EPS模块在外墙外保温系统中的应用

1、EPS模块在外保温工程中的应用庄子粒 1， 翟洪远1，张思本21哈尔滨鸿盛房地产开发集团公司、 2.哈尔滨鸿盛房屋节能体系研发中心，哈尔滨（150036）摘要：从EPS模块的定义和特点、技术性能以及EPS模块外保温系统的防火措施与构造要求、科技创新等方面介绍了EPS模块在外保温系统中的应用。得出EPS模块各项技术性能均优于EPS板；在满足耐火极限和防火安全框架内采用系统构造防火措施用符合标准的可燃或难燃保温材料做外墙外保温层可行；EPS模块外保温系统节点构造合理，彻底阻断了“热桥”；粘贴系统与现浇系统通过大量的科技创新，实现了EPS模块保温层与建筑结构同寿命。关键词：EPS模块；系统构造防火；

2、等效A级；科技创新；保温层与建筑结构同寿命。1 绪论使用EPS板（俗称苯板）做外墙外保温在中国已有20年的历史，特别是近10年以来，严寒和寒冷地区80%以上建筑物的外墙外保温层都是采用EPS板完成的。随着建筑节能标准的逐步升级，EPS板的厚度也越来越厚。由于EPS板的生产工艺、材料性能、外观形状、产品质量、防火构造和施工工法等存在着诸多的先天缺欠，外墙外保温层空鼓、开裂、脱落、失火和室内墙体表面潮湿、透寒、结露、火灾等节能建筑工程质量缺陷屡见不鲜，严重降低了节能建筑外保温系统的耐久年限、防火性能和使用功能。黑龙江省做为地处严寒地区建筑能耗大省，急需研发出新型建筑节能体系和提档升级保温材料，以杜

3、绝质量缺陷的产生，做到外保温层与结构墙体同寿命。传统EPS板的生产方式为先用大块成型设备将EPS产品制成1000mm×1000mm×6000mm的大方，再用电阻丝将大方切割成大板，然后将大板按所需规格切割成工程用板。早在上世纪70年代初，欧美国家就已经摒弃了大板机成型、电阻丝反复切割成EPS板生产方式，将其升级为用电脑自动线模具化模块式一次成型生产。2004年，哈尔滨鸿盛集团组建了研发中心，全力研发建筑节能体系和相关系列节能产品。研发中心会同省内外科研院校和相关专家，将国外先进技术与我国建筑构造和施工工艺相结合，研发并生产出具了有我国自主知识产权的EPS模块。2 EPS模块

4、的定义和特点EPS模块是由可发性聚苯乙烯珠粒经加热发泡后，按节能标准、建筑构造、结构体系和施工工艺的需求，通过专用设备和模具经加热成型而制得的具有闭孔结构、不同种类、不同规格、不同外观形状和外表面标注企业标识的聚苯乙烯泡沫塑料板材或构件。EPS模块具有技术性能稳定，几何尺寸准确等突出特点。3 EPS模块的技术性能为比较EPS模块与传统EPS板的技术性能差异，笔者选取了20kg/m3与30kg/m3两种表观密度，对相同密度的不同材料进行了技术性能比较，具体比较参数包括表观密度、压缩强度、导热系数、尺寸稳定性、水蒸气透过系数、吸水率、熔结性、燃烧性与垂直于板方向的抗拉强度等（见表1，表2）。表1

5、20kg/m3的EPS模块与20kg/m3的EPS板技术性能比较项 目单 位EPS模块地方标准技术指标EPS板行业标准技术指标表观密度kg/ m3202022压缩强度kPa140100导热系数W/ (m·K)0.0370.041尺寸稳定性%0.30.3水蒸气透过系数ng/（Pa·m·s）44.5吸水率（体积分数）%24熔结性断裂弯曲负荷N3025弯曲变形mm2020燃烧性氧指数%B2级30； B1级3230燃烧分级可燃型 B2级；难燃型B1级B2级垂直于板面方向的抗拉强度MPa0.200.10导热系数修正系数1.01.2或1.5表2 30kg/m3的EPS模块与3

6、0kg/m3的EPS板技术性能比较项 目单 位EPS模块地方标准技术指标EPS板行业标准技术指标表观密度kg/ m33030压缩强度kPa200150导热系数W/ (m·K)0.0330.039尺寸稳定性%0.30.3水蒸气透过系数ng/（Pa·m·s）44.5吸水率（体积分数）%24熔结性断裂弯曲负荷N4025弯曲变形mm2020燃烧性氧指数%B2级30； B1级32B2级30燃烧分级可燃型B2级；难燃型B1级B2级垂直于板面方向的抗拉强度MPa0.300.10导热系数修正系数1.01.2或1.5通过数据比较，我们可以清晰地得出结论：电脑自动线模具化模块式生产E

