外牆保溫技術利弊分析

外牆保溫技術有什麼不同的要求呢,伴隨社會的不斷發展,建築物的保溫技術日益提高,外牆保溫技術得到了長足的發展,並成為我國一項重要的建築節能技術。目前,在建築中常使用的外牆保溫方法主要有內保溫、外保溫、內外混合保溫等,各方法的優劣分析如下:

  外牆內保溫

  外牆內保溫就是外牆的內側使用苯板、保溫砂漿等保溫材料,從而使建築達到保溫節能作用的施工方法。該施工方法具有施工方便、對建築外牆垂直度要求不高、施工進度快等優點。近年來,在工程上也經常被採用。然而,外牆內保溫的一個明顯缺陷就是:結構冷(熱)橋的存在使局部溫差過大導致產生結露現象。由於內保溫保護的位置僅僅在建築的內牆及梁內側,內牆及板與外牆節點部分得不到保溫材料的保護。因此,在此部分形成冷(熱)橋,冬天室內的牆體溫度與室內牆角(保溫牆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牆面發霉、開裂,溫差所帶來的質量問題也隨之而來。另外,在冬季采暖、夏季製冷的建築中,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築物內牆和樓板的線性變形和體積變化也不大。但是,外牆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。當室外溫度低於室內溫度時,外牆收縮的幅度比內保溫隔熱體系的速度快,當室外溫度高於室內氣溫時,外牆膨脹的速度高於內保溫隔熱體系,這種反覆形變使內保溫隔熱體系始終處於一種不穩定的牆體基礎上,在這種形變應力反覆作用下,不僅是外牆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。

  內外混合保溫

  內外混合保溫,是在方便外保溫施工操作的部位採用外保溫,外保溫施工操作不方便的部位採用內保溫,從而對建築保溫的施工方法。

  從施工操作上看,混合保溫可以提高施工速度,對外牆內保溫不能保護到的內牆、板同外牆交接處的冷(熱)橋部分進行有效的保護,從而使建築處於保溫中。然而,混合保溫對建築結構卻存在著嚴重的損害。外保溫做法部位使建築物的結構牆體主要受室內溫度的影響,溫度變化相對較小,因而牆體處於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築物的結構牆體主要受室外環境溫度的影響,室外溫度波動較大,因而牆體處於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,使整個建築物外牆主體的不同部位產生不同的形變速度和形變尺寸,建築結構處於更加不穩定的環境中,經多年溫差結構形變產生裂縫,從而縮短整個建築的壽命。工程保溫做法中採用內外保溫混合使用的做法是不合理的,比做內保溫的危害更大。

 外牆外保溫

外牆外保溫,是將保溫隔熱體系置於外牆外側,使建築達到保溫的施工方法。由於外保溫是將保溫隔熱體系置於外牆外側,從而使主體結構所受溫差作用大幅度下降,溫度變形減小,對結構牆體起到保護作用並可有效阻斷冷(熱)橋,有利於結構壽命的延長。因此從有利於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,由於外保溫隔熱體系被置於外牆外側,直接承受來自自然界的各種因素影響,因此對外牆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,置於保溫層之上的抗裂防護層只有3毫米~20毫米,且保溫材料具有較大的熱阻,因此在熱量相同的情況下,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。

  聚苯板薄抹灰外保溫隔熱構造設計存在的不足:

 

這類外保溫隔熱材料通常固定在牆體的外側,然後在保溫板上抹抹面砂漿並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3毫米的抗裂砂漿復合網格布,膨脹聚苯板的導熱係數為0.042W(m.K),而抗裂砂漿的導熱係數為0.932W(m.K),兩材料的導熱係數相差22倍。由於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40℃~50℃,遇突然降雨降溫則溫度會驟降至15℃左右,溫差可達25℃~35℃,這樣的溫差變化及受晝夜、季節室外氣溫的影響,對抹灰砂漿的柔韌性和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,這種情況在高溫乾燥地區尤為明顯。

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採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和不穿透聚苯板兩種類型。鋼絲網穿透聚苯板的鋼絲網架聚苯板施工時通過內澆外掛混凝土一次整體澆築固定在基層牆體上,不穿透聚苯板的採用機械錨固的方式固定在基層牆體上,面層均採用20毫米~30毫米的普通砂漿找平。由於該類體系採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,並且存在強度增長週期短、體積收縮週期長的矛盾,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。處於保溫層保護下的主體結構受溫度變形影響較小,而25毫米~35毫米的找平砂漿處於熱阻很大的聚苯板的外側,因此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。另外由於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:

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

 四角鋼網配筋對抵抗和分散與鋼絲網網絲同向的應力具有良好的效果,但在網孔對角線方向無筋,因此對抵抗和分散網孔對角線方向的應力作用有限,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:

