關(guān)于既有建筑外墻保溫系統(tǒng)的性能評(píng)價(jià)研究

劉兆秀，李 靜

（蘇州市建設(shè)工程質(zhì)量檢測(cè)中心有限公司，江蘇 蘇州 215129）

0 引言

據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)每年有超過(guò) 4 億 t 的標(biāo)準(zhǔn)煤被用于建筑行業(yè)［1］，并且隨著行業(yè)的飛速發(fā)展該能耗也在不斷增大，導(dǎo)致我國(guó)能源需求的負(fù)擔(dān)越來(lái)越大。如果對(duì)這種局面的持續(xù)發(fā)展不加以控制，必定會(huì)造成未來(lái)能源短缺的嚴(yán)重后果。研究得出，在圍護(hù)結(jié)構(gòu)中，建筑外墻的能耗占據(jù)比例約為 1/3［2］，因此，要想控制住建筑行業(yè)的能源需求，從根本上減少建筑外墻的能耗是最基礎(chǔ)、最有用的手段之一。

對(duì)于新建建筑，嚴(yán)格執(zhí)行國(guó)家最新標(biāo)準(zhǔn)和政策便能達(dá)到控制能耗的目的。那么，既有建筑的能耗該如何評(píng)價(jià)和控制？在對(duì)既有建筑外墻保溫系統(tǒng)的研究中發(fā)現(xiàn)，除了系統(tǒng)功能性之外，其安全性和耐久性也是極為重要的——既有建筑外墻保溫系統(tǒng)的安全性和耐久性是保證其系統(tǒng)功能性正常運(yùn)行的前提條件。

在施工或者使用的過(guò)程中，各種不當(dāng)操作均可能導(dǎo)致外墻保溫系統(tǒng)出現(xiàn)質(zhì)量問(wèn)題，包括脫落、滲水、裂縫等等，從而導(dǎo)致安全性和耐久性降低，嚴(yán)重影響其功能性和使用壽命。因此，對(duì)于既有建筑來(lái)說(shuō)，如何在破壞發(fā)生前評(píng)價(jià)并控制外墻保溫系統(tǒng)的相關(guān)性能是一項(xiàng)非常重要且有意義的研究工作。

1 既有建筑外墻保溫系統(tǒng)的評(píng)價(jià)內(nèi)容

外墻保溫系統(tǒng)是由保溫層、保護(hù)層和固定材料（膠黏劑、錨固件等）構(gòu)成的非承重保溫構(gòu)造［3］，它的主要性能有安全性、耐久性、功能性等。安全性涉及到材料的粘結(jié)性能、錨固性能和防火安全性能，它直接關(guān)系到居民的生命財(cái)產(chǎn)安全，應(yīng)該受到嚴(yán)格的監(jiān)督和控制。影響材料粘結(jié)性能的主要因素有兩個(gè)：一個(gè)是材料的質(zhì)量問(wèn)題，另一個(gè)是現(xiàn)場(chǎng)工人施工操作的規(guī)范性問(wèn)題。如果所使用的材料質(zhì)量不好、性能低，或者工人現(xiàn)場(chǎng)施工時(shí)操作不當(dāng)，均會(huì)導(dǎo)致材料粘結(jié)性能差，從而導(dǎo)致外墻保溫系統(tǒng)的連接安全性降低。影響錨固性能的主要因素是錨固件的數(shù)量和抗拉拔強(qiáng)度，單位面積內(nèi)錨固件數(shù)量過(guò)少或者抗拉拔能力過(guò)小，也會(huì)直接導(dǎo)致外墻保溫系統(tǒng)的連接安全性能差。另一方面，由于建筑外墻長(zhǎng)期接觸外界，直接暴露于空氣中，受到自然環(huán)境的侵蝕以及人為的破壞，逐漸產(chǎn)生裂縫、起皮空鼓、滲水、發(fā)霉等問(wèn)題，導(dǎo)致其耐久性逐漸降低。

由此可見(jiàn)，對(duì)于既有建筑外墻保溫系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，保證其功能性持續(xù)發(fā)揮作用的前提，就是及早發(fā)現(xiàn)其安全性和耐久性問(wèn)題并加以評(píng)估控制，及時(shí)作出評(píng)價(jià)并采取相應(yīng)措施。

2 既有建筑外墻保溫系統(tǒng)的評(píng)價(jià)方法

既有建筑的評(píng)價(jià)方法與新建建筑的驗(yàn)收方法有所不同，除了材料性能和施工質(zhì)量之外，還需要考慮到既有建筑的使用年限、使用環(huán)境和住戶的使用方法等可能影響其性能的任何因素。

