建筑外保温基础研究概述

建筑外保温基础研究概述目录TOC\o"1-1"\h\u28188建筑温度场认识温度应力的分布 126849建筑温度场认识露点温度变化 33415耐候试验筛选长寿命构造设计 4399防火试验优选构造防火做法 7建筑温度场认识温度应力的分布温度场的数学分析模型。通过该模型可分析出：外保温是建筑墙体外面用保温材料包裹，隔绝了室外温度变化对建筑结构的影响，消除因温度变化产生的建筑墙体热胀冷缩的变形，稳定了结构，使结构寿命大大延长。一般钢筋混凝土结构的建筑设计寿命为七十年，做外保温保护了结构，可使寿命延长到百年以上。超低能耗建筑是全面顶级外保温技术的集合，采用外保温技术会使其有更长的寿命。7816～2℃，而采用内保温时，结构墙体年温度变化幅度较大，为55℃（-8℃～47℃），因此从这方面看内保温墙体不利于建筑墙体的热稳定）2-1。同建筑的不同墙体7倍的温度应力差值会使建筑反复发生墙体裂缝，屋面防水破坏，地下室防水渗漏及室内冷桥部位结露、发霉等现象，俗称内保温技术综合症。内保温构造在节能早期占有大量市场，随节能技术的进步，逐步退出市场。

(b)2-1冬季、夏季外保温、内保温墙体表面温度最高、最低时保温墙体沿墙厚方向温度分布外保温；(b)内保温自保温墙体内侧年温差为8℃，而外侧年温差可达65℃，外侧年温差是内侧年温差的8倍，内侧变形应力小，而外侧变形应力大，导致墙体内外两侧收缩膨胀不一致，致使产生大2-2。TLTL-JQH-DXJ-W冬季夏季504540302520151050-5-10020406080100120140160180200220240260Location(mm)2-2冬季、夏季自保温墙体表面温度最高、最低时保温墙体沿墙厚方向温度分布夹芯保温是将保温层置于结构墙的中间，是用结构墙体去保护保温层，这种墙体构造是特别不稳定的，夹芯保温外叶墙的年温差是内叶墙的8倍（图2-3），保温层加剧了两侧的墙体温差，造成了内叶墙与外叶墙的温度应力的自破坏，人为缩短建筑物寿命，一般夹芯保温建筑结构设计寿命为五十年。从建筑寿命周期看，夹芯保温是不节能建筑。TLTL-JXH-DXJ-W冬季夏季504540302520151050-5-100

20 40 60

80 100

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160Location(mm)2-3冬季、夏季夹芯保温西面墙体表面温度最高、最低时保温墙体沿墙厚方向温度分布术研究所王满生博士关于出挑构造外保温温度应力的分析补充了清华大学张君教授关于建筑温度场的理论；温度场模型的提出，使得外保温应用技术成为了研究五种自然力的科学；的基本国策，就要发展完善外墙外保温技术系统，不断延长建筑的全寿命周期。根据外保温外表面温度状况分析，其应力集中发生区在外保温的外表面，外保温系统的三原则：柔性释放应力，外保温系统构造中外层材料允许变形量大于内层材料允许变形量，满足逐层渐变的构造设计。控制相邻材料变形速度差。保温系统各构造层相邻材料之间过大的变形应力影响不同材料之间的粘结稳定，相邻材料层导热系数不宜相差过大。整体柔性构造随时释放应力。保温系统中不设温度应力集中释放区，不设置分隔缝配置长短不同，弹性模量不同的纤维用于分散力的传导方向。外保温柔性构造的核心思想是允许变形，诱导变形，分散并改变力的传递方向。建筑温度场认识露点温度变化用。根据建筑温度的数据分析，不同的保温构造位置会有不同的冷凝现象。外墙中的水蒸气分压力和饱和水蒸气分压力分布有以下几种类型：在墙体沿厚度的同一位置上，饱和水蒸气分压力高于外墙中水蒸气分压力时，这种2-4。