  在外牆保溫中,我們經常注重整體牆面的保溫,然而卻忽略了女兒牆、雨篷、老虎窗、飄窗、外陽台等部位的保溫,而使這些部分出現開裂或者縮短使用壽命。在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係數也不相同,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。

  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黏貼面磚是不合理的。其一,從受力狀況看,應用於外保溫的聚苯板的通常採用點黏法,黏結面積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(包括黏結砂漿)荷載,必然會發生形變,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。其二,從抗風壓性上看,黏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,會出現在颳大風時聚苯板刮落事件。其三,從防火性能上看,體系本身就存在整體連通的空氣層,火災時很快形成「引火通道」使火災迅速蔓延。聚苯板外牆外保溫體繫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,聚苯板外牆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黏貼面磚的做法是非常危險的,火災狀態下聚苯板在受熱後會嚴重變形,使面磚層喪失依托,引起面磚層整體脫落,造成人員傷害。

外牆保溫的一般做法

  上述為外牆保溫在設計、施工等過程中的不當造成的施工質量問題,如何才能使建築保溫做到既滿足保溫要求,又滿足建築施工質量要求呢?

首先,由於內保溫和混合保溫設計存在缺陷,且無法解決,故不應採用。由於外保溫使建築結構處於保溫層的保護中,使建築結構所處溫度環境穩定,有利於建築結構的保護,增強耐久性。其次,外保溫將建築在外面包裹,保溫的面積大,更有利於保溫節能。關於外保溫存在牆體開裂的問題,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:

  其一,將建築的外保溫做成整個建築的外保溫。

  如前所述,由於不完全外保溫使得建築的女兒牆、雨篷等構件出現裂縫,因此,為避免裂縫的產生,我們應該對建築進行全面的保溫,包括女兒牆、雨篷等構件。

  其二,外牆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係數不同產生的,我們預防裂縫的原理是:通過減小建築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係數比,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。

  其三,保溫材料在外牆外保溫中起著重要的作用,要做好外牆外保溫先要做好各種保溫材料的選擇。

  1. 現施工的建築中,保溫材料的使用以擠塑板、聚苯板、聚苯顆粒保溫材料為主。擠塑板具有密度大、導熱係數小等優點,它的導熱係數為0.029W(m.K),而抗裂砂漿的導熱係數為0.93W(m.K),兩種材料的導熱係數相差32倍,而聚苯板的導熱係數為0.042W(m.K),同抗裂砂漿相差22倍,因此擠塑板與聚苯板相比,抗裂能力弱於聚苯板。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黏結材料一般採用熟石灰粉——粉煤灰——硅粉——水泥為主要成分的無機膠凝體系,該類材料的導熱係數一般為0.06W(m.K),與抗裂砂漿相比相差16倍。該種材料與擠塑板和聚苯板相比,導熱係數要小得多,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,增加抗裂的耐久性。

  2. 增強網的選擇:

  玻纖網格布作為抗裂保護層的關鍵增強材料在外牆外保溫技術中的應用得以快速發展,一方面它能有效增加保護層的拉伸強度;另一方面由於能有效分散應力,將原本可以產生的裂縫分散成許多較細裂縫,從而起到抗裂作用。由於保溫層的外保護開裂砂漿為鹼性,玻纖網格布的長期耐鹼性對抗裂縫具有決定性的意義。從耐久性上分析,高耐鹼纖維網格布要比無鹼網格布和中鹼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,建議使用高耐鹼的網格布。

3. 保護層材料的選擇:

  由於水泥砂漿的強度高、收縮大、柔韌性不夠,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,必須採用專用的抗裂砂漿並輔以合理的增強網,並在砂漿中加入適量的纖維,抗裂砂漿的壓折比小於3。如果外飾面為面磚,在水泥抗裂砂漿中也可以加入鋼絲網片,鋼絲網片孔距不宜過小,也不宜過大,面磚的短邊應至少覆蓋在兩個以上網孔上,鋼絲網應採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:

  在採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,由於聚苯板強度的限制,使保溫層開裂,甚至脫落。為了增加保溫板的強度,應盡可能增加黏結面積,採用無空腔滿黏施工,以滿足抗風壓的要求。

  

結 語

  建築外牆保溫是近年來新興的施工方法,由於內保溫、混合保溫等方法在設計中的缺陷,建議採用外保溫,並按照逐層漸變,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。由於外牆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,外牆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後成套供應,以保證體系材料的匹配性及抗裂技術的實施,並明確外牆保溫體系供應商對外保溫工程質量負責。

以上就是為大家介紹的外牆保溫材料,希望能對您有幫助,感謝關注時光裝修網

文章標籤:-裝修設計知識

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