鋼結構建筑樹立城市新坐標　外墻保溫全解析

　　【中國幕墻網 08月05日消息 】隨著對節約能源與保護環境的要求的不斷提高，建筑維護結構的保溫技術也在日益加強，尤其是外墻保溫技術得到了長足的發展，并成為我國一項重要的建筑節能技術。目前，在建筑中常使用的外墻保溫主要有內保溫、外保溫、內外混合保溫等方法，然而，在不同的保溫方法施工過程中，也出現了各種各樣的質量問題，本文意在通過對上述三種保溫方法產生的問題進行分析，從而對工程中的質量問題起到預防的作用。

　　一、外墻內保溫
　　外墻內保溫就是外墻的內側使用苯板、保溫砂漿等保溫材料，從而使建筑達到保溫節能作用的施工方法。該施工方法具有施工方便，對建筑外墻垂直度要求不高，施工進度快等優點。近年來，在工程上也經常的被采用。然而，外墻內保溫所帶來的質量問題也隨之而來。

　　外墻內保溫的一個明顯的缺陷就是：結構冷（熱）橋的存在使局部溫差過大導致產生結露現象。由于內保溫保護的位置僅僅在建筑的內墻及梁內側，內墻及板對應的外墻部分得不到保溫材料的保護，因此，在此部分形成冷（熱）橋，冬天室內的墻體溫度與室內墻角（保溫墻體與不保溫板交角處）溫度差約在10℃左右，與室內的溫度差可達到15℃以上，一旦室內的濕度條件適合，在此處即可形成結露現象。而結露水的浸漬或凍融及易造成保溫隔熱墻面發霉、開裂。

　　另外，在冬季采暖、夏季制冷的建筑中，室內溫度隨晝夜和季節的變化幅度通常不大（約10℃左右），這種溫度變化引起建筑物內墻和樓板的線性變形和體積變化也不大。但是，外墻和屋面受室外溫度和太陽輻射熱的作用而引起的溫度變化幅度較大。當室外溫度低于室內溫度時，外墻收縮的幅度比內保溫隔熱體系的速度快，當室外溫度高于室內氣溫時，外墻膨脹的速度高于內保溫隔熱體系，這種反復形變使內保溫隔熱體系始終處于一種不穩定的墻體基礎上，在這種形變應力反復作用下不僅是外墻易遭受溫差應力的破壞也易造成內保溫隔熱體系的空鼓開裂。

　　二、內外混合保溫
　　內外混合保溫，是在施工中，外保溫施工操作方便的部位采用外保溫，外保溫施工操作不方便的部位作內保溫，從而對建筑保溫的施工方法。

　　從施工操作上看，混合保溫可以提高施工速度，對外墻內保溫不能保護到的內墻、板同外墻交接處的冷（熱）橋部分進行有效的保護，從而使建筑處于保溫中。然而，混合保溫對建筑結構卻存在著嚴重的損害。外保溫做法部位使建筑物的結構墻體主要受室內溫度的影響，溫度變化相對較小，因而墻體處于相對穩定的溫度場內，產生的溫差變形應力也相對較小；內保溫做法部位使建筑物的結構墻體主要受室外環境溫度的影響，室外溫度波動較大，因而墻體處于相對不穩定的溫度場內，產生的溫差變形應力相對較大。局部外保溫、局部內保溫混合使用的保溫方式，使整個建筑物外墻主體的不同部位產生不同的形變速度和形變尺寸，建筑結構處于更加不穩定的環境中，經年溫差結構形變產生裂縫，從而縮短整個建筑的壽命。

　　工程保溫做法中采用內外保溫混合使用的做法是不合理的，比作內保溫的危害更大。

　　三、外墻外保溫
　　外墻外保溫，是將保溫隔熱體系置于外墻外側，使建筑達到保溫的施工方法。由于外保溫是將保溫隔熱體系置于外墻外側，從而使主體結構所受溫差作用大幅度下降，溫度變形減小，對結構墻體起到保護作用并可有效阻斷冷（熱）橋，有利于結構壽命的延長。因此從有利于結構穩定性方面來說，外保溫隔熱具有明顯的優勢，在可選擇的情況下應首選外保溫隔熱。

　　然而，由于外保溫隔熱體系被置于外墻外側，直接承受來自自然界的各種因素影響，因此對外墻外保溫體系提出了更高的要求。就太陽輻射及環境溫度變化對其影響來說，至于保溫層之上的抗裂防護層只有3mm~20mm，且保溫材料具有較大的熱阻，因此在的熱量相同的情況下，外保溫抗裂保護層溫度變化速度比無保溫情況下主體外傾溫度變化速度提高8~30倍。因此抗裂防護層的柔韌性和耐候性對外保溫體系的抗裂性能起著關鍵的作用。1、聚苯板薄摸灰外保溫隔熱構造設計存在的不足：

