建筑外墻外保溫設(shè)計(jì)施工技術(shù)分析

魏　林

摘 要：外墻外保溫技術(shù)是近些年建筑中經(jīng)常使用的施工方法。本文通過(guò)對(duì)這一保溫體系在設(shè)計(jì)、施工中存在的不足分析原因，提出具體的做法。

關(guān)鍵詞：外墻外保溫技術(shù)；構(gòu)造設(shè)計(jì)；施工；做法

1 前言

隨著對(duì)節(jié)約能源與保護(hù)環(huán)境的要求的不斷提高，建筑維護(hù)結(jié)構(gòu)的保溫技術(shù)也在日益加強(qiáng)，尤其是外墻保溫技術(shù)得到了長(zhǎng)足的發(fā)展，并成為我國(guó)一項(xiàng)重要的建筑節(jié)能技術(shù)。目前，在建筑中常使用的外墻保溫主要是外保溫施工方法，施工過(guò)程中經(jīng)常出現(xiàn)各種各樣的質(zhì)量問(wèn)題。本文通過(guò)對(duì)外墻外保溫方法產(chǎn)生的問(wèn)題進(jìn)行分析，從而對(duì)工程中的質(zhì)量問(wèn)題起到預(yù)防的作用。

外墻外保溫，是將保溫隔熱體系置于外墻外側(cè)，使建筑達(dá)到保溫的施工方法。由于外保溫是將保溫隔熱體系置于外墻外側(cè)，從而使主體結(jié)構(gòu)所受溫差作用大幅度下降，溫度變形減小，對(duì)結(jié)構(gòu)墻體起到保護(hù)作用并可有效阻斷冷（熱）橋，有利于結(jié)構(gòu)壽命的延長(zhǎng)。因此從有利于結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性方面來(lái)說(shuō)，外保溫隔熱具有明顯的優(yōu)勢(shì)。

然而，由于外保溫隔熱體系被置于外墻外側(cè)，直接承受來(lái)自自然界的各種因素影響，因此對(duì)外墻外保溫體系提出了更高的要求。就太陽(yáng)輻射及環(huán)境溫度變化對(duì)其影響來(lái)說(shuō)，至于保溫層之上的抗裂防護(hù)層只有3~20mm，且保溫材料具有較大的熱阻，因此在的熱量相同的情況下，外保溫抗裂保護(hù)層溫度變化速度比無(wú)保溫情況下主體外傾溫度變化速度提8~30倍。因此抗裂防護(hù)層的柔韌性和耐候性對(duì)外保溫體系的抗裂性能起著關(guān)鍵的作用。

2 設(shè)計(jì)、施工存在的不足

2．1 聚苯板薄摸灰外保溫隔熱構(gòu)造設(shè)計(jì)存在的不足：

這類外保溫隔熱通常采用粘貼的法固定在墻體的外側(cè)，然后在保溫板上抹抹面砂漿并將增強(qiáng)網(wǎng)鋪壓在抹面砂漿中，目前，此類做法很常見(jiàn)，然而出現(xiàn)裂縫的也非常多。

從抗裂保護(hù)層受熱應(yīng)力的因素上看，該體系聚苯板保溫層僅是3mm的抗裂砂漿復(fù)合網(wǎng)格布，膨脹聚苯板的導(dǎo)熱系數(shù)為0.042W（m.K），而抗裂砂漿的導(dǎo)熱系數(shù)為0.932W（m.K），兩材料的導(dǎo)熱系數(shù)相差22倍。由于聚苯板保溫隔熱層熱阻很大從而使保護(hù)層的熱量不易通過(guò)傳導(dǎo)擴(kuò)散，因此當(dāng)受太陽(yáng)直射時(shí)熱量積聚在抗裂砂漿層，其表面溫度將高達(dá)45℃（黑龍江地區(qū)），遇突然降雨將溫則溫度會(huì)降至10℃左右，溫差可達(dá)35℃，這樣的溫差變化以及受晝夜和季節(jié)室外氣溫的影響，對(duì)抹灰砂漿的柔韌性合網(wǎng)格布的耐久性提出了相當(dāng)高的要求。另外一個(gè)應(yīng)該考慮的因素是當(dāng)聚苯板的溫度超過(guò)70℃時(shí)，聚苯板會(huì)產(chǎn)生不可逆熱收縮變形，造成較為嚴(yán)重的開(kāi)裂變形，這種情況在高溫干燥地區(qū)更為明顯。

