建筑外墙外保温方法

丁学雷 张 强

0 引言

在这个时代,存在着一个巨大的矛盾。一方面,世界能源危机与环境恶化造成了人类生存的危机,迫使人们不得不采取相应的措施;另一方面,以人为本,人性的复归,使设计走向对人的需求极力满足,因而对舒适度等方面的功能要求大大增加,人们生活方式的改变,使我们对能源的消费有了更大的需求。怎样协调解决这两个方面的问题是目前无法回避的大问题。如果这个矛盾不能解决,长此以往,将严重影响世界经济的可持续发展。能源不足是世界性问题,也是制约我国国民经济发展的重要问题,节约能源已受到世界性的普遍关注。

目前,全世界有近30%的能源消耗在建筑物上,其中建筑使用过程能耗占了建筑总能耗的50%～55%。建筑节能成为关系人类命运的全球性课题。我们必须从可持续发展的战略出发,使建筑尽可能少得消耗不可再生资源,降低对外界环境的污染,并为使用者提供健康、舒适、与自然和谐的工作及生活空间。

我国的建筑节能工作任重而道远。节约能源是我国的基本国策,建筑节能则是国家节能工作的重中之重。我国的建筑能耗量约占全国总用能量的1/4,居耗能首位。近年来我国建筑业得到了快速的发展,需要大量的建造和运行使用能源,尤其是建筑的采暖和空调耗能。建设部门的统计表明,不仅现有近420亿m2建筑中的99%为高耗能建筑,新建建筑中95%以上仍属于高耗能建筑,单位建筑面积采暖能耗为发达国家新建建筑的3倍以上。按照目前建筑能耗水平发展,到2020年,我国建筑能耗将达到10亿t标准煤,超过2000年的3倍;空调高峰负荷将相当于10个三峡电站满负荷出力。由于我国主要以煤而不是以油、气等优质能源作为主要能源消耗的国家,每年由于燃烧矿物燃料向地球大气排放的二氧化碳仅次于美国,居世界第二,预计到2020年,中国将取代美国成为世界二氧化碳排放第一大国。因此,中国对于全球气候变暖承担着重大的责任,而作为耗能大户的建筑,其节能也就成为关系国计民生的重大问题。国家建设部科技司研究表明,我国建筑耗能比例最终将上升至35%左右。因而,中华人民共和国《节约能源法》(1998年1月1日)规定:建筑物设计和建造应当依据有关法律、行政法规的规定,采用节能型建筑结构、材料、器具和产品,提高保温隔热性能,减少能耗。

建筑物使用能耗主要由通过围护结构的传热耗热量构成,其数值约占总耗热量的3%～77%。在传热耗热量中,外墙约占25%,改善墙体的传热耗热将明显提高建筑的节能效果。因此,对外墙进行构造优化对于建筑在构造节能方面发挥作用,提高建筑节能的效率具有积极的意义。近些年,新节能标准为确保实现节能50%的目标,不仅提高了对围护结构的保温要求,而且考虑了抗震性,圈梁等周边热桥部位对外传热的影响,并要求外墙的平均传热系数符合规定,这样,在单一材料的墙体中,只有加气混凝土墙体才能满足要求,发展高效保温节能的复合墙体是墙体节能的根本出路。

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。

1 外墙外保温技术的特点

1.1 建筑节能对外保温系统的基本要求

1)外墙外保温系统必须具有以下性能:a.基层正常变形应不致造成系统中产生裂缝或空鼓;b.系统应能长期承受自重而不产生有害的变形;c.系统应能承受正、负风压和风振的作用;d.系统应能抵抗由温度、湿度变化而产生的应力,在温度、湿度等的作用下应保持稳定;e.系统在设防地震发生时不应从基层上脱落。2)外墙外保温系统防火性能应符合国家有关法规规定。高层建筑外墙外保温系统应采取防火措施。3)外墙外保温系统应具有防雨水和地表水渗透性能,雨水不得透过保护层,不得渗透至任何可能对外保温复合墙体造成破坏的部位。4)外墙外保温系统各组成部分应具有物理—化学稳定性。所有组成材料应彼此相容并应具有防腐性。在可能受到生物侵害(鼠害、虫害等)的地区,外墙外保温系统还应具有防生物侵害性能。5)在正确使用和正常维护的条件下,外墙外保温系统的使用年限应不少于25年。