　　這類外保溫隔熱通常采用粘貼的法國那時固定在墻體的外側，然后再保溫板上抹抹面砂漿并將增強網鋪壓在抹面砂漿中，目前，此類做法很常見，然而出現裂縫的也非常多。

　　從抗裂保護層受熱應力的因素上看，該體系聚苯板保溫層僅是3mm的抗裂砂漿復合網格布，膨脹聚苯板的導熱系數為0.042W（m.K），而抗裂砂漿的導熱系數為0.932W（m.K），兩材料的導熱系數相差22倍。由于聚苯板保溫隔熱層熱阻很大從而使保護層的熱量不易通過傳導擴散，因此當受太陽直射時熱量積聚在抗裂砂漿層，其表面溫度將高達50℃（大連地區），遇突然降雨將溫則溫度會降至15℃左右，溫差可達35℃，這樣的溫差變化以及受晝夜和季節室外氣溫的影響，對抹灰砂漿的柔韌性合網格布的耐久性提出了相當高的要求。另外一個應該考慮的因素是當聚苯板的溫度超過70℃時，聚苯板會產生不可逆熱收縮變形，造成較為嚴重的開裂變形，這種情況在高溫干燥地區更為明顯。

　　2、水泥砂漿厚抹灰鋼絲網架保溫板外保溫隔熱構造設計存在的不足：

　　這類外保溫隔熱通常采用帶有鋼絲網架的聚苯板作為主體保溫隔熱材料，分為鋼絲網穿透聚苯板何不穿透聚苯板兩種類型。鋼絲網穿透軍苯板的鋼絲網架聚苯板施工時通過預先澆混凝土整體一次性澆筑固定在基層墻體上，不穿透聚苯板的采用機械錨固的方式固定在基層墻體上，面層均采用20mm~30mm的普通砂漿找平。由于該類體系采用厚抹灰水泥砂漿做法，開裂現象比較普遍，原因如下：

　　（1）普通水泥砂漿自身易產生各種收縮變形，并且存在強度增長周期短、體積收縮周期長的矛盾，在約束條件下，當體積收縮形成的拉應力超過水泥砂漿的抗拉強度時，就會出現裂縫。

　　處于保溫層保護下的主體結構受溫度變形影響較小，而20~30mm的找平砂漿處于熱阻很大的聚苯板的外側，因策受環境溫度影響而產生較大變形。聚苯板兩側的水泥材質受環境溫差影響而產生較大相對變形差，引起開裂。

　　另外由于保溫隔熱板平整度很難控制，會造成找平抹灰厚度的不均，造成局部收縮和溫差應力不均從而引起裂縫。

　　（2）配筋不合理引起裂縫：

　　鋼絲網架在在水泥砂漿中的位置相當于單面配筋方式，，且靠近保溫隔熱層。在正負風壓、熱脹冷縮、干縮濕漲及地政等作用都是雙向或多向。該種方式的配筋對靠近外墻飾面應力的分散作用很有限，起不到應有的抗裂作用。

　　對抵抗和分散網孔對角線方向的應力左用有限。從而易產生沿四角網對角線方向的裂縫，另外，四角鋼網的十字交叉處水泥砂漿不易完全充分握裹，使水泥砂漿與鋼網不能成為共同受力。

　　（3）不完全外保溫引起的裂縫：

　　在外墻保溫中，我們經常注重整體墻面的保溫，然而卻忽略了女兒墻、雨篷、老虎窗、凸窗、外陽臺等部位的保溫，而使此部分出現開裂或者降低使用壽命。

　　保溫層與其他材料的材質變換處，因為保溫層與其他材料的材質的密度相差過大，這就決定了材質間的彈性模量和線性膨脹系數也不相同，在溫度應力作用下的變形也不同，極容易在這些部位產生面層的裂縫。同時還應該考慮防水處理，防止水分侵入到保溫體系內，避免因凍漲作用而導致體系的破壞，影響體系的正常使用壽命和體系的耐久性。

　　3、無網聚苯板外保溫外飾面粘貼面磚的缺陷：

　　從構造設計上看，直接在玻纖網布復合抹灰砂漿的無網聚苯板外保溫外面粘貼面磚是不合理的。一方面，從受力狀況看，應用于外保溫的聚苯板的通常采用點粘法，粘結面積35%左右，而聚苯板本身具有受力變形的特性，由聚苯板直接承受面磚飾面層（包括粘結砂漿）荷載，必然會發生徐變，短期或許不會發生嚴重事故，但長期的變形將導致受力的失衡從而引發開裂甚至脫落。另一方面，從抗風壓性上看，粘貼聚苯板外保溫體系存在空腔，抗風壓尤其是抗負風壓的性能差，會出現在刮大風時聚苯板刮落事件。第三，從防火性能上看，體系本身就存在整體連通的空氣層，火災是很快形成“引火通道”是火災迅速蔓延。聚苯板外墻外保溫體系在高溫輻射下很快收縮、熔結，在明火狀態下燃燒，即在火災發生時，聚苯板外墻外保溫體系將很快遭到破壞。從這個意義上說，在聚苯板外保溫體系面層粘貼面磚的做法是非常危險的，火災狀態下聚苯板在受熱后嚴重變形，使面磚層喪失依托，引起面磚層整體脫落造成人員傷害。