2-4外墙外保温水蒸气分压力分布图内保温的冷凝露点位置在保温层靠内侧墙体，见图2-5。2-5外墙内保温水蒸气分压力分布图夹芯保温的冷凝露点位置在保温层外界面与外叶墙连接处，见图2-6。2-6外墙夹芯保温水蒸气分压力分布图自保温墙体冷凝露点位置在围护结构墙体外侧附近，见图2-7。2-7外墙自保温水蒸气压分压力分布图不同的保温位置对墙体水蒸气渗透有不同的影响，内保温、夹芯保温、自保温都会在墙体部位发生结露。只有外保温露点位置不在墙体。室外温湿变化中，外保温抗裂层存在冷凝生成条件，抗裂层下的保温材料如完全闭孔或孔隙率很低，不能分散冷凝水，就会使抗裂砂浆粘结力下降，强度降低，干燥时产生干湿形变，抗裂砂浆层易产生空鼓和脱落。温板外侧，做水分散构造是一种良好的组合，在抗裂砂浆表层上涂硅橡胶高弹底涂，防液态水进入保温层，又能方便气态水排出。耐候试验筛选长寿命构造设计我国的外保温材料大多选择了薄抹灰的构造，这种一味模仿外来技术的情况，给我国的节能技术发展埋下了隐患，经过这些年的实践，越来越多的发现这种盲从的危害。上海发布文件禁行全部薄抹灰外保温做法，就是对这种全面盲从外来技术的一种否定。外保温材料应选择什么构造做法更为科学合理，这是胶粉聚苯颗粒外保温系统材料行业标准发展过程一项重要的技术研究。在长达八年的时间里先后对市场上大多数主流保温做法进行了大型耐候试验，共选择48个外保温材料系统，积累了几百万个试验数据，终于完成这个纯研究技术的外保温构造优选试验分析。这个成果不仅国内各方节能人士共享成果，还引来美国两大机构FM和ASTM的主要技术干部和法国建筑科学院专家前来参观。本试验采用的大型耐候性试验设备为两个温度控制箱体，能够同时进行四个外保温系统的耐候性试验（图2-8、图2-9）。2-8耐候性能检测试验机外部箱体 2-9耐候性能检测试验机内部箱体这种试验方法能够保证同环境温度条件下同时进行不同外保温系统及不同组成材料的外保温构造对比试验，比较同条件下不同外保温系统组成材料耐候性能的优劣。这种试验方法和试验仪器在国内还是首创，试验结果令人耳目一新。每组试验均采用对比性验证，即：同材料不同构造试验，以验证材料的不同构造优选；同构造不同材料的对比试验，以验证不同材料对构造的适应性。该试验方法参照《外墙外保温工程技术规程》JGJ144-2004进行，试验步骤为：高温-806h。（1）升温3h：使试样表面升温至70℃，并恒温在（70±5）℃（其中升温时间为1h）。（2）淋水1h：向试样表面淋水，水温为（15±5）℃，水量为1.0～1.5L/(m2·min)。（3）2h。48h。加热-524h。升温8h：使试样表面升温至50℃，并恒温在（50±5）℃（其中升温时间为1h）。降温16h：使试样表面降温至20℃，并恒温在（20±5）℃（其中降温时间为2h）。每4次高温-淋水循环和每次加热-冷冻循环后观察试样是否出现裂缝、空鼓、脱落等情况并做记录。试验结束后，状态调节7d，按现行《建筑工程饰面砖粘结强度检验标准》JGJ110规定检验抹面层与保温层的拉伸粘结强度。外保温大型耐候试验见表2-1。大型耐候性试验系统构造做法汇总 表2-1序号粘结层保温层找平层饰面层备注1.115mmEPS10mm涂料—1.215mmEPS—面砖—1.3—50mm—面砖—1.4EPS—涂料—115mmEPS10mm涂料—215mmEPS—涂料槽315mmEPS—涂料EPS板缝4EPS—涂料—3.1—60mm有网EPS10mm面砖—3.2—60mm有网EPS—面砖—3.3—60mm无网EPS10mm涂料—3.4—60mm无网EPS—涂料—4.115mmXPS10mm涂料—4.215mmXPS—涂料板不去皮，开双孔4.3XPS—涂料—4.4XPS—涂料—5.115mmEPS10mm面砖—5.215mmEPS—面砖—5.315mmXPS—面砖—5.4EPS—面砖—6.1—40mm酯30mm粒涂料—6.2—40mm酯10mm粒涂料—6.3—40mm酯—涂料聚氨酯表面修平6.4—40mm酯—涂料聚氨酯表面不修平7.115mmEPS30mm涂料—7.215mmEPS10mm涂料—7.315mmEPS—涂料—7.4EPS—涂料岩棉防火隔离带8.115mmXPS10mm涂料—8.215mmXPS10mm涂料—8.315mmXPS—涂料—8.4XPS—涂料岩棉防火隔离带9.1100mm—涂料—9.2100mm20mm涂料锚固为主做法9.3100mm20mm涂料锚固为主做法9.415mmXPS10mm涂料—10.115mm100mm板—涂料—10.215mm100mm板—面砖做至抗裂层10.3100mm板—涂料—10.4100mm板—面砖做至抗裂层11.115mmXPS10mm涂料—11.215mmXPS—涂料—11.315mmXPS30mm涂料—11.4XPS—涂料—1140mm温板10mm涂料—1240mm温板—涂料双层耐碱网布1340mm温板10mm涂料—1440mm温板—涂料单层耐碱网布注：基层墙体为C20混凝土墙，保温材料与胶粉聚苯颗粒浆料界面处均有界面剂处理。涂料饰面时抗裂层：4mm抗裂砂浆+耐碱玻纤网格布+高弹底涂；面砖饰面时：10mm竖丝岩棉复合板、无机保温浆料；施工工艺和构造涉及了现浇、贴砌、点框粘、现场喷涂、温材料和构造系统。经耐候墙体温度场的数值模拟，与大型耐候试验的实测数据比较，耐候试验墙体的升降温速率其试验结果和理论计算结果吻合较好。通过整理此12轮大型耐候试验有如下试验结论：外保温板材在外墙的稳定状态排序：模塑聚苯板优于挤塑聚苯板，挤塑聚苯板优于聚氨酯板。做法排序：满粘保温板优于点框粘保温板，点框粘保温板优于点粘保温板。各类高效保温板与抗裂砂浆层之间设胶粉聚苯颗粒浆料层可减缓裂缝生成。各类保温板在增加30mm以上胶粉聚苯颗粒浆料做保护层后不会发生抗裂层的破坏。贴砌做法是外保温各种做法中耐候性稳定性最强的，其六面用胶粉聚苯颗粒包裹保温板，减少保温板与抗裂层的变形速度差，可有效控制保温板的形变，。小结：大型系统耐候试验优选出外墙外保温各种系统做法中耐候最稳定的构造。把这种料》JG/T158-2013标准中，使得外墙外保温系统的寿命提升到了百年的水平，贴砌法列入了外保温做法永久保修、终身负责的承诺。防火试验优选构造防火做法北京振利与中国建筑科学研究院防火所等八家单位申请并开始研究建设部科研课题：“外墙保温体系防火试验方法，防火等级评价标准及建筑应用范围的技术研究”（06-K5-35）取得了适合我国国情的开创性的研究成果，正式通过专家验收。完成了《建筑外墙外保温系统的防火性能试验方法》GB/T29416-2012，完成了防火等级评2-2。胶粉聚苯颗粒外墙外保温系统对火反应性能指标 层厚度（mm）锥形量热计试验燃烧竖炉试验窗口火试验现象值（kW/m2）度（mm）层测点的最高温度（℃）燃烧面积（m2）≥33不应被点燃，试件厚度变化10%≤5≥800≤200≤3≥23≤10≥500≤250≤6≥13≤25≥350≤300≤9保护层，当防火保护层在30mm时，外保温系统热释放速率峰值≤5kW/m2，属不燃类系统，保温板不会熔融。在课题研究期间完成了32次窗口火试验见表2-3。