外墙保温技术的应用

外墙保温技术的应用

0建筑能耗不断增加在能源消耗的各种形式中，建筑物的总能耗年增长率逐年增加，从20世纪70年代末的10%增加到27.6%。因此,我国住宅建筑采暖能耗为发达国家的3倍。特别是近年来,我国的建筑能耗随着城市化率的提高、经济发展、人民收入和生活水平的不断提高而持续增长。如从1996～2006年,建筑总商品能耗消耗从2.43亿t增加到5.63亿t,增加了1.3倍。因此,国家从1997年开始强制实施建筑节能50%的标准,并已有170多个城市强制实施了节能50%的标准,而北京、天津等城市已经开始强制实施节能65%的标准(国家新标准将很快颁布实施)。目前,全国房屋数量已近400亿m2左右,房屋建筑规模已经超过所有发达国家的总和,但只有少量按建筑节能实际标准建造。而在新建建筑中,实际能达到节能标准的只占6%,其余94%仍属高耗能建筑。即便是按节能标准设计的节能建筑,与发达国家相比仍相差很大,如外墙和窗户的热导率为发达国家的3倍～4倍;屋顶是2.5倍～5.5倍;外窗为1.5倍～2.2倍;门窗透气性为3倍～6倍。因此,建筑节能已经成为中国节能战略之重。1外墙保温砂浆建筑围护结构组成部件(屋顶、墙、地基、隔热材料、密封材料、门和窗、遮阳设施)的设计,对建筑能耗、环境性能、室内空气质量与用户所处的视觉和热舒适环境等有着根本的影响。一般情况下,增大围护结构的费用仅为总投资的3%～6%,而节能却可达20%～40%。外墙能耗占建筑维护结构能耗的40%,可见外墙保温材料对节能起着关键的作用,而保温砂浆则是实现建筑外墙保温隔热的重要途径之一。目前,由于保温制品品种繁多,性能差异很大,如有的吸湿性大,上墙后抹灰或抹面层容易开裂;有的强度不高,粘结力差;还有不少有机保温材料保温性好,但其耐火性、耐候性能差,且价格昂贵,与结构的设计与使用寿命不同步。因此,开展以玻化微珠为代表的新型无机保温材料,是适应时代发展的需要。1.1有机材料1温、高温下聚苯板类聚苯类保温材料主要包括聚苯乙烯板(EPS)和挤塑聚苯乙烯(XPS)。其优点是材料热导率低、保温效果好,技术较成熟,价格相对较便宜等;而主要缺点是聚苯板类在火灾或高温会瞬时收缩脱落,释放出有毒烟雾,耐候性差,使用年限短并与结构寿命不同步,且在施工中易形成空腔并容易剥落。其中,聚苯板外保温系统在美国已有20多个州禁止使用,在英国、德国等欧洲国家也禁止在高层上使用聚苯板。2基层墙体保温性能胶粉聚苯颗粒保温类砂浆,其优点是对基层墙体平整度要求不高,且易于在各种形状的基层墙体上施工;同时还可再回收利用,节能利废,有利于保护环境。但其缺点是易开裂、空鼓、强度底、防火性能差、抗老化耐候性差、抗负风压差,且采用现场配比材料的保温性能不稳定等。该项技术在一些地区已被禁用。3屋面保温中的应用技术聚氨酯被认为保温效果最好的保温材料之一,且在屋面保温中应用技术成熟,近两年在墙体保温中也有所应用。但由于现场发泡施工技术不成熟、环境污染大,因此浙江等省明文限制使用。1.2无机冷1外墙外保温。据外部保温内这类材料有岩棉、矿棉和玻璃棉等。虽然岩棉不燃烧(A级),是很好的耐火保温材料,但吸湿性高,且在潮湿状态下强度会大幅下降,导热系数因而大幅上升。虽然岩棉类外保温系统在国外的应用非常成熟,但由于国产岩棉板抗拉强度低,浸泡吸水量很高,因此并不适应外墙外保温。而进口岩棉板价格昂贵,所以这种材料在国内应用很少。2砂浆抗压强度这类材料以膨胀珍珠岩、膨胀蛭石和陶砂等为代表。其中,膨胀珍珠岩由于存在大量孔隙,自身吸水量大,体积收缩大,强度低,以至拌制的砂浆强度、稳定性都比较差,因此并不适合用于墙体保温砂浆。而陶砂密度较大,导热系数也大,只能作为辅助的混凝土保温,而不能作为保温砂浆使用。3微珠保温砂浆主要技术指标玻化微珠是一种新型的无机保温材料,是由火山岩或松脂岩粉碎成矿砂,经过特殊膨化烧制而成。