2．2 水泥砂漿厚抹灰鋼絲網(wǎng)架保溫板外保溫隔熱構(gòu)造設(shè)計(jì)存在的不足：

這類外保溫隔熱通常采用帶有鋼絲網(wǎng)架的聚苯板作為主體保溫隔熱材料，分為鋼絲網(wǎng)穿透聚苯板和不穿透聚苯板兩種類型。鋼絲網(wǎng)穿透聚苯板的鋼絲網(wǎng)架聚苯板施工時(shí)通過(guò)預(yù)先澆混凝土整體一次性澆筑固定在基層墻體上，不穿透聚苯板的采用機(jī)械錨固的方式固定在基層墻體上，面層均采用20mm～30mm的普通砂漿找平。由于該類體系采用厚抹灰水泥砂漿做法，開(kāi)裂現(xiàn)象比較普遍，原因如下：

2．2．1 普通水泥砂漿自身易產(chǎn)生各種收縮變形，并且存在強(qiáng)度增長(zhǎng)周期短、體積收縮周期長(zhǎng)的矛盾，在約束條件下，當(dāng)體積收縮形成的拉應(yīng)力超過(guò)水泥砂漿的抗拉強(qiáng)度時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)裂縫。

處于保溫層保護(hù)下的主體結(jié)構(gòu)受溫度變形影響較小，而20～30mm的找平砂漿處于熱阻很大的聚苯板的外側(cè)，因策受環(huán)境溫度影響而產(chǎn)生較大變形。聚苯板兩側(cè)的水泥材質(zhì)受環(huán)境溫差影響而產(chǎn)生較大相對(duì)變形差，引起開(kāi)裂。

另外由于保溫隔熱板平整度很難控制，會(huì)造成找平抹灰厚度的不均，造成局部收縮和溫差應(yīng)力不均從而引起裂縫。

2．2．2 配筋不合理引起裂縫：

鋼絲網(wǎng)架在在水泥砂漿中的位置相當(dāng)于單面配筋方式，且靠近保溫隔熱層。在正負(fù)風(fēng)壓、熱脹冷縮、干縮濕漲及地政等作用都是雙向或多向。該種方式的配筋對(duì)靠近外墻飾面應(yīng)力的分散作用很有限，起不到應(yīng)有的抗裂作用。

四角鋼網(wǎng)配筋對(duì)抵抗和分散與鋼絲網(wǎng)網(wǎng)絲同向的應(yīng)力具有良好的效果，但在網(wǎng)孔對(duì)角線方向無(wú)筋，因此對(duì)抵抗和分散網(wǎng)孔對(duì)角線方向的應(yīng)力左用有限。從而易產(chǎn)生沿四角網(wǎng)對(duì)角線方向的裂縫，另外，四角鋼網(wǎng)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(wǎng)不能成為共同受力。

2．2．3 不完全外保溫引起的裂縫：

在外墻保溫中，我們經(jīng)常注重整體墻面的保溫，然而卻忽略了雨篷、飄窗、外陽(yáng)臺(tái)等部位的保溫，而使此部分出現(xiàn)開(kāi)裂或者降低使用壽命。

在保溫層與其他材料的材質(zhì)變換處，因?yàn)楸貙优c其他材料的材質(zhì)的密度相差過(guò)大，這就決定了材質(zhì)間的彈性模量和線性膨脹系數(shù)也不相同，在溫度應(yīng)力作用下的變形也不同，極容易在這些部位產(chǎn)生面層的裂縫。同時(shí)還應(yīng)該考慮防水處理，防止水分侵入到保溫體系內(nèi)，避免因凍漲作用而導(dǎo)致體系的破壞，影響體系的正常使用壽命和體系的耐久性。