1.2 外墙外保温体系的组成

1.2.1 保温层

应采用热阻值高,即导热系数小的高效保温材料,其导热系数一般小于0.05 W/(m◦K)。根据设计计算,具有一定厚度,以满足节能标准对该地区墙体的保温要求。此外,保温材料的吸湿率要低,而粘结性能要好;为了使所用的粘结剂及其表面的应力尽可能减少,对于保温材料,一方面要用收缩率小的材料,另一方面,尺寸变动时产生的应力要小。为此,可采用的保温材料有:膨胀型聚苯乙烯(EPS)板、挤塑型聚苯乙烯(XPS)板、岩棉板、玻璃棉毡以及超轻保温浆料等。其中以阻燃膨胀型聚苯乙烯板应用得较为普遍。

1.2.2 保温板的固定

不同的外保温体系,采用的固定保温板的方法各有不同。有的是将保温板粘结或锚固在基底上,有的为两者结合,以粘结为主,或以锚固为主。将保温板粘结在基底上的粘结材料多种多样。在不同的体系中,此种粘结材料运到工地时的状态有所不同:

1)成品胶浆,使用时不需添加其他任何材料,既不需要再行配料,也不用再进行搅拌;2)使用前需要添加其他物料(如水泥);3)单组分粉状材料,用前需加水搅拌均匀;4)双组分材料,施工时按配比搅拌均匀。

1.2.3 面层

薄型抹灰面层为在保温层的所有外表面上涂抹聚合物粘结胶浆。直接涂覆于保温层上的为底涂层,厚度较薄(一般为2mm～3mm)。内部包覆有加强材料。加强材料一般为耐碱玻璃纤维网格布,包含在抹灰面层内部,与抹灰面层结合为一体,其作用为改善抹灰层的机械强度,保证其连续性,分散面层的收缩应力和温度应力,避免应力集中,防止面层出现裂纹。网格布必需完全埋入底涂层内,从外部不能看见,以使不致与外界水分接触(因网格布受潮后,其极限强度会明显降低)。不同的外保温体系,面层厚度有一定差别。但总体要求是,面层厚度必需适当,薄型的一般在2mm～3mm以内。如果面层厚度过薄,结实程度不够,就难以抵抗可能产生外力的撞击;但如果过厚,加强材料离外表面较远,又难以起到抗裂的作用。

1.2.4 零配件与辅助材料

在外墙外保温体系中,在接缝处、边角部,还要使用一些零配件与辅助材料,如墙角、端头、角部使用的边角配件和螺栓、销钉以及密封膏等(如丁基橡胶、硅膏等),根据各个体系的不同做法选用。

2 外墙保温工程实例分析

2.1 工程概况

本工程为天泰时代◦印象小区,位于山东省青岛市,气候特征为温带季风气候,冬季最冷月平均气温为-5℃,夏季最热月平均气温为26℃。小区中1号楼为地下1层,地上18层钢筋混凝土剪力墙小高层,填充墙均为180厚轻质加气混凝土砌块墙。外墙保温设计采用TH硬泡聚氨酯喷涂外保温。硬泡聚氨酯保温材料的主要特点是:硬泡聚氨酯由于材料原因,保温效果远远好于其他保温材料;达到相同的保温效果,所需的材料厚度较小,系统的重量比较轻;因为不需要挂件固定,特别适用于填充墙的保温。

2.2 工程材料

本工程外保温系统采用的主要材料有:TH建筑用界面处理剂、现喷硬聚氨酯、界面砂浆、TH聚合物砂浆、TH涂料耐碱玻纤网格布、抗裂砂浆、水泥、石英砂,其主要技术指标及储运要求如下。