7、PS模块的技术性能在各方面都远远优于大板机成型、电阻丝反复切割成EPS板的技术性能。在此需要特别说明的是，当模块的燃烧性能为B1和B2时，其技术指标应符合表3的规定（见表3）。表3 模块的燃烧性能级 别试验方法判定条件B1（难燃型）GB/T 8626点火15s，20s内，FS150mm不允许有燃烧滴落物引燃滤纸的现象氧指数32%GB/T 8625燃烧剩余长度：平均值：15cm；单项值：0cm平均烟气温度：200GB/T 8627烟密度等级SDR：75B2（可燃型）GB/T 8626点火15s，20s内，FS 150mm不允许有燃烧滴落物引燃滤纸的现象氧指数30%4 EPS模块外墙外保温系统的防

8、火措施与构造要求EPS模块外墙外保温系统包括EPS模块薄（厚）抹灰外墙外保温系统（简称粘贴系统）和EPS模块现浇混凝土外墙外保温系统（简称现浇系统或ICF外墙外保温体系）。4.1 EPS模块外墙外保温系统的防火措施2009年9月，公安部与住房和城乡建设部联合下发了民用建筑外保温系统及外墙装饰防火暂行规定（公通字2009 46号），对外墙外保温材料的燃烧性能和系统防火性能做出了明确规定：民用建筑外保温材料的燃烧性能宜为A级，且不应低于B2级；而后，2011年公安消防总局（公消201165号）又下发了禁止使用B级保温材料。笔者认为，我国幅员辽阔，地域差异较大，单独用外墙外保温材料燃烧性能这一指标来

9、限定外保温系统的防火安全性尚存不妥，科学的方法应为根据建筑物所处的不同地域，在满足消防部门对节能建筑外保温系统耐火时限要求的前提下，因地制宜，就地取材，通过对其火灾模拟实验和对已发生的火灾案例进行综合分析，制定出一个外保温系统防火大纲，各地区应根据所处区域的不同，有针对性的依据防火大纲，制定出适宜地域性的外墙外保温系统防火地方标准，来规范节能建筑的建设行为。因此，笔者提出采取“外保温系统构造防火”来解决我国民用建筑工程的防火安全问题。所谓外保温系统构造防火，就是不片面要求外保温材料燃烧性能必须达到A级，而是将有机保温材料（不低于B2级）通过改变保温材料的生产工艺和外观构造、加厚其系统防护面层和

10、提高外墙门窗口部位的耐火时限等一系构造防火措施，来综合提升外保温系统的防火性能，使其达到“等效A级”。通过墙角火和窗口火的火灾模拟实验和对已发生火灾案例综合分析得知，火灾对节能建筑外保温系统的攻击主要来源于以下三种方式：一是外保温系统外部火源对系统的辐射，二是保温层被引燃后因基层墙体与保温层或保温层外侧与幕墙之间的空腔产生空气对流助长了火势蔓延，三是室内火从门窗口溢出引燃外保温层的火焰传导。只要我们能阻断这三种火灾的攻击方式，就能有效防止系统的可燃保温材料被引燃。鉴于此，根据房屋外墙构造、房屋高度和房屋使用性质不同，笔者分级规定了抹面层厚度、取消了空腔粘贴、增设了门窗口的保温防火构造，从而使E

11、PS模块外墙外保温系统通过采用系统构造防火措施，完全满足了防火要求。综上所述，在满足耐火极限和防火安全的框架内，采用系统构造防火措施，用符合标准的有机保温材料做外墙外保温层是可行的（见表4，图1，图2）。表4 EPS模块外墙外保温系统防火构造规定外保温系统类型保温材料燃烧性能级别防火构造适用的建筑高度H(m)防火隔离带模块表面抹面层厚度(mm)空腔形态非幕墙式建筑幕墙式建筑住宅其它民用建筑现浇系统不低于B2级不设置10无H24适用，抹面层厚度20适用（抹面层厚度20）1524H602060H100H2425H10024H5030H50粘贴系统不低于B2级不设置10无H24适用，抹面层厚度20适