2．3 無(wú)網(wǎng)聚苯板外保溫外飾面粘貼面磚的缺陷：

從構(gòu)造設(shè)計(jì)上看，直接在玻纖網(wǎng)布復(fù)合抹灰砂漿的無(wú)網(wǎng)聚苯板外保溫外面粘貼面磚是不合理的。一方面，從受力狀況看，應(yīng)用于外保溫的聚苯板的通常采用點(diǎn)粘法，粘結(jié)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（包括粘結(jié)砂漿）荷載，必然會(huì)發(fā)生徐變，短期或許不會(huì)發(fā)生嚴(yán)重事故，但長(zhǎng)期的變形將導(dǎo)致受力的失衡從而引發(fā)開(kāi)裂甚至脫落。另一方面，從抗風(fēng)壓性上看，粘貼聚苯板外保溫體系存在空腔，抗風(fēng)壓尤其是抗負(fù)風(fēng)壓的性能差，會(huì)出現(xiàn)在刮大風(fēng)時(shí)聚苯板刮落事件。第三，從防火性能上看，體系本身就存在整體連通的空氣層，火災(zāi)是很快形成“引火通道”是火災(zāi)迅速蔓延。聚苯板外墻外保溫體系在高溫輻射下很快收縮、熔結(jié)，在明火狀態(tài)下燃燒，即在火災(zāi)發(fā)生時(shí)，聚苯板外墻外保溫體系將很快遭到破壞。從這個(gè)意義上說(shuō)，在聚苯板外保溫體系面層粘貼面磚的做法是非常危險(xiǎn)的，火災(zāi)狀態(tài)下聚苯板在受熱后嚴(yán)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。

3 外墻保溫的一般做法：

以上為外墻保溫在設(shè)計(jì)、施工等過(guò)程中的不當(dāng)造成施工質(zhì)量問(wèn)題，那么，如何才能使建筑保溫做到既滿足保溫要求，又滿足建筑施工質(zhì)量要求呢？由于外保溫使建筑結(jié)構(gòu)處于保溫層的保護(hù)中，使建筑結(jié)構(gòu)所處溫度環(huán)境穩(wěn)定，有利于建筑結(jié)構(gòu)的保護(hù)，增強(qiáng)耐久性。另外，外保溫將建筑在外面包裹，保溫的面積大，更有利于保溫節(jié)能。關(guān)于外保溫存在墻體開(kāi)裂的問(wèn)題，我們可以通過(guò)在外保溫材料及施工方法等方面的改進(jìn)，使之達(dá)到規(guī)定的施工質(zhì)量。具體方法如下：

3．1 建筑的外保溫應(yīng)該是整個(gè)建筑全部的外保溫。上面我們?cè)v過(guò)，由于不完全外保溫使得建筑的女兒墻、雨篷等構(gòu)件出現(xiàn)裂縫，因此，為避免裂縫的產(chǎn)生，我們應(yīng)該對(duì)建筑進(jìn)行全面的保溫，包括女兒墻、雨篷等構(gòu)件。

外墻外保溫開(kāi)裂的主要原因是因?yàn)楸夭牧吓c外裝飾材料的線膨脹系數(shù)不同產(chǎn)生的，我們預(yù)防裂縫的原理是：通過(guò)減小建筑結(jié)構(gòu)外保溫材料同外裝飾找平砂漿、外飾面等材料的線膨脹系數(shù)比，是材料之間產(chǎn)生逐層漸變，柔性釋放應(yīng)力，以起到預(yù)防裂縫的作用。

