建筑外墙保温体系的成熟度研究

摘要：保温材料在建筑保温节能工程上的应用与实践中，已取得了很多成果，同时也面临一些课题，本文对现今主要使用的外墙保温体系的成熟度进行比较，并总结了外墙保温体系的成熟度关键，对今后外墙保温体系的发展进行预测和展望

关键词：成熟度：建筑外墙保温体系的技术、经济性能的成熟程度

外墙外保温体系：由基层、界面层（粘接界面砂浆）、保温层、抹面层和装饰面层组成

基层：外保温系统所依附的外墙

保温层：由保温材料组成，在外保温系统中起保温作用的构造层

抹面层：抹在保温层上的防水抗裂及抗冲击性的预拌砂浆构造层，中间夹有增强层，抹面层分薄抹面层和厚抹面层

饰面层：外保温体系外装饰层

冷桥：蒸压加气混凝土砌块外墙自保温体系中外圈梁、构造柱、外墙框架梁、柱、板

中图分类号：TU111.4+1 文献标识码：A 文章编号：

一、建筑外墙保温体系成熟度研究的必要性

建筑节能减排是国家的一项长期性的强制性推广政策，住建部已把外保温作为重点发展项目，当前建筑外保温体系所采用的构造做法又是保证节能的重大技术手段，建筑外墙外保温与外墙装饰是融为一体的，外装修如出质量问题，再重做就很难，费用也会很高，而且一旦保温层出现脱落，整个外装修也就随之毁掉。而很多质量问题是由于该体系不成熟导致的，本文主要对外墙外保温体系的技术应用成熟程度现状进行探讨。

二、外墙外保温的应用与技术现状

外墙外保温系统在北京地区的研究与应用比其它地区开展的早些，无论发展规模与技术水平都处于国内领先水平，现已在天津、河北、东北三省、山东、山西、内蒙古、甘肃、宁夏等多个冬寒和严寒地区省市的建筑上广泛应用，但是近年来其发展中遇到一些质量、防火安全问题，如北京某高层外墙面砖在负风压作用下大面积脱落、外墙抹灰保护层开裂导致保温板脱落、个别工程出现保护层开裂雨水通过裂缝渗到外墙内表面等问题、北京央视新馆辅楼火灾、沈阳宾馆火灾等，这些问题若不及时加以控制，将会对在我国外保温市场造成不良影响，也正是这些质量安全问题促使整个外墙保温体系出现变革，目前依照国务院【2011】46号文、国家住建部和公安部【2009】46号文、住建部【2012】16号文 等文件要求严禁使用易燃材料，限制使用可燃材料的使用范围，积极推行不燃材料、难燃材料的原则。目前主流产品体系基本上都是A级不燃外墙保温体系。

三、外墙外保温体系的构造组成及成熟度的内容

外墙外保温系统基本构造组成

本文所指的外墙外保温体系成熟度指整个体系满足功能基本要求的程度，主要体现在以下几点：

1、一定长期反复的承受荷载、抗疲劳等能力和稳定性能 （抗冲击、抗冻融、抗压、抗拉强度等）

系统应能承受自重而不产生变形。系统应能具备一定的主体结构变形的能力，既主体结构的正常变形应不致造成系统中裂缝的形成和脱胶。系统应能抵抗由于温度变化而产生的变形 ，系统应具备由风力造成的压力、吸力和振动。并具备一定的安全储备。

2、防火的能力（要求不燃材料A级）：遇到大火和高温不会产生任何有毒气体和燃烧。

3、防（憎）水能力（吸水率）

外墙保温体系应不会被雨水、雪损坏，并具备一定的防渗能力，并且外墙体系具备防止内表面和层间结露的能力，表面结露问题通常会因有保温层而缓解。，这些能力均体现在该保温体系的吸水性、不透水性、抗冲击性、水蒸气渗透性、保温性能等技术参数上。

4、安全性：

虽然外墙保温体系不作为传统意义上的承重结构系统，但对其力学性能和稳定性仍然提出了要求，系统应能在正常荷载如系统自重、温度、湿度、收缩以及主体结构位移和风力（吸力）、震动等引起的联合应力作用下应保持稳定性。

