面在计算不透明幕墙外墙外保温系统的传热系数时应根据龙骨的大小、间距和“冷桥”的处理方式进行修正。    

  4)、预制保温板外墙外保温系统    

  预制保温板外墙外保温系统的基本工艺是在工厂将保护层和外装饰层与保温材料复合成保温装饰一体化的保温板或不包括外装饰层的预制保温板,通过粘接和锚固的方式将保温板固定、拼装在外墙上。保护层有采用金属板或压力水泥板等材料。    

  这类外墙外保温系统的特点是采用工业化的生产方式,保护层和保温材料的质量和性能容易控制,施工工艺简单。但相对于聚苯板增强网聚合物砂浆做法,这种系统 与墙体粘接和锚固的强度应更高,板与板之间的保温材料应连续,如有“冷桥”应对整体的保温性能进行修正。并处理好板缝的防水。    

  5)、硬质聚氨酯喷涂外墙外保温系统 硬 质聚氨酯是几种无机保温材料中热工性能最好的,建设部最近专门组织有关科研机构和生产企业对其应用技术进行了研究,编制了《聚氨酯硬泡外保温工程技术导则》,用以引导、促进和规范聚氨酯硬泡外保温工程技术的健康发展,硬质聚氨酯喷涂外墙外保温系统是在一定的温度范围条件下,采用专用设备将两组分料按一定 比例从喷枪喷出后瞬间均匀混合,之后迅速发泡,在外墙基层形成无接缝的聚氨酯硬泡,涂界面剂后用聚苯颗粒保温砂浆或其他材料找平,再作保护层和装饰层。类似的做法过去常用于异形屋面的保温。    

  这种做法在设计、施工中应注意的是:    

  现场喷涂保温层的厚度存在一定的误差,而找平的保温浆料与硬质聚氨酯的性能差距较大,为保证外墙的保温效果,建议应规定现场喷涂保温层的厚度不允许负偏差。    

  硬质聚氨酯发泡应在一定的气候条件下进行,温度、风速应控制在一定的范围内,否则发泡不充分会影响保温层的性能和质量。    

  聚氨酯发泡后形成一层硬膜不易与其他材料粘结,应用界面剂来加强与找平层的粘结强度,并且不能为提高粘结性能而破坏膜层,使保温层含水率增加降低保温性能。    

  6)、其他做法还有许多种外墙外保温做法,在此不再一一列举。    

 

  四、夹芯保温系统    

  外墙夹芯保温系统是将保温材料置于两层墙体的中间,一种用于有较厚重的外装饰材料,例如将装饰砌块与混凝土空心砌块用金属件连接中间插入保温材料制成保温 砌块,还有在工程现场的两片墙体中插入保温材料或灌注发泡聚氨酯。另一种是轻质外墙,在轻钢龙骨石膏板或其他板材与外装饰板之间插入保温材料或灌注发泡聚氨酯。这是一种国外常见的墙体保温做法,国内多用于低层别墅和轻质结构建筑。    

  这种保温系统的特点是:    

  1)、无论是厚重的还是轻质的成型的外装饰材料,它们的防水、耐候性能良好且有较高的强度,可以对保温材料形成有效的保护,因此适宜用在严寒地区。    

  2)、由于有了良好的保护层,对保温材料的选择范围比较大,有机材料、无机材料、板材、发泡材料都可以用。    

  3)、在有抗震要求的地区应用这种外墙保温系统受层数限制,一般用于低层,轻型保温外墙可用于钢结构建筑。    

  4)、两片墙之间的连接件及其他结构构件如梁、柱等会影响外墙的整体保温性能,应有处理措施。    

  5)、厚重的和金属的外装饰材料会阻碍水蒸汽的渗透,在设计选用时要根据工程应用地区的气候条件进行内部冷凝验算。    

 

  五、单一材料保温系统    

  单一材料保温系统中最有代表性的是加气混凝土,加气混凝土自上世纪60年代引进后在国内已发展应用了四十年,是一种成熟的并同时具有一定承重保温功能的建筑材料,加气混凝土自引进国内后,产品生产和建筑应用技术同步发展,随着国内建筑节能的大力发展,加气混凝土由于其特有的功能,产品生产和应用技术也得到很大的促进,近一时期,新的产品标准已经颁布,新的蒸压加气混凝土建筑构造国标图已经出版,新的公共建筑节能构造国标图即将出版,新的蒸压加气混凝土应用技术规程已经报批即将颁布。 新的产品标准提高了对产品技术指标的控制和要求,因而提高了加气混凝土的性能,新的国标图真对各种建筑节能设计标准的要求,给出了满足不同指标的节能构造做法。新的应用技术规程为满足节能设计的要求,补充了新的产品品种——低容重加气混凝土,补充了新的应用做法——砌体粘接方式。一系列的措施都是为适应墙体改革和建筑节能的需求。加气混凝土作为单一材料保温系统可用于夏热冬暖、夏热冬冷和部分寒冷地区,作为复合墙体保温系统可于部分寒冷地区和严寒地区。    

  加气混凝土的应用要点:    

  在建筑构造柱、圈梁、框架梁柱的部位要采用高效保温材料做外保温防止“冷桥”的形成。    

  含水率对保温材料热工性能的影响很大,加气混凝土尤其突出,在施工过程中应采取措施减少加气混凝土的含水率。加气混凝土砌体的砌筑灰缝,对加气混凝土墙体的整体热工性能有影响,而且随着建筑节能设计标准对外墙保温性能要求的提高和低容重加气混凝土的应用这一影响会更加显著,因此应提高产品尺寸的精度,向砌体粘接做法的方向发展。

 

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