3．2 保溫材料的選擇：

3．2．1 現(xiàn)施工的建筑中，保溫材料的使用以擠塑苯板、聚苯板、聚苯顆粒保溫材料為主。擠塑苯板具有密度大，導(dǎo)熱系數(shù)小等優(yōu)點(diǎn)，它的導(dǎo)熱系數(shù)為0.029W（m.K），而抗裂砂漿的導(dǎo)熱系數(shù)為0.93 W（m.K），兩種材料的導(dǎo)熱系數(shù)相差32倍，而聚苯板的導(dǎo)熱系數(shù)為0.042 W（m.K），同抗裂砂漿相差22倍，因此擠塑苯板與聚苯板相比，抗裂能力弱于聚苯板。一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粘結(jié)材料一般采用熟石灰粉-粉煤灰-硅粉-水泥為主要成分的無(wú)機(jī)膠凝體系，該類材料的導(dǎo)熱系數(shù)一般為0.06 W（m.K），與抗裂砂漿相比相差16倍。該種材料與擠塑苯板和聚苯板相比，導(dǎo)熱系數(shù)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(chǎn)生的熱負(fù)荷和應(yīng)力得到較快釋放，提高抗裂成的耐久性。

3．2．2 增強(qiáng)網(wǎng)的選擇：

玻纖網(wǎng)格布作為抗裂保護(hù)層軟賠進(jìn)的關(guān)鍵增強(qiáng)材料在外墻外保溫技術(shù)中的應(yīng)用得以快速發(fā)展，一方面它能有效的增加保護(hù)層的拉伸強(qiáng)度，另一方面由于能有效分散應(yīng)力，將原本可以產(chǎn)生的款裂縫分散成許多較細(xì)裂縫，從而形成抗裂作用。由于保溫層的外保護(hù)開(kāi)裂砂漿為堿性，玻纖網(wǎng)格布的長(zhǎng)期耐堿性對(duì)抗裂縫就具有了決定性的意義。從耐久性上分析，高耐堿纖維網(wǎng)格布要比無(wú)堿網(wǎng)格布和中堿網(wǎng)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(qiáng)網(wǎng)的選擇上，建議使用高耐堿的網(wǎng)格布。

3．2．3 保護(hù)層材料的選擇：

由于水泥砂漿的強(qiáng)度高、收縮大、柔韌性變形不夠，直接作用在保溫層外面，耐候性差，而引起開(kāi)裂。為解決這一問(wèn)題，必須采用專用的抗裂砂漿并輔以合理的增強(qiáng)網(wǎng)，并在砂漿中加入適量的纖維，抗裂砂漿的壓折比小于3。如外飾面為面磚，在水泥抗裂砂漿中也可以加入鋼絲網(wǎng)片光，鋼絲網(wǎng)片孔距不宜過(guò)小，也不宜過(guò)大，面磚的短邊應(yīng)至少覆蓋在兩個(gè)以上網(wǎng)孔上，鋼絲網(wǎng)應(yīng)采用防腐好的熱鍍鋅鋼絲網(wǎng)。

3．2．4 無(wú)空腔構(gòu)造提高體系的穩(wěn)定性：

在采用聚苯板作外保溫的設(shè)計(jì)中，保溫層主要承受的是重力和風(fēng)壓，由于聚苯板強(qiáng)度的限制，使保溫層開(kāi)裂，甚至脫落。為了提高保溫板的強(qiáng)度，應(yīng)盡可能提高粘結(jié)面積，采用無(wú)空腔，以滿足抗風(fēng)壓破壞的要求。

4 結(jié)束語(yǔ)

建筑外墻保溫是近年來(lái)新興的施工方法，采用外保溫，并按照逐層漸變，柔性釋放應(yīng)力的原則，選擇材料及施工方法，以達(dá)到保溫、抗裂的目的。由于外墻保溫體系是一個(gè)有機(jī)的整體，組成的各相關(guān)層協(xié)同作用不僅要求柔性漸變，而且應(yīng)有一定的相容性、協(xié)同性，形成一個(gè)復(fù)合整體。因此，外墻保溫體系應(yīng)由乙烯材料供應(yīng)商經(jīng)質(zhì)量體系認(rèn)證和系統(tǒng)材料及體系性能試驗(yàn)檢驗(yàn)合格后成套供應(yīng)，以保證體系材料的匹配性及抗裂技術(shù)路線的實(shí)施，并有利于明確外墻保溫體系供應(yīng)商對(duì)外保溫工程質(zhì)量負(fù)責(zé)。

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