　　四、外墻保溫的一般做法：

　　以上為外墻保溫在設計、施工等過程中的不當，而造成施工工質量的問題，那么，如何才能使建筑保溫做到既滿足保溫要求，又滿足建筑施工質量要求呢？

　　首先，由于內保溫和混合保溫設計存在缺陷，且無法解決，故不應采用。由于外保溫使建筑結構處于保溫層的保護中，使建筑結構所處溫度環境穩定，有利于建筑結構的保護，增強耐久性。另外，外保溫將建筑在外面包裹，保溫的面積大，更有利于保溫節能。關于外保溫存在墻體開裂的問題，我們可以通過在外保溫材料及施工方法等方面的改進，使之達到規定的施工質量。具體方法如下：

　　1、建筑的外保溫應該是整個建筑全部的外保溫。上面我們曾講過，由于不完全外保溫使得建筑的女兒墻、雨篷等構件出現裂縫，因此，為避免裂縫的產生，我們應該對建筑進行全面的保溫，包括女兒墻、雨篷等構件，具體作法可參照華北標88JZ13。

　　外墻外保溫開裂的主要原因是因為保溫材料與外裝飾材料的線膨脹系數不同產生的，我們預防裂縫的原理是：通過減小建筑結構外保溫材料同外裝飾找平砂漿、外飾面等材料的線膨脹系數比，是材料之間產生逐層漸變，柔性釋放應力，以起到預防裂縫的作用。

　　2、保溫材料的選擇：

　　1）現施工的建筑中，保溫材料的使用以擠密苯板、聚苯板、聚苯顆粒保溫材料為主。擠密苯板具有密度大，導熱系數小等優點，它的導熱系數為0.029W（m.K），而抗裂砂漿的導熱系數為0.93W（m.K），兩種材料的導熱系數相差32倍，而聚苯板的導熱系數為0.042W（m.K），同抗裂砂漿相差22倍，因此擠密苯板與聚苯板相比，抗裂能力弱于聚苯板。一聚苯顆粒為主要原料的保溫隔熱材料由膠粉料和膠粉聚苯顆粒做成，膠粉材料作為聚苯顆粒的粘結材料一般采用熟石灰粉—粉煤灰—硅粉—水泥為主要成分的無機膠凝體系，該類材料的導熱系數一般為0.06W（m.K），與抗裂砂漿相比相差16倍。該種材料與擠密苯板和聚苯板相比，導熱系數要小得多，因而能夠緩解熱量在抗裂層的積聚，使體系受溫度驟然變化產生的熱負荷和應力得到較快釋放，提高抗裂成的耐久性。

　　2）增強網的選擇：

　　玻纖網格布作為抗裂保護層軟賠進的關鍵增強材料在外墻外保溫技術中的應用得以快速發展，一方面它能有效的增加保護層的拉伸強度，另一方面由于能有效分散應力，將原本可以產生的款裂縫分散成許多較細裂縫，從而形成抗裂作用。由于保溫層的外保護開裂砂漿為堿性，玻纖網格布的長期耐堿性對抗裂縫就具有了決定性的意義。從耐久性上分析，高耐堿纖維網格布要比無堿網格布和中堿網格布的耐久性好得多，至少能夠滿足25年的使用要求，因此，在增強網的選擇上，建議使用高耐堿的網格布。

　　3）保護層材料的選擇：

　　由于水泥砂漿的強度高、收縮大、柔韌性變形不夠，直接作用在保溫層外面，耐候性差，而引起開裂。為解決這一問題，必須采用專用的抗裂砂漿并輔以合理的增強網，并在砂漿中加入適量的纖維，抗裂砂漿的壓折比小于3。如外飾面為面磚，在水泥抗裂砂漿中也可以加入鋼絲網片光，鋼絲網片孔距不宜過小，也不宜過到，面磚的短邊應至少覆蓋在兩個以上網孔上，鋼絲網應采用防腐好的熱鍍鋅鋼絲網。

　　4）無空腔構造提高體系的穩定性：

　　在采用聚苯板作外保溫的設計中，保溫層主要承受的是重力和風壓，由于聚苯板強度的限制，使保溫層開裂，甚至脫落。為了提高保溫板的強度，應盡可能提高粘結面積，采用無空腔，以滿足抗風壓破壞的要求。

　　建筑外墻保溫是近年來新興的施工方法，由于內保溫、混合保溫等方法在設計中的缺陷，建議采用外保溫，并按照逐層漸變，柔性釋放應力的原則，選擇材料及施工方法，以達到保溫、抗裂的目的。由于外墻保溫體系是一個有機的整體，組成的各相關層協同作用不僅要求柔性漸變，而且應有一定的相容性、協同性，形成一個復合整體。因此，外墻保溫體系應由乙烯材料供應商經質量體系認證和系統材料及體系性能試驗檢驗合格后成套供應，以保證體系材料的匹配性及抗裂技術路線的實施，，并有利于明確外墻保溫體系供應商對外保溫工程質量負責。【完】

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