12、用（抹面层厚度20）1524H602060H100H2425H10024H50现浇系统不低于B1级不设置10无H24适用适用（抹面层厚度20）1524H60适用2060H100H2425H10024H5030H50粘贴系统不低于B1级不设置10无H24适用适用（抹面层厚度20）1524H60适用2060H100H2425H10024H50图1 粘贴系统门窗口保温防火节点构造1基层墙体；2阻燃聚氨酯发泡封堵；3门窗附框；4门窗框；5窗台板；6抹面层；7模块；8抗裂砂浆厚抹面层；9 无空腔粘贴层；10无机材料保温层；11滴水线；12密封膏嵌缝图2 现浇系统门窗口保温防火节点构造1基层墙体；2抹面层

13、；3阻燃聚氨酯发泡封堵；4门窗附框；5门窗框；6密封膏嵌缝；7连接桥；8模块；9抗裂砂浆厚抹面层；10无机材料保温层；11无空腔粘贴层；12滴水线4.2 EPS模块外墙外保温系统的构造要求EPS模块外墙外保温系统需要满足如下构造要求：（1）在模块外表面设置一定厚度的保护层，保护层由抹面层和饰面层构成，均应采用A级不燃材料，抹面层不应设抗裂分隔缝，当抹面层厚度20mm时，其内应增设金属热镀锌电焊网格；（2）选用粘贴系统时，基层墙体与模块间应满粘，即无空腔形态（粘贴面积不小于基层墙体面积的95%），此时可取消锚栓与基层墙体的连接；（3）保温装饰一体化模块用于粘贴系统时，其外饰面层的厚度应不小于外墙

14、外保温系统对抹面层厚度的规定；用于外挂系统时，其内表面抹面层的厚度应与外表面等同；（4）模块外侧若采用薄抹灰面层，应按民用建筑防火规定设置隔离带，即使设置了防火隔离带，薄抹灰面层的厚度亦应满足最低耐火时限的要求；（5）当设置防火隔离带有困难时（对系统的保温性和耐久性影响较大），可取消防火隔离带，但应符合表4的要求（可视为等效A级）（见表4）；（6）模块粘贴系统和模块现浇系统的外墙门窗口保温防火构造参照图1和图2执行（见图1，图2）。5 EPS模块外墙外保温系统的科技创新5.1 粘贴系统的科技创新（1）摒弃了大板机大块生产、电阻丝切割EPS板的落后生产工艺。EPS模块采用电脑全自动生产线模具化生

15、产，一次高温真空成型并在模腔内完成收缩变形，产品质量稳定，几何尺寸准确（±0.2mm），从根本上摒弃了大板机大块生产、电阻丝反复切割而制得EPS板的落后生产工艺。（2）模块内外表面独有的燕尾槽设计，提高了其与基层墙体和面砖装饰层的抗拉强度。EPS模块内、外表面均匀分布的燕尾槽，有效地提高了与基层墙体和外抹面层的抗拉强度，从而弥补了EPS板与基层墙体和外抹面层抗拉强度低的缺陷。黑龙江省建筑节能工程施工质量验收标准DB23/1206-2008明确规定，模块外侧允许粘贴饰面砖，其它同类材料保温层外侧严禁粘贴面砖。（3）独有的整体角形模块，取代了传统的节能建筑转角处直板马牙茬式粘贴组合。角形

16、EPS模块与直板形EPS模块的组合使用，既实现了节能建筑整体转角粘贴，又实现了在转角处保温层外表面平整和组合缝100%的密闭（见图3，图4）。（4）独有的梯形插接企口与外坡形组合缝的结合使用，取代了直板平口对接缝的粘贴组合。该种接合方式，确保了EPS模块安装组合的便利和精度，实现了模块之间插接组合后的相互约束、表面的平整与组合缝100%的密闭，彻底阻断了雨水的侵入和 “热桥”的产生（见图5）。图3 角形EPS模块图4 角形、直板形EPS模块组合图5 EPS模块梯形插接企口（5）在有利无害的前提下，将模块的厚度减薄。EPS模块完美的外形构造和组合节点、稳定的产品质量、准确的几何尺寸及升级的技术指

17、标，使EPS模块的厚度较普通的EPS板减薄25%，此举增加了房屋的使用面积，并使复合墙体的耐久性大幅提高，从而做到模块外保温层与结构墙体同寿命。（6）相关标准填补了国内空白。EPS模块已升级的技术指标及优化的建筑节点构造均已纳入了相关的地方标准和建筑构造图集，为严寒地区的节能建筑设计、施工和工程质量验收提供了可靠的科学依据和坚实的技术支撑。此举极大地拉动了国家行业标准 JGJ144-2004 中EPS板薄抹灰外墙外保温系统的跨越式技术升级和传统EPS板的更新换代，相关的新标准如下：黑龙江省建筑节能工程施工质量验收标准DB23/1206-2008公共建筑节能设计标准黑龙江省实施细则DB23/12

