保温结构一体化发展浅析

刘 宇

(安徽省住房和城乡建设信息中心，安徽 合肥 230091)

1 建筑保温节能存在的主要不足

通过近20年的建筑保温实践，建筑保温存在的问题主要有以下四个方面：

1.1 保温材料性能不高

目前以我省为例，建筑保温类产品就有保温砂浆、保温腻子、反射隔热涂料、聚苯板薄抹灰系统、匀质板薄抹灰系统、珍珠岩板薄抹灰系统、岩棉板薄抹灰系统等，这些产品的热工性能普遍不高，导热系数一般都在0.06 W/(m·k)以上，材料松散，吸水性高，属于不适宜做建筑外保温材料的范畴。因为松散材料吸水性高，与黏接砂浆、耐水腻子等相关材料之间的融合性差，容易导致建筑饰面层开裂，而一旦开裂，松散性材料吸水性能大，在水和温度变化的双重作用下，建筑保温材料与基层墙体的连接作用就被破坏了，这是导致建筑外墙普遍开裂的最主要原因之一。

1.2 建筑保温连接工艺存在安全隐患

当前，我省的建筑保温工程主要是采用黏、锚相结合的施工工艺，以黏为主，以锚为辅。这种工艺是从国外引入的，之所以出现“水土不服”的情况，主要受制于三个原因：一是我们市场上部分黏接砂浆不达标，黏接力不够，承担不了以黏为主的重任；二是黏接面积往往达不到规范的要求，导致黏接力严重不足；三是对锚固的重视不够，锚固钉往往不达标，锚固数量、锚固深度不能满足规范要求。可以说是粘的不好，锚的也不好，这就出现了很多建筑保温材料成片成片地脱落，甚至一栋建筑的山墙上的保温材料全部脱落，如1所示。

图1 保温材料大面积脱落

1.3 建筑保温寿命短，不能满足使用要求

当前，我们采用的建筑保温材料的设计使用寿命仅25年，而居住建筑的设计使用寿命一般为50年。建筑保温材料的寿命与建筑的寿命严重不匹配，当前的制度设计是通过购房前收取房价款的2%～4%作为住房维修基金来应对的。建筑的使用过程中，需要维修的地方有很多，不仅有建筑主体本身，还有一系列的配套设施，据测算即使把全部的维修基金用来给建筑做一次保温，也是远远不够的，至于水、电、气等各种配套设施的维护资金，那就更是没有着落了。表面上看，这是制度设计上的缺陷，但是，也可理解为建筑保温技术发展严重落后，不能满足建筑节能事业的需要。

1.4 管理跟不上，好产品推广力度不够

建设行业的责任就是通过技术管理，来实现建筑建造的，技术管理的好坏直接决定行业发展的水平。当前，仅建筑保温材料就多达十余种，这些保温材料在材料组成、制作工艺、热工性能、耐久性等方面的差异很大，但都是在建筑中被允许使用的产品，行业管理的一项重要职责就是推陈出新，不断地通过技术进步，挖掘科技创新能力，通过工程实践，实现先进、成熟技术大规模应用，将创新能力转化成生产力，进而转化成社会财富。所以，行业的技术推广是行业发展的一项重要促进手段，建设行业主管部门应充分发挥好技术推广职能，让技术推广落到实处，加快优质产品占领市场的速度，加快科技成果转化，当前的推广工作目的性不明确，推广的根本目的没有达到，精准推广更是没有发挥出应有的作用。推广的目的性都丧失了，那么没有目的性的推广对行业发展来说，也就失去了存在的意义。更有甚者，推广不仅不能成为优胜劣汰的手段，反而成了落后产品继续存在的依据。

综上，建筑保温节能工作要在材料上加大研究力度，要在工法上寻求突破，要在行业管理上正确行使推广、引导职能，以促进行业健康发展。

2 建筑保温结构一体化技术、产品特点

近年来，针对传统保温存在的问题，建筑保温结构一体化应运而生。建筑保温结构一体化技术产品，一般有两个组成部分，一部分是用于建筑现浇结构的保温免拆模板，另一部分是用于建筑外围护砌筑部分的自保温砌块。通过山东、河北、内蒙古、山西等地的积极探索和实践，建筑保温结构一体化技术被证明是可行的，产品是优越的，工艺是先进的。近两年，安徽也陆续开始推广保温结构一体化，取得了很好的社会反映。建筑保温结构一体化技术产品的优势主要体现在以下几点：