5、隔声要求：外墙体系满足阻尼外界所有声波的功能。以满足建筑内部安静的环境。

6、节能保温：整个体系必须满足此项要求，减少了采暖和空调的能耗。锚栓使用断热型锚栓，为了对节能性能作出量化描述：特对系统中的保温材料特性做出规定：导热系数/热阻、水蒸气渗透性能、吸水性。

7、耐久性能：

系统耐久性：整个系统寿命应在25年内在温度、湿度、和收缩作用下是稳定的。

部件耐久性：在正常使用条件下和为保证系统质量而进行的维修条件下，所有系统组成部件在整个寿命期内均应保证其特性。应表现出稳定的物理化学特性。所有材料应该是天然耐腐蚀或处理成耐腐蚀的，这涉及到耐碱玻璃纤维布、金属网、金属固定锚栓等。所有部件材料是相容的，既组成外墙保温体系的基层、界面层（粘接界面砂浆）、保温层、抹面层和装饰面层组成材料之间应该是相容。

8、稳定的质量和经济性

外墙保温体系一定具备可操作性和可施工性，具备可以接受的合理造价，并且具备稳定工程质量和成熟工艺，还要经得起时间和工程实践的检验。

我们认为只有满足上述八条基本要求，外墙外保温体系成熟度才能是真正满足市场需求的，也才能真正的在外墙节能市场存活下来。

四、现今主要使用的建筑外墙体外保温体系

1、A级无机纤维（岩棉、玻璃棉）复合保温板外墙外保温

2、泡沫水泥保温板外墙外保温体系

3、真空绝热板外墙外保温体系

4、泡沫玻璃板外墙保温体系

5、蒸压加气混凝土砌块自保温体系

特别值得说明的是上述1-4外墙体系均是其中的保温层材料不一样，但其体系构造组成仍然按照基层、界面层（粘接界面砂浆）、保温层、抹面层和装饰面层组成，一般是将钢筋混凝土剪力墙外墙作为基层，第5种蒸压加气混凝土砌块自保温体蒸压加气混凝土砌块自保温体主要用于框架结构外维护墙，同时兼有基层和保温层的作用，材料主要使用B04 、B05级加气块砌筑（同时加气块强度级别应大于等于3.5Mpa）,自保温外墙冷桥部分局部使用1-4种外墙保温体系之一.其他如B1级有机板外墙外保温体系、无机轻骨料砂浆外保温体系、无机粒状棉板外墙外保温系统、复合保温混凝土砌块及无机纤维喷涂保温外墙体系笔者认为市场占用率较小，成熟度还有待进一步提高，所以没有列入本文研究对比范围。

五、上述五种建筑外墙体外保温体系的成熟度比较

（一）外墙外保温体系保温层的技术参数比较

上文已经提到体系的承受荷载、抗疲劳等能力和稳定性能 （抗冲击、抗冻融、抗压、抗拉强度等）防火的能力、防（憎）水能力、节能保温、耐久性、经济性能等体系技术要求是建筑外墙体外保温体系的成熟度的体现评价内容，而外保温体系核心的关键是保温层，下面就保温层使用的保温材料性能进行比较：

保温层的固定：主要有粘锚法和机械锚固法，粘接砂浆粘接面积不小于50%，高于50米以上的建筑锚栓不应少于6个每平米。从上述表中可以看出外墙自保温体系和泡沫水泥外保温板体系因价格低廉、可施工性好被广泛应用。

（六）关于外墙外保温体系的其他构造层做法说明

基层:主要是钢筋混凝土剪力墙和框架结构的自保温填充外墙，基层必须保证一定的强度、刚度和稳定性，是整个外墙保温体系的平台

界面层 ：是基层与保温层结合的界面砂浆，一般与保温层先粘接，外墙保温系统经过大型耐候性试验实测为220KN/M2，按照规范要求应不小于100KN/M2，在考虑了系统所有材料自重、风荷载及地震作用下，其组合荷载为3KN/M2