18、69-2008黑龙江省居住建筑节能65%设计标准DB23/1270-2008既有采暖居住建筑节能改造技术规程DBJ07-001-2008EPS模块外保温工程技术规程DB23/1350-2011EPS模块薄抹灰外墙外保温建筑构造图集龙09J942EPS模块外墙外保温工程技术规程DB22/T482-2010EPS模块外墙外保温应用技术规程DB64/665-20105.2 现浇系统的科技创新（1）淘汰落后生产工艺，标准化、工厂化、规模化地生产模块。EPS模块采用电脑全自动生产线模具化生产，一次高温真空成型并在模腔内完成收缩变形，产品质量稳定，几何尺寸准确（±0.2mm），从根本上摒弃了大板

19、机大块生产、电阻丝反复切割EPS板的落后生产工艺。（2）独有的矩形插接企口，确保了模块安装组合精度与几何尺寸的精准。表面有燕尾槽、板体上有通孔的大体量EPS模块，脱模时产品变形是国际公认的禁区，具有自主知识产权的成套模块脱模技术，成功地突破了这一禁区，该技术填补了国内空白，达到了国际领先水平（见图6、图7）。图6、图7 表面有燕尾槽、板体上有通孔的大体量EPS模块（3）将表观密度提升，借以实现技术性能的大幅提升。在现浇系统中，将EPS模块的表观密度由20kg/m3提高到30kg/m3，虽然生产成本有所增加，但模块的热工性能和力学性能却因此得到大幅度提升，在相同节能标准要求下，具有以下优点：模块

20、的厚度相对减薄了35%，房屋使用面积相对增大；外保温层的耐久性得到了最大提高，与结构同寿命；减少施工和运输损耗。（4）相关标准填补了国内空白。HS-ICF外墙外保温建筑节能体系和EPS模块良好的技术性能及优化的建筑节点构造均已纳入相关的地方标准和建筑构造图集，为严寒地区的节能建筑设计、施工和工程质量验收提供了可靠的科学依据和技术支撑。此举极大地拉动了国家行业标准JGJ144-2004中EPS板现浇混凝土外墙外保温系统的跨越式技术升级和传统EPS板的更新换代，相关的新标准如下：黑龙江省建筑节能工程施工质量验收标准DB23/1206-2008公共建筑节能设计标准黑龙江省实施细则DB23/1269-

21、2008黑龙江省居住建筑节能65%设计标准DB23/1270-2008HS-ICF外墙外保温建筑节能体系技术规程DB23/1167-2009HS-ICF外墙外保温节能体系建筑构造图集龙09J940ICF外墙外保温工程技术规程DB22/T483-2010EPS模块现浇钢筋混凝土外墙外保温应用技术规程DB64/664-2010（5）独有的矩形插接企口，确保了模块安装组合精度与几何尺寸的精准。该种企口实现了模块之间插接组合后的相互约束、表面的平整与100%组合缝的密闭，从而有效地杜绝了EPS板现浇混凝土外墙外保温系统的组合贯通缝。与此同时，插接企口带来的安装便利可使工效提高30%（见图8）。当EPS

22、模块相互插接组合后用于屋面保温层时，它自身的高压缩强度，加之内外表面均匀分布的燕尾槽与屋面结构层和水泥砂浆找平层的机械咬合，使屋面保温层形成了一个不重皮的整体，从而彻底取消了传统的屋面保温节点构造中保温层下的隔气层，新的构造做法已纳入黑龙江省建筑构造标准图集龙09J940中。（6）独有的空腔构造组合连接方式，确保了复合墙体截面尺寸的准确。该种连接方式，实现了专用连接桥、EPS模块和组合钢模板（大模板）的原装配套组合的连接，既保证了现浇混凝土复合墙体的截面尺寸准确，又杜绝了因EPS板倒帮造成混凝土剪力墙浇筑时混凝土穿腔的质量缺陷（见图9）。该种连接方式取代了EPS板现浇混凝土外墙外保温系统用金属