其产品呈不规则球状体颗粒,内部为空腔结构,表面玻化封闭,理化性能稳定,并具有质轻、隔热防火、耐高低温、抗老化、吸水率小等优良特性。可替代粉煤灰漂珠、玻璃漂珠、普通膨胀珍珠岩、聚苯颗粒等传统的轻质骨料,是一种环保型高性能无机轻质绝热材料。其主要技术指标为:a.优良的防火性能(A级)、防虫蚁噬蚀和耐候性能;b.所配制的水泥基玻化微珠保温砂浆,与墙体亲和性好,并具有良好的施工性能,施工速度快(是普通抹灰的3倍,是聚苯颗粒保温砂浆的2倍),且其耐久性可与建筑结构同步;c.无“三废”,无毒无害,即使在高温环境下也不会排放出有害气体;d.保温隔热效果良好,如大部分结构涂抹30mm厚的玻化微珠保温砂浆即可达到50%节能标准。4不同掺量闭孔膨胀珍珠岩保温砂浆性能原状玻化微珠的物理力学性能指标如表1所示。采用玻化微珠和聚苯颗粒复合配比,其物理力学指标如表2所示。由表2可知,随着聚苯乙烯颗粒掺量的增加,保温砂浆的抗压及抗拉强度下降,导热系数也随之下降;同时,因有机类材料掺量过多,其耐火性能也将下降。纯玻化微珠的保温砂浆配比如表3所示。其干密度为320kg/m3,抗压强度为0.962MPa,导热系数为0.06W/(m·W)。说明保温性能尚劣于有机类保温材料。配制不同掺量的闭孔膨胀珍珠岩玻化微珠保温砂浆,其物理力学性能指标如表4所示。由表4可知,两种材料的保温砂浆抗压强度基本符合要求,但导热系数只有两组符合标准,其他4组都不符合国家标准。采用玻化微珠并加入发泡剂后保温砂浆的物理力学性能指标如表5所示。由表5可知,其物理力学性能指标已接近有机保温材料的性能指标。但保温砂浆的粘结强度不高。施工中容易脱落。5方式广泛的应用目前,玻化微珠保温砂浆已在全国范围内得到初步应用,而且在一些省份已得到较为普遍应用。其中,在江西省应用较为广泛,如南昌八一起义纪念馆、南昌市沿海丽水佳园、南昌江信国际花园、九江·桂花园等项目,都取得了良好的节能效果。再如,东莞御花苑(总建筑面积为122411.93m2)小区,外墙保温均采用膨胀玻化微珠保温砂浆(113550m2),并获得了广东省优良样板工程、广东省可再生能源建筑应用示范项目褒奖。2导热系数对砂浆性能的影响1)由于目前相关无机保温标浆法律法规、标准等还不完善,而且生产厂家、施工单位配置失当,质量参差不齐,产品竞争处于无序状态,导致了保温砂浆在工程应用中出现了诸多问题,如开裂和脱落等,从而影响了保温砂浆的推广应用。2)在玻化微珠原材料标准中,将堆积密度分为三类:即从小于80kg/m3到大于120kg/m3,其导热系数也从小于等于0.04W/m·K到0.07W/(m·K)。但实际上生产厂家生产出堆积密度小于等于80kg/m3的是很难做到的,一般都在120kg/m3左右,且粒径大小不一,含渣量不一等影响因素,这就直接导致了砂浆干粉的导热系数常温控制在0.06W/(m·K)及以下,是难于实现的。3)玻化微珠表面玻化闭孔率也是目前难以测定的指标,而这一指标直接影响到砂浆的热工参数。同时,玻化层厚度也难以法测定,而玻化率低势则开孔率就高,吸水率大,从而影响砂浆的保温性能。此外,玻化层太薄,也易造成运输和二次加工中的破损,这就进一步地导致了保温砂浆容重的增大和导热系数的降低。4)因高品质玻化微珠产量低,价格高,所以导致工程成本高。另一方面则说明了,大量的劣质产品充斥市场,因此造成了玻化微珠保温砂浆质量的波动性差异。3重点研究,提升质量水泥基玻化微珠外保温砂浆具有显著的优越性,是一种新型、绿色环保的高性能无机轻质保温隔热建筑材料。与有机保温材料相比,其耐火、耐候性能较高,但由于目前国内原材料生产厂家尚难于生产出大量的优质产品,而且施工单位的配比技术和施工质量也参差不齐,从而造成了保温砂浆产品质量的波动,这严重阻碍了这一优良产品的推广应用。为了提高这一新型无机保温砂浆的研究与推广应用,可在以下几个方面进行重点研究:1)提高原材料的品质,加强水泥基玻化微珠保温砂浆的