抹面层：先用抗裂砂浆抹2-3毫米，然后铺网，外墙饰面层为涂料时采用玻纤网，外墙饰面层为面砖时采用镀锌钢丝网，钢丝网固定采用膨胀螺栓，一般每平方米不少于4枚，然后再在其上抹抗裂砂浆，充分发玻纤网镀锌钢丝网对抹面层的抗裂增强作用，同时抹面层防水、防火、不熔结、不收缩的优点，通过膨胀螺栓、镀锌钢丝网或玻纤网、砂浆等将饰面层负荷的作用力传递到稳定的基层墙体上，同时对保温层进行了隔离保护，由于镀锌钢丝网或玻纤网与抗裂砂浆有良好的握裹力，增强了水平垂直方向的抗拉能力。

饰面层：饰面材料主要是外墙涂料和饰面砖，其中面砖的自身重量应不大于20KG/M2，表面面积不大于190平方厘米，厚度不大于8毫米，在北京地区应吸水率在3-6%，耐冻融40次冻融循环，应带有燕尾槽的产品并不得带有脱摸剂，粘接砂浆应具备高的粘接强度，好的柔韧性，压折比应小于3，面砖勾缝剂应耐水、耐候(耐冻融30次)、高粘结性不小于0.6MPa.和抗裂性，从而采用柔韧性变形量逐层渐变的无空腔构造和可靠的固定加强措施，可适应外墙面砖在温度变形时形成的内应力，避免了保温体系的面层面砖变形较大而引起面砖脱落。整个系统防火等级高、呼吸性好、透气性强，这种状态会有效的消解和释放热应力、火、水及水蒸气、风压、地震、温度变化等外界作用效应，从而保证整个外墙保温体系具备较为安全的状态。饰面砖的外墙保温体系应按照JGJ144-2004标准规定进行耐候、耐风压等大型试验。保温体系使用年限不少于25年,外墙饰面砖外保温体系保证其成熟度实现的技术关键是合格的粘接砂浆和抹灰厚度,钢丝网必须是热镀锌和不锈钢的,保证不锈,采用较薄的轻质装饰面砖,粘接均匀,勾缝剂必须是防水的.但对于高层建筑外保温粘贴瓷砖是有极大风险的,建议慎重对待,避免伤人事故的发生。

七外墙外保温体系的目前使用情况和将来发展预测

在研究外墙保温体系的成熟度近一年的时间里，我们课题组先后走访了众多外墙保温材料的生产厂家，如北京中科筑诚建材科技有限公司、达诺兴盛新型建筑材料有限公司、金隅星牌建材有限公司、金隅加气混凝土有限责任公司，参加了北京城建科技促进会组织的外墙外保温体系的报告会议，参观了北京、天津在建的众多施工项目及节能改造项目，发现目前使用的外墙体系多为涂料和自保温体系外墙面砖，其中A级无机纤维岩棉外保温板板、A级无机纤维玻璃棉外保温板、A级无机泡沫玻璃外保温板、超薄真空绝热板外保温板（STP VIP）主要用于钢筋混凝土剪力墙、框架结构填充墙的外墙保温体系中，上述保温层的饰面层通常采用薄抹灰外墙涂料，而自保温外墙体系（B05加气块）、泡沫水泥外保温板体系主要用于框架结构外墙保温体系中，其中泡沫水泥外保温板体也可用于框架剪力墙外墙保温体系中，课题组曾参观北京一高层在建项目使用，由于保温厚度高达120毫米，每块板使用两个涨管螺栓固定。由于加气块自保温体系和泡沫水泥外保温板体系的可施工性及与水泥基材料结合好的优点，被广泛使用在外墙饰面层为饰面砖的外墙保温体系中。

外墙保温体系实际是由两个分体系构成，既基层、粘接层、保温层构成一个独立的体系，抹面层（含钢板网等加强层）、饰面层构成一个独立体系，这两个独立体系互相依存共同工作，目前来看这两个独立的体系有逐步向整体式工业化方向发展的趋势，既两个独立体系合并为一个体系在工厂里进行定单式预制，运到现场进行整体组装。通过工业化技术提高弥补外墙外保温体系的人工技术操作质量的不足并提高工序效率。我们坚信在不久的将来外墙保温体系会向着标准化、绿色环保化、工业化、智能化和定单式生产预制件的方向发展，也给民用建筑外墙施工带来新的变革。