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建筑外墙保温技术的利弊有哪些?要如何进行分析?

日期:2021/8/19 Click:630
就太阳辐射及环境温度变化对其影响来说,至于保温层之上的抗裂防护层只有3mm~20mm,且保温材料具有较大的热阻,因此在的热量相同的情况下,外保温抗裂保护层温度变化速度比无保温情况下主体外倾温度变化速度提高8~30倍。
建筑外墙保温技术的优缺点是什么?如何进行分析?请参阅以下介绍。

随着节约能源和环境保护要求的提高,建筑维护结构的保温技术也越来越强化,特别是外墙保温技术发展迅速,成为我国重要的建筑节能技术。目前,在建筑中常使用的外墙保温主要有内保温、外保温、内外混合保温等方法,然而,在不同的保温方法施工过程中,也出现了各种各样的质量问题,本文意在通过对上述三种保温方法产生的问题进行分析,从而对工程中的质量问题起到预防的作用。

一、外墙内保温

外墙内保温是外墙内侧使用苯板、保温砂浆等保温材料,使建筑具有保温节能作用的施工方法。该施工方法具有施工方便、对建筑外墙垂直度要求不高、施工进度快等优点。近年来,工程也经常被采用。但是,外墙内保温带来的质量问题也随之而来。

外墙内保温的明显缺陷之一是结构冷(热)桥的存在使局部温差过大而结露。内保温保护的位置只在建筑物的内壁和梁的内侧,内壁和板对应的外壁部分没有保温材料的保护,因此在这个部分形成冷(热)桥,冬天室内墙壁的温度和室内墙壁的角度(保温墙壁和不保温板的角度)的温度差约为10℃左右,室内的温度差达到15℃以上结露水的浸泡和冻融容易使保温隔热墙面发霉裂开。

另外,在冬季供暖、夏季制冷的建筑物中,室内温度昼夜和季节的变化幅度通常不大(约10℃),这种温度的变化建筑物内壁和地板的线性变形和体积的变化也不大。但是,外墙和屋面受室外温度和太阳辐射热的作用而引起的温度变化幅度较大。当室外温度低于室内温度时,外墙收缩的幅度比内保温隔热体系的速度快,当室外温度高于室内气温时,外墙膨胀的速度高于内保温隔热体系,这种反复形变使内保温隔热体系始终处于一种不稳定的墙体基础上,在这种形变应力反复作用下不仅是外墙易遭受温差应力的破坏也易造成内保温隔热体系的空鼓开裂。

二、内外混合保温

内外混合保温,是在施工中,外保温施工操作方便的部位采用外保温,外保温施工操作不方便的部位作内保温,从而对建筑保温的施工方法。

从施工操作上看,混合保温可以提高施工速度,对外墙内保温不能保护到的内墙、板同外墙交接处的冷(热)桥部分进行有效的保护,从而使建筑处于保温中。但混合保温对建筑结构有严重损害。外部保温方法使建筑物结构墙主要受室内温度的影响,温度变化相对较小,因此墙在相对稳定的温度场内,产生的温差变形应力也相对较小的内部保温方法使建筑物结构墙主要受室外环境温度的影响,室外温度变动较大,墙在相对不稳定的温度场内,产生的温差变形应力相对较大。局部外保温、局部内保温混合使用的保温方式,使整个建筑物外墙主体的不同部位产生不同的变形速度和变形尺寸,建筑结构处于更不稳定的环境中,多年温差结构变形产生裂纹,缩短整个建筑物的寿命。

工程保温做法中采用内外保温混合使用的方法不合理,比内部保温危害大。

三、外墙外保温

外墙外保温,是将保温隔热系统置于外墙外侧,使建筑达到保温的施工方法。外保温将保温隔热系统放置在外墙外侧,大幅度降低主体结构的温差作用,降低温度变形,保护结构墙壁,有效阻断冷(热)桥,有利于延长结构寿命。因此,在有利于结构稳定性方面,外部保温隔热具有明显的优点,在可选的情况下,外部保温隔热应优先。

但由于外保温隔热系统置于外墙外侧,直接受来自自自然界的各种因素影响,对外墙外保温系统提出了更高的要求。对于太阳辐射和环境温度变化的影响,保温层上的抗裂保护层只有3mm~20mm,保温材料有很大的热阻,因此在热量相同的情况下,外保温抗裂保护层的温度变化速度比无保温的情况下,主体的外倾温度变化速度提高了8~30倍。因此,防裂层的柔软性和耐候性对外保温系统的防裂性起着重要的作用。

1、聚苯板薄灰外保温隔热结构设计不足:

这种外保温隔热通常在粘贴的法国固定在墙壁外侧,在保温板上涂抹表面砂浆,在表面砂浆上铺上强化网,现在这种做法很常见

从抗裂保护层受热应力的因素上看,该体系聚苯板保温层仅是3mm的抗裂砂浆复合网格布,膨胀聚苯板的导热系数为0.042W(m.K),而抗裂砂浆的导热系数为0.932W(m.K),两材料的导热系数相差22倍。由于聚苯板保温隔热层热阻很大从而使保护层的热量不易通过传导扩散,因此当受太阳直射时热量积聚在抗裂砂浆层,其表面温度将高达50℃(大连地区),遇突然降雨将温则温度会降至15℃左右,温差可达35℃,这样的温差变化以及受昼夜和季节室外气温的影响,对抹灰砂浆的柔韧性合网格布的耐久性提出了相当高的要求。另外一个应该考虑的因素是当聚苯板的温度超过70℃时,聚苯板会产生不可逆热收缩变形,造成较为严重的开裂变形,这种情况在高温干燥地区更为明显。

2、水泥砂浆厚抹灰钢丝网架保温板外保温隔热构造设计存在的不足:

这类外保温隔热通常采用带有钢丝网架的聚苯板作为主体保温隔热材料,分为钢丝网穿透聚苯板何不穿透聚苯板两种类型。钢丝网通过军苯板的钢丝网架多苯板施工时,预先浇筑混凝土整体一次性浇筑固定在基础墙壁上,不通过多苯板的机械锚固方式固定在基础墙壁上,表层均为20mm~30mm的普通砂浆平整。由于该类体系采用厚抹灰水泥砂浆做法,开裂现象比较普遍,原因如下:

1)普通水泥砂浆自身易产生各种收缩变形,并且存在强度增长周期短、体积收缩周期长的矛盾,在约束条件下,当体积收缩形成的拉应力超过水泥砂浆的抗拉强度时,就会出现裂缝。

处于保温层保护下的主体结构受温度变形影响较小,而20~30mm的找平砂浆处于热阻很大的聚苯板的外侧,因策受环境温度影响而产生较大变形。聚苯板两侧的水泥材质受环境温差影响而产生较大相对变形差,引起开裂。

另外,由于保温隔热板的平坦度难以控制,平整抹灰的厚度不均匀,局部收缩和温差应力不均匀引起裂缝。

2)配筋不合理引起裂缝:

钢丝网架在水泥砂浆中的位置相当于单面配筋方式,接近保温隔热层。正负风压、热膨胀收缩、干缩湿润上升、地政等作用是双向或多向的。该方式的配筋对接近外墙饰面应力的分散作用有限,无法发挥应有的抗裂作用。

四角钢丝网配筋对抗和分散与钢丝网丝网同向的应力有很好的效果,但网孔对角线方向没有筋,对抗和分散网孔对角线方向的应力左用有限。容易发生沿四角网对角线方向的裂缝。另外,四角钢网的十字路口水泥砂浆不能完全包裹,水泥砂浆和钢网不能共同受力。

3)不完全外保温引起的裂缝:

在外墙保温中,我们经常注重整体墙面的保温,然而却忽略了女儿墙、雨篷、老虎窗、凸窗、外阳台等部位的保温,而使此部分出现开裂或者降低使用寿命。

由于保温层与其他材料的材质变化,保温层与其他材料的材质密度差异过大,因此材质之间的弹性模量和线性膨胀系数也不同,在温度应力作用下的变形也不同,容易在这些部位产生表层的裂纹。同时,应考虑防水处理,防止水分侵入保温系统,防止因冻结上升而破坏系统,影响系统的正常寿命和系统的耐久性。

3、无网聚苯板外保温外饰面贴砖缺陷:

从结构设计来看,直接在玻璃纤维网布复合抹灰砂浆的无网聚苯板外保温外贴砖是不合理的。另一方面,从受力状况来看,应用于外部保温的多酚板通常采用点粘接法,粘接面积在35%左右,多酚板本身具有受力变形的特性,多酚板直接承受面砖精加工层(包括粘接砂浆)的负荷,必然会发生徐变,短期内可能不会发生重大事故,但长期变形会引起受力失衡,引起裂纹和脱落。另一方面,从抗风压性来看,粘贴聚苯板的外保温系统存在空腔,抗风压特别是抗负风压性能差,大风时聚苯板会落下。第三,从防火性能来看,系统本身存在整体连通的空气层,火灾很快就形成了起火通道,火灾迅速蔓延。聚苯板外墙外保温系统在高温辐射下迅速收缩、熔化,在明火状态下燃烧,即发生火灾时,聚苯板外墙外保温系统立即破坏。从这个意义上说,在聚苯板外保温体系面层粘贴面砖的做法是非常危险的,火灾状态下聚苯板在受热后严重变形,使面砖层丧失依托,引起面砖层整体脱落造成人员伤害。

四、外墙保温的一般做法:

以上为外墙保温在设计、施工等过程中的不当,而造成施工工质量的问题,那么,如何才能使建筑保温做到既满足保温要求,又满足建筑施工质量要求呢?