2.1 产品组材性能稳定

通过这些年来的发展，产品组材基本定型，保温免拆模板的组材是轻质防火保温砂浆、抗裂砂浆、挤塑板。自保温砌块的组材是混凝土和聚苯板。这些材料负责维护功能的材料的力学性能好，负责保温功能的材料的热工性能好，充分利用材料的长处，组合在一起达到了取长补短的效果，有效地控制了吸水率，增强了材料的耐候性能。

2.2 工艺安全可靠

保温结构一体化的工艺模式，不再是建筑“穿衣戴帽”的传统保温黏锚工艺，而是保温与结构相互渗透为一个整体，建筑的保温性能是结构自带的，结构在，保温就在，建筑保温材料没有脱落的安全隐患。

2.3 实现了保温与结构同步施工，同寿命

将传统保温材料25年的使用寿命一下子提高到了50年，从根源上不占用维修基金，在建筑全生命周期内，建筑保温持续发挥作用，实现了社会资源利用率成倍的增长。

2.4 经济性能表现优越

保温结构一体化用材具有普适性，造价低，材料性能安全可靠，实际施工中，降低40%的模板用量(图2)，劳动生产率提高50%以上，节约至少2个月管理成本，施工现场机械租赁成本以及财务成本等直接成本以及间接成本相比传统保温均优势明显。

图2 保温结构一体化施工中的模板使用情况

建筑保温与结构一体化相比传统保温，在材料的稳定性、工艺的先进性，以及材料的热工性能、安全性能、耐久性能、经济性能等方面，均具有优势。

3 保温结构一体化应关注的几个技术重点

3.1 保温免拆模板保温芯材的选择

保温结构一体化体系中，保温免拆模板既要考虑保温所需要的热工性能的要求，同时还要考虑作为模板使用的力学性能要求，以及防火功能的要求，岩棉、聚氨酯等材料力学性能存在不足，板材压缩变形过大，所以在选材上，保温芯材的压缩变形模量要兼顾混凝土的侧压力的影响，抗压强度太大，成本增加，抗压强度太小，板材的变形以及保温模板的力学指标下降，存在施工安全隐患。行业中目前普遍采用挤塑板作为保温芯材，该材料集保温性能好、抗压强度大、阻燃性能优等特点于一身，是保温免拆模板的首选。

3.2 保温免拆模板外侧防护层墙体材料的设计

防护层墙体主要提供防火保护、满足模板力学性能的作用，其厚度一般控制在30 mm，这一厚度的设计主要是基于以下几点考虑：

(1) 根据《建筑设计防火规范》(GB 50016—2014)6.7.3规定，无空腔复合保温结构体，其两侧不燃材料的墙体最小厚度不小于50 mm。防护层墙体在工厂里面复合了30 mm厚，安装完毕后，再用20 mm厚不燃材料(一般为聚合物砂浆)进行加厚处理，加厚的过程也是墙面找平的过程，同时通过掺入防水剂，可一并将外墙防水也做好，一举三得。

(2) 减少材料用量，提高生产效率.人工施工时，保温免拆模板本身也存在一定小幅形变，累积误差通过表面加厚进行处理，避免了材料的浪费。

(3) 减少自重，方便施工，保温免拆模板的面密度一般在25 kg，行业通用尺寸是600 mm×2 900 mm(宽、长)，主要重量就集中在防护层墙体上，厚度增加，现场施工的难度就加大了。

(4) 防护层应进行分层设计，防护层最外层应为5 mm抗裂砂浆(压入耐碱玻纤网布)，这一做法的好处主要是为后续作业提供良好的工作基础，保证保温免拆模板不脱落，也保证找平层和饰面层不脱落。