窗口火试验列表 序号系统名称试验日期点系统构造特点防火隔离火焰保温材料保护层类型粘贴方式防火分隔1温系统2007-2-2利EPS厚抹灰无空腔分仓—无2系统2007-4-14利EPS薄抹灰粘结面积≥40％无—不评价3系统2007-5-29利EPS薄抹灰粘结面积≥40％无—有4保温系统2007-5-30州PU薄抹灰粘结面积≥40％无—无5系统2007-7-16州PU10无空腔无—无6保温系统2007-9-6州PU薄抹灰无空腔无—无7复合EPS2007-11-13州EPS厚抹灰粘结面积≥40％无—无统8EPS系统2008-4-23州EPS薄抹灰粘结面积≥40％无氨隔离带无9EPS系统2008-10-7敬业达EPS薄抹灰粘结面积≥40％无火隔离带无10EPS系统2008-10-21州EPS薄抹灰粘结面积≥40％无氨隔离带有11EPS系统2008-11-11敬业达EPS薄抹灰粘结面积≥40％无火隔离带无12EPS系统2008-11-11敬业达EPS薄抹灰粘结面积≥40％无火梁有13EPS系统2009-3-18敬业达EPS薄抹灰粘结面积≥40％无火梁无14EPS系统2009-3-18敬业达EPS薄抹灰粘结面积≥40％无泥棉隔离带有15EPS系统2009-4-13敬业达EPS薄抹灰粘结面积≥40％无——有16EPS系统2009-6-3州EPS薄抹灰粘结面积≥40％无氨隔离带无172009-8-12敬业达PU厚保护层无空腔无—无温系统18XPS系统2009-8-12敬业达XPS薄抹灰粘结面积≥40％无火隔离带无19保温系统2009-8-20州PU薄抹灰粘结面积≥40％无—无20EPS温系统2009-9-3敬业达EPS厚保护饰面粘结面积≥40％无—无21统2009-11-22州PU厚抹灰保温层与基层墙体满在幕墙空腔*保温层内无防但幕墙空腔用岩棉隔离带分隔火隔离带无22EPS系统2009-11-26利EPS薄抹灰无空腔分仓—无23EPS系统2010-2-3州EPS薄抹灰粘结面积≥40％无氨隔离带不评价24XPS温系统2010-3-23利XPS厚抹灰无空腔分仓颗粒20cm无25EPS系统2010-5-13敬业达EPS薄抹灰粘结面积≥40％无—无26EPS2010-5-13敬业达EPS厚保护有空腔，无—无温系统饰面积≥40％27系统2010-6-23利PF薄抹灰粘结面积≥40％无—有28温系统2010-9-2州PU厚抹灰无空腔无—无29造）温系统2010-9-10利PF厚抹灰无空腔有分隔无30系统2010-10-28敬业达XPS（B1级）薄抹灰粘结面积≥40％无—有31系统2010-10-28敬业达EPS薄抹灰粘结面积≥40％无带无32保温系统2010-11-5州PU厚抹灰粘结面积≥40％无—无注：1．表中符号：EPS——模塑聚苯板，XPS——挤塑聚苯板，PU——硬泡聚氨酯，PF——改性酚醛板。2．表中的试验2和试验23仅作为演示试验，主要用于向领导和专家介绍窗口火试验方法。因试验时的风速条件不满足测试标准的要求，因此不对试验结果进行评价。EPS19次（154次）8次（薄抹35次），XPS3次（B2XPS1次，B1XPS板薄抹灰1次，B2XPS1次）2次。外保温系统窗口火试验结果见表2-4。外保温系统窗口火试验结果 表2-4序号2可燃保温层烧损高度系统火焰传播性判定1﹤500未见明显烧损无2——不评价3﹥500全部烧损有4﹤500210cm无5﹤50025cm无6﹤500210cm无7﹤500未见明显烧损无8﹤5002无9﹤5002无10﹥500全部烧损有11﹤5002无12﹤500烧损到模型顶部有13﹤5002无14﹥500最高防火隔离带下边缘有15﹥500烧损到模型顶部有16﹤5002无17﹤5002无18﹤5002无19﹤500215cm无20﹤5002无21﹤500水平准位线1无22﹤5002无23——不评价24﹤500水平准位线1无25﹤5002无26﹤5002无27﹥500烧损到模型顶部有28﹤5002无29﹤5002无30﹤500烧损到模型