首先,内保温和混合保温设计有缺陷,无法解决,不得采用。外保温使建筑结构处于保温层的保护中,使建筑结构所处温度环境稳定,有利于建筑结构的保护,提高耐久性。另外,外保温将建筑在外面包裹,保温的面积大,更有利于保温节能。关于外部保温有墙壁裂缝的问题,通过外部保温材料和施工方法等方面的改善,可以达到规定的施工质量。具体方法如下:

1、建筑的外保温应该是整个建筑全部的外保温。上面我们曾讲过,由于不完全外保温使得建筑的女儿墙、雨篷等构件出现裂缝,因此,为避免裂缝的产生,我们应该对建筑进行全面的保温,包括女儿墙、雨篷等构件,具体作法可参照华北标88JZ13.

外墙外保温开裂的主要原因是因为保温材料与外装饰材料的线膨胀系数不同产生的,我们预防裂缝的原理是:通过减小建筑结构外保温材料同外装饰找平砂浆、外饰面等材料的线膨胀系数比,是材料之间产生逐层渐变,柔性释放应力,以起到预防裂缝的作用。

2、保温材料的选择:

1)现施工的建筑中,保温材料的使用以挤密苯板、聚苯板、聚苯颗粒保温材料为主。挤密苯板具有密度大,导热系数小等优点,它的导热系数为0.029W(m.K),而抗裂砂浆的导热系数为0.93W(m.K),两种材料的导热系数相差32倍,而聚苯板的导热系数为0.042W(m.K),同抗裂砂浆相差22倍,因此挤密苯板与聚苯板相比,抗裂能力弱于聚苯板。一聚苯颗粒为主要原料的保温隔热材料由胶粉料和胶粉聚苯颗粒做成,胶粉材料作为聚苯颗粒的粘结材料一般采用熟石灰粉—粉煤灰—硅粉—水泥为主要成分的无机胶凝体系,该类材料的导热系数一般为0.06W(m.K),与抗裂砂浆相比相差16倍。该材料与挤压密苯板和多酚板相比,热传导系数要小得多,可以缓解热在裂缝层的积累,使系统在温度急剧变化中产生的热负荷和应力迅速释放,提高裂缝的耐久性。

2)增强网的选择:

玻纤网格布作为抗裂保护层软赔进的关键增强材料在外墙外保温技术中的应用得以快速发展,一方面它能有效的增加保护层的拉伸强度,另一方面由于能有效分散应力,将原本可以产生的款裂缝分散成许多较细裂缝,从而形成抗裂作用。由于保温层的外保护裂纹砂浆为碱性,玻璃纤维网布的长期耐碱性对抗裂纹具有决定性的意义。从耐久性来看,高耐碱纤维网布比无碱网布和中碱网布耐久性好得多,至少能满足25年的使用要求,因此在加强网的选择上,建议使用高耐碱网布。

3)保护层材料的选择:

水泥砂浆强度高,收缩大,柔韧性变形不足,直接作用于保温层外,耐候性差,引起裂纹。为了解决这个问题,必须采用专用的防裂砂浆,辅助合理的强化网,在砂浆中加入适量的纤维,防裂砂浆的压折比小于3.如果外部装饰面是砖,在水泥防裂砂浆中也可以加入钢丝网的光,钢丝网的孔距不应该太小,也不应该过小,面砖的短边至少应该复盖在两个以上的网,钢丝网应该采用防腐热镀锌钢丝网。

4)无腔结构提高系统稳定性:

在采用聚苯板外保温的设计中,保温层主要承受重力和风压,由于聚苯板强度的限制,保温层破裂或脱落。为了提高保温板的强度,应尽量提高粘结面积,采用无空腔,满足抗风压破坏的要求。

结论:建筑外墙保温是近年来新兴的施工方法,由于内保温、混合保温等方法在设计中的缺陷,建议采用外保温,按照逐层逐渐变化、柔性释放应力的原则,选择材料和施工方法,达到保温、防裂的目的。外墙保温系统是有机的整体,构成的各相关层协同作用不仅要求柔性渐变,还要有一定的协同性、协同性,形成复合整体。因此,外墙保温系统应由乙烯材料供应商通过质量系统认证和系统材料和系统性能试验合格后供应,保证系统材料的一致性和抗裂技术路线的实施,明确外墙保温系统供应商对外墙保温工程质量负责。

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