表1 TH建筑用界面处理剂主要技术指标 MPa

2.2.1 TH建筑用界面处理剂

主要技术指标:应符合DBJ/T 01-40-98建筑用界面处理剂应用技术规程规定要求(见表1)。

储运要求:5℃～30℃条件下贮运,贮藏期为6个月,防晒,按非危险品办理运输。

2.2.2 现喷硬聚氨酯技术性能指标

现喷硬聚氨酯技术性能指标见表2。

表2 现喷硬聚氨酯技术性能指标

2.2.3 界面砂浆技术性能指标

界面砂浆技术性能指标见表3。

表3 界面砂浆技术性能指标 MPa

2.2.4 TH聚合物砂浆抗裂性剂

TH聚合物砂浆抗裂性剂性能指标见表4。

表4 TH聚合物砂浆抗裂性剂性能指标

存运条件:5℃～30℃下贮存,贮存期6个月,防晒,可按非危险品办理运输。

2.2.5 TH涂料耐碱玻纤网格布

TH涂料耐碱玻纤网格布主要性能指标一见表5。

表5 TH涂料耐碱玻纤网格布主要性能指标一

存运条件:贮存应立码,不宜平堆,通风干燥条件贮运12个月,100 m/卷,可按非危险品办理运输,运输中防滑、折、损坏。

2.2.6 抗裂砂浆保护层

表6 TH涂料耐碱玻纤网格布主要性能指标二

TH涂料耐碱玻纤网格布主要性能指标二见表6。

2.2.7 水泥

强度等级32.5普通硅酸盐水泥,水泥性能存运符合GB 175-9*9硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥的要求。

2.2.8 石英砂

应符合JGJ 92普通混凝土砂质量标准及检验方法细度模数的规定,含泥量少于3%,粒径 2mm～3mm。

2.3 材料配置

2.3.1 TH建筑用界面处理砂浆的配制

TH建筑用界面处理剂∶中砂∶水泥按照1∶1∶1重量比,用砂浆搅拌机或手提搅拌器搅拌均匀。

2.3.2 TH聚合物砂浆的配置

先开机,将32.5号水泥300 kg倒入砂浆搅拌机内,然后倒入石英砂450 kg搅拌3 min～5 min后,再倒入搅拌3 min,搅拌均匀后倒出。该浆料应随搅随用,在1 h内用完,严禁人工搅拌。

2.3.3 TH抗裂砂浆的配置

TH抗裂砂浆:32.5号水泥300 kg,石英砂250 kg,胶140 kg,用砂浆搅拌机搅拌后,用手提搅拌器搅拌均匀。配置抗裂砂浆加料次序,应先加入水泥、石英砂、胶搅拌均匀 3 min后倒出。抗裂砂浆不得任意加水,应在1 h内用完。

2.3.4 TH抗裂柔性腻子的配置

TH抗裂柔性腻子胶∶32.5硅酸盐水泥=1∶0.5(重量比)用手提搅拌器搅拌均匀后使用,保证在1 h内用完。

2.4 施工工艺流程

工序流程:基层墙体验收→施工保护措施→复测基层平整度→喷涂16厚TH硬泡聚氨酯保温浆料→保温层验收→抹聚合物砂浆和随即抹压涂塑耐碱玻纤维网格布→聚合物防护层验收→刮抗裂柔性耐水腻子→面层装饰层施工与验收。

2.4.1 施工准备

做好施工保护措施,喷涂聚氨酯污染工作面,影响现场文明施工。聚氨酯A,B料应有好的保护防止包装破坏。对在楼及搅拌棚周围存放的材料,用苫布或细目安全网覆盖。对门框在小推车的高度包裹铁皮,防止门框破坏。

2.4.2 保温施工作业的前提

外墙内侧面基层的垂直度和平整度应符合现行国家施工及验收规范要求并经验收符合下列要求:1)施工用脚手架必须搭设牢固方可施工;2)主体结构的各种接缝应提前做好处理;3)作业时环境温度不应低于5℃;4)施工时遗留在墙上的施工洞口,废钢筋应提前处理完毕;5)墙面的暗线、线盒、预埋件应提前安装完毕,并应考虑到保温层厚度的影响。

2.4.3 保温及其配套材料进入现场复检要求

材料进入现场应复检的内容:1)材料的合格证、检测报告是否齐全,是否与所送材料配套。2)抽检材料单位的重量体积与合格证标明是否在合理误差范围内;检查包装有无破损;检查材料是否在有效期限内。