23、杆件做墙体截面支撑杆的施工工艺。（7）创造了将建筑模板与外墙外保温层合二为一的施工方法。组合后的EPS模块充当了混凝土剪力墙浇筑前的外侧模板功用，并且该模板在混凝土成型后无需拆除，随即转化为外墙外保温层，此举具有以下优点：实现了外墙外保温与承重结构的完美结合，使保温层与结构同寿命，确保了外保温层的安全性与可靠性；提高了工程质量，杜绝了质量缺陷的产生；加快了施工进度；降低了工程成本（见图10）。该项施工方法取代了传统外墙外保温系统粘贴保温板的复合墙体构造。图8 施工中的EPS模块墙体图9 空腔构造组合连接图10 施工中的EPS模块墙面（8）独有的节点构造，确保了节能建筑整体达到设计标准。在严寒地

24、区，外墙的转角、门窗口四周、檐口和保温阳台墙体等特殊部位极易产生冷桥，墙体长毛、潮湿、透寒等现象司空见惯。EPS模块采用独有的节点构造，彻底封堵了冷桥，实现了房屋外保温层的整体密闭，杜绝了因“热桥”引发的质量缺陷，提高了房屋的舒适度，确保了节能建筑整体达到设计标准（见图11，图12）。与此同时，由于外挑阳台的保温层做到了100%密闭，方厅与阳台间的隔断门得以取消，此举既解决了严寒地区冬季阳台不易利用的缺陷，增加了房屋的使用面积，又降低了房屋建造成本。图11 整体转角图12 阳台转换模块（9）模块表面独有的燕尾槽设计，使得在EPS模块保温层的外表面粘贴饰面砖变为可能。模块内外表面均匀分布的燕尾槽

25、与混凝土和抹面层形成了有机咬合，提高了模块与基层墙体和抹面层的抗拉强度。黑龙江省建筑节能工程施工质量验收标准DB23/1206-2008中第条明确规定：HS-EPS模块外侧允许粘贴饰面砖，其它同类材料的保温层外侧严禁粘贴面砖，该标准从2008年3月1日起实施。按照GB50411号标准要求从施工现场钻取的复合墙体芯柱试件，从图中可以清楚地看到EPS模块内表面的燕尾槽与混凝土的有机咬合牢固，混凝土浇筑和振捣对模块内表面的燕尾槽没有造成丝毫破坏，同时还取消了界面剂（见图13）。（10）独有的复合墙体配套组合方式，提高了建筑物耐久年限，实现了保温层与结构墙体的同寿命。EPS模块技术指标的大幅度提高，加

26、之混凝土握裹着连接桥、连接桥拉结着模块、模块内外表面均匀分布的燕尾槽又与混凝土和抹面层的有机咬合这种独有的复合墙体配套组合方式，复合墙体的耐久性得到了有效的提高，从而实现了保温层与建筑结构同寿命，同时突破了节能建筑规范中EPS板耐久只限25年的行规。经对粘贴面砖的复合墙体耐候性试验检测，其各项技术指标完全满足国家标准（见图14）。图13 复合墙体芯柱试件图14 复合墙体拉拔强度试验（11）独有的连接桥端头插片有效保证了钢丝网格的位置准确和嵌固强度以及外保护层的厚度。在模块外侧地抹面层厚度大于20mm或粘贴饰面砖时，可将预制的制钢丝网片用自攻螺钉固定到连接桥的端头上，模块通过外侧均匀分布的燕尾槽

27、与抹面层的有机咬合和钢丝网片与抹面层的拉结，彻底杜决了厚抹灰面层或粘贴饰面砖开裂和脱落的隐患（见图15）。图15 厚抹面层或粘贴饰面块材面层复合墙体构造1混凝土墙体；2模块；3模块插接企口；410mm厚垫片；5自攻钉；6连接桥；7耐碱玻纤网格布或金属热镀锌电焊网；8厚抹灰面层；9面砖饰面层6 结论根据前文对EPS模块的定义和特点、技术性能以及EPS模块外墙外保温系统的防火措施与构造要求、科技创新等内容的深入讨论，本文综合得出如下结论：（1）用电脑自动线模具化模块式生产EPS模块，其技术性能远远优于大板机成型、电阻丝反复切割成EPS板的技术性能，采用这种生产工艺既保证了节能建筑的工程质量，又降低了生产成本；（2）在满足耐火极限和防火安全的框架内，采用系统构造防火措施，用符合标准的有机保温材料做节能建筑的外墙外保温层是可行的；（3）EPS模块外保温系统节点构造合理，彻底阻断了“热桥”；（4）EPS模块外保温系统通过大量的科技创新，提升了系统的保温隔热性、耐久性、抗冲击性和防火性