3.3 自保温砌块防失稳设计

随着建筑节能要求的不断提高，保温层的厚度不断加大，自保温砌块也随之增厚，而建筑设计中的梁柱还是传统的尺寸，势必造成保温砌块的部分悬挑，悬挑部分一旦超过50 mm，即保温砌块的厚度大于250 mm，砌块就存在结构失稳，需要进行安全防护处理，目前主流的做法是加宽梁的截面，这种安全防护处理只考虑了重力失稳，没有考虑地震横向力结构失稳。所以，应将砌块的保温设置采用偏心设计，在满足防火要求的同时，尽可能将保温层外移，确保砌块的质量重心落在安全的范围内。

3.4 自保温砌块的冷热桥处理

自保温砌块，是墙体材料与保温材料的一种组合，为了保证砌块的完整性，往往采用的技术方案是将混凝土等墙体材质制作成带有空腔的空心砌块，在空心中插入保温板，这种做法是传统的做法，优点是砌块稳定性好，生产稳定，尺寸便于控制，但缺点是砌块存在冷热桥，保温材料需要1.2左右的修正系数进行修正，从而造成材料浪费。除了传统的做法外，目前还有保温砌块内外叶设计的，保温板在中心，没有冷热桥，内叶和外叶通过锚栓连接，这种设计对连接锚栓要求较高，原则上不可采用金属锚栓，有防锈能力的金属锚栓价格太高，没有防锈能力的金属锚栓在安全上存在严重隐患。所以，自保温砌块的设计建议是采用有冷热桥的整体设计思路，同时兼顾偏心防失稳的偏心构造。

3.5 不同材料界面的防开裂措施

保温免拆模板与自保温砌块的结合处，应进行防开裂措施的处理，拼缝处应采用抗裂砂浆(压入耐碱玻纤网布)进行加强处理，其宽度一般不小于400 mm。整个外墙找平后，再用防水抗裂砂浆(压入耐碱玻纤网布)做表面保护，然后才可做饰面。

3.6 施 工

保温免拆模板应提前做好安装排版，然后再进行裁剪，裁剪的最小宽度一般不小于100 mm。竖向木方应在板与板的拼缝处放置一道，竖向木方间的距离不大于300 mm。保温砌块原则上不切割，通过图纸优化尽可能减少不规则砌块的用量，对不满足模数的墙长，可将协调尺寸放在墙与墙的交接处。通过芯柱、构造柱等进行加强处理。保温砌块在尺寸协调的部位可用实心砖封堵，外侧凹槽部位可裁剪保温免拆模板进行补缝处理。保温模板施工中出现的边角料可用于屋面保温使用，做到物尽其用，避免浪费。

4 推进建筑保温结构一体化势在必行

工程建设领域是自然科学的一部分，自然科学从认知的角度看，存在选择唯一性的特性。在同一地方，地址、水文、气候等自然条件明确的情况下，建筑类型、功能等建筑条件也明确的情况下，不同建筑保温材料，从原材料的生产、运输、制作、使用、维护、拆除再利用、能耗、资源利用率等方面进行综合比较，在满足建筑使用的前提下，一定有个最为合适的选择，通过比较得到了结果就是自然科学唯一性特性。这是自然科学客观条件决定的。通过上述比较可以看出，在当前国家宏观政策稳定的大背景下，同一区域、同类建筑，建筑保温结构一体化应成为建筑保温行业的唯一性选择，用唯一性原则指导行业的发展才是行业管理的健康有序发展。

5 结束语

工程建设行业历经20余年的高速发展，建筑材料、建筑类型、建筑高度、施工方法等已基本定型，工程建设面临的困难、质量通病的防治措施手段也趋于稳定成熟。在满足工程建设发展的过程中，从经济的角度，可以有所变化，但就工程本身而言，在基础因素稳定的前提下，开展工程建造的唯一性研究具有现实意义。建筑保温相对而言，基础因素更为确定和稳定，面对当前建筑保温大面积脱落，维修基金严重短缺的情况，推广建筑保温结构一体化势在必行，规范建筑保温行业发展，从无序走向有序，将资源、市场空间尽快向唯一性靠拢，才是建筑保温行业健康发展的出路。