2.4.4 基层处理

墙面应清理干净、清洗油渍、清扫浮灰等;旧墙面松动、风化部分应剔除干净;墙表面凸起物不小于10mm时应剔除。

2.4.5 界面处理

界面拉毛用磙子滚、扫把拉、木抹子拔都可以,但在配合比上应作调整,控制水泥与砂子的比例为1∶1,合理调整界面剂用量。拉毛不宜太厚,但必须保证所有的混凝土墙面都做到毛面处理。

2.4.6 调垂直、套方、弹控制线、做灰饼

弹出厚度控制线,做厚度灰饼,间隔小于2 m,两灰饼之间拉通线,补充灰饼,使灰饼之间的距离(横、竖、斜向)小于2 m,根据垂直控制通线做垂直方向灰饼。测量灰饼厚度,并作记录,计算出超厚面积工程量。灰饼可用废聚苯板裁成5cm×5cm粘贴,用水泥或其他干缩变形小的粘结材料粘结。

2.4.7 抹聚合物砂浆抗裂砂浆料

在保温浆料和抗裂砂浆配置时间,搅拌需专人专职进行,以保证搅拌时间和加胶水量的准确。在施工现场搅拌质量可以通过观察其可操作性、抗滑坠性、膏料状态以及其湿度、密度等方面判断。每次抹灰厚度2mm左右。

2.4.8 抹面聚合物砂浆

面层抹灰时,其平整度偏差不应大于4mm,不能太厚,以2mm～3mm为宜,保温面层抹灰时,用杠尺靠平,用抹子局部修补平整;待抹完保温面层后,用抹子再赶抹墙面,用托线尺检测后达到验收标准。

聚氨酯保温层施工的几个注意事项:1)做好成品保护,防止喷涂聚氨酯污染;2)在施工喷涂后应清理干净楼地面,做好清扫污染部位的工作,严禁遗漏;3)门窗边框与墙体连接应预留出保温层的厚度,缝隙应分层填塞密实,并做好门窗表面的保护。窗户经验收合格后方可进行聚合物砂浆抹灰施工,抹灰厚度包裹住窗框宜为10mm,注意保温层到窗框内侧的距离一致(见图1)。

2.4.9 划分格线、门、窗滴水槽

在施工完成后,根据设计要求弹出滴水槽控制线,用壁纸刀沿线划开设定的凹槽,槽深15mm左右,用抗裂砂浆填满凹槽,将滴水槽嵌入凹槽与抗裂砂浆粘结牢固,收去两侧沿口浮浆,滴水槽应镶嵌牢固、水平。

2.4.10 聚合物施工

待聚氨酯保温层完成,经施工质量验收合格以后,即可进行聚合物砂浆抗裂层施工。

1)耐碱网格布长度不大于3 m,尺寸事先裁好,网格布包边应裁掉。2)抹聚合物砂浆时,厚度应控制在2mm～3mm,抹完一定宽度应立即用铁抹子压入另一侧,严禁干搭。阴脚处耐碱网格布要压槎搭接,其宽度不小于50mm;阳角处也应压槎搭接,其宽度不小于200mm。网格铺贴要平整,无褶皱,砂浆饱满度达到100%,同时要抹平、找平,保持阴阳角处的方正和垂直度。3)首层墙面应铺贴双层耐碱网格布,第一层应铺贴加强型网格布,铺贴方法与上述方法相同,铺贴加强型网格布时,网布与网布之间采用对接方法,然后进行第二层普通网格布铺贴,铺贴方法如前所述,两层网格布之间抗裂砂浆应饱满,严禁干贴。4)聚合物砂浆抹完后,严禁在此层面上抹普通水泥砂浆腰线、口套线或刮涂刚性腻子,如:水泥腻子、石膏腻子。5)聚合物施工注意事项:a.在聚合物施工前,应在窗框与保温层之间放一预制长条薄板。其尺寸为厚3mm、宽5mm,待聚合物施工完后取出,留做窗户注胶用。b.聚合物的平整度控制首先要求保温层的平整度达到标准,达不到平整质量要求应事先用保温浆料找平;窗角、阴阳角等部位的加强网络布应用TH聚合物砂浆贴好,接着连续施工大墙面,掌握先施工细部,后施工整体,整片的耐碱网格布压住分散的加强型耐碱网格布的原则;在耐碱网格布搭接时,应将底层耐碱网格布压入抗裂砂浆,后随即压入聚合物砂浆和面层耐碱网格布。施工作业面上应准备一些未拌和的抗裂剂料,在耐碱网格布无法压入聚合物砂浆时,可用扫把等工具在墙面上抛洒一些聚合物料,使其湿润,并使聚合物砂浆不粘抹子,随抛随抹。

2.5 质量验收

2.5.1 施工检测控制点

1)基层处理。要求墙面清洗干净,无浮土,无油渍、空鼓及松动,风化部分剔掉,界面拉毛均匀,粘结牢靠。2)TH聚合物每遍的厚度控制(≤3mm)与平整度控制。要求达到设计厚度,无空鼓、无开裂、无脱落,墙面平整,阴阳角、门窗洞孔垂直、方正。3)聚合物的厚度控制。抗裂砂浆厚度为3mm～4mm,墙面无明显接槎、无明显抹痕,墙面平整,门窗洞口、阴阳角垂直、方正。

2.5.2 应用TH硬泡聚氨酯喷涂外保温应用效果

1)保温效果。通过对比同类建筑物,冬季在不采暖的条件下,室内平均温度在10℃左右,比不采用保温技术的建筑物高5℃～8℃。冬季采暖条件下,室内温度在23℃左右,而同类不采用保温技术的建筑物,室内温度在18℃左右,保温效果比较明显。2)外墙裂缝控制效果,通过近3年的观察,外墙裂缝控制较好,墙面无明显裂纹,通过调查物业公司,用户没有反应有墙面渗漏现象。

3 结语

建筑节能政策的推动急需节能手段与工具上的大力配合与支持,在外墙外保温施工技术与产品方面,亟待开发符合国内建筑结构特点的、符合中国国情的成套技术。发展外墙外保温高效技术,不仅可使居住建筑的热环境得到明显改善,而且可以使建筑空调和采暖能耗有明显降低,保证在人民居住舒适水平提高的基础上,建筑能耗不进一步提高。为建筑节能实现跨越式发展创造条件。因此,大力发展外墙外保温技术势在必行。

我国外墙外保温技术的发展,必将是多种技术互相学习、相互渗透、彼此竞争和共同提高的过程;也是企业在竞争中不断壮大、不断淘汰和逐步实现外墙外保温产业规模化的过程。亟待进一步加强外墙外保温技术与产品的开发研究,开发符合国内建筑结构特点的、符合中国国情的外墙外保温成套技术,实现外墙外保温技术的高性能化及产业的规模化。既要在建筑节能水平上赶超世界先进国家,又要适应中国特色的建筑市场,促进外墙外保温技术在中国更好更快的发展。

[1] 武晓亮,胡艳艳.多层砖混住宅外墙外保温施工技术[J].山西建筑,2005,31(1):93-94.

[2] 籍存德.夏热冬暖地区办公建筑节能设计探讨[J].建筑科学,2006(12):65-68.

[3] 郝天明.北方地区建筑节能设计浅谈[J].新疆农垦经济,2005(8):124-125.

[4] 张 东.高层住宅现浇混凝土外墙外保温施工[J].科技情报开发与经济,2000(6):86-87.

[5] 毕 波,赵 辉.外墙外保温施工工艺的研究[J].施工技术,2001(8):5-6.

[6] 凌小平,柳征华.EPS板粘贴外墙外保温施工及裂缝防治措施[J].工程质量,2005(1):39-41.

[7] 任建民,李劲遐.EPS板粘贴外墙外保温施工新技术[J].设计与施工,2006(6):54-55.

[8] 李 谦,滑云龙.聚苯板外墙外保温施工[J].住宅科技,2004(10):69-71.

[9] 张德信.建筑保温隔热材料[M].北京:化学工业出版社,2006:18-20.

[10] 崔启峰.高层节能住宅外墙外保温施工浅谈[J].节能,2001(6):86-87.

[11] 高永亮.粘贴EPS板外墙外保温的施工质量通病与防治[J].工程质量,2003(10):45-46.