由于影響既有建筑外墻保溫系統(tǒng)性能的因素多、難以進(jìn)行定量分析，對(duì)其評(píng)價(jià)便成為了一種非線性問(wèn)題［4］，并且沒(méi)有特別嚴(yán)格明確的計(jì)算方法，因此需要?jiǎng)澐种笜?biāo)與指標(biāo)之間的重要程度，然后運(yùn)用層次分析法對(duì)不同重要層次的指標(biāo)進(jìn)行二級(jí)分類，建立體系，再由專家獨(dú)立地判斷出各指標(biāo)的重要程度，確定其權(quán)重值，最后運(yùn)用統(tǒng)計(jì)的方法，對(duì)各個(gè)指標(biāo)進(jìn)行綜合考慮來(lái)達(dá)到科學(xué)評(píng)價(jià)的目的。在此方法中，靈活建立適當(dāng)?shù)耐鈮Ρ伢w系層次結(jié)構(gòu)圖是關(guān)鍵，它可以將我們需要評(píng)價(jià)的指標(biāo)清晰地呈現(xiàn)出來(lái)［5］。

在既有建筑外墻保溫系統(tǒng)的性能評(píng)價(jià)中，層次分析法應(yīng)用廣泛。可用于相變外墻保溫系統(tǒng)的適用性評(píng)價(jià)［6］，也可將其與其他模型結(jié)合使用，比如全壽命期成本的計(jì)算模型［7］，此外，還可用于嚴(yán)寒地區(qū)外墻保溫施工方法的選擇［8，9］。

本文經(jīng)過(guò)查閱大量的文獻(xiàn)、咨詢專家、走訪工地、實(shí)施檢測(cè)等手段，經(jīng)過(guò)大量的排查和鑒定，使用層次分析法層層遞進(jìn)，從安全性能、耐久性能、功能性幾方面為既有建筑外墻保溫系統(tǒng)的評(píng)價(jià)鑒定作出詳細(xì)的說(shuō)明。在這一套體系中，各指標(biāo)的權(quán)重值和扣分值分別如表 1、表 2 所示，根據(jù)公式（1），可計(jì)算出總扣分值Va，再根據(jù)表 3 給出最終評(píng)價(jià)等級(jí)和處理建議。

表1 既有建筑外墻保溫系統(tǒng)各指標(biāo)的權(quán)重值

表2 既有建筑外墻保溫系統(tǒng)各Ⅱ級(jí)指標(biāo)對(duì)應(yīng)的扣分值（v）

表3 總扣分值 Va 及處理建議

總扣分值Va的計(jì)算公式見(jiàn)式（1）：

式中：Va為總扣分值；vi為第i個(gè)Ⅱ級(jí)指標(biāo)的扣分值；w1i為第i個(gè)Ⅰ級(jí)指標(biāo)的權(quán)重值；W2i為第i個(gè)Ⅱ級(jí)指標(biāo)占Ⅰ級(jí)指標(biāo)的權(quán)重值。

3 工程應(yīng)用

某項(xiàng)目位于蘇州市，先對(duì)其進(jìn)行排查，然后根據(jù)排查結(jié)果使用層次分析法進(jìn)行性能評(píng)價(jià)，計(jì)算評(píng)價(jià)等級(jí)并給出處理建議。

3.1 既有建筑外墻保溫系統(tǒng)綜合性能的排查

本研究遵循“預(yù)防為主，防治結(jié)合”的原則，通過(guò)資料收集和地面調(diào)查，對(duì)本項(xiàng)目外墻保溫系統(tǒng)的連接安全性、防火安全性和耐久性進(jìn)行實(shí)地排查，結(jié)合規(guī)范要求和設(shè)計(jì)要求，得出排查結(jié)論如表 4 所示。

表4 既有建筑外墻保溫系統(tǒng)綜合性能排查記錄

3.2 既有建筑外墻保溫系統(tǒng)性能評(píng)價(jià)

根據(jù)以上排查結(jié)論，對(duì)該工程進(jìn)行進(jìn)一步的鑒定評(píng)價(jià)，此次鑒定評(píng)價(jià)工作包括既有建筑外墻保溫系統(tǒng)的安全性（連接、防火）、耐久性和系統(tǒng)功能性。

3.2.1 安全性能評(píng)價(jià)

1）保溫板粘結(jié)強(qiáng)度。在既有建筑外墻保溫系統(tǒng)當(dāng)中，保溫材料的質(zhì)量直接影響到外墻的連接安全性。根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)程中的規(guī)定，保溫系統(tǒng)板粘結(jié)強(qiáng)度推定值不應(yīng)＜0.1 MPa。按照要求的取樣方法，對(duì)該項(xiàng)目隨機(jī)選取 3 處外墻，每處外墻取 3 個(gè)檢測(cè)點(diǎn)，并計(jì)算每一處的平均值。檢測(cè)結(jié)果如表 5 所示，由表 5 可知其中一組樣品不符合標(biāo)準(zhǔn)要求，評(píng)價(jià)結(jié)果的不合格率為 33 %。

表5 保溫板的粘結(jié)強(qiáng)度

2）錨固性能。除此之外，錨固件數(shù)量及錨栓抗拉拔強(qiáng)度對(duì)外墻保溫系統(tǒng)的安全性也起到了至關(guān)重要的作用?，F(xiàn)場(chǎng)對(duì)該項(xiàng)目 2 # 樓外墻保溫層進(jìn)行局部開(kāi)鑿，鏟除墻面飾面層、抹面層及保溫板，露出墻面錨固件。對(duì)一層、二層各隨機(jī)抽取 2 處墻面并鑿出≥ 5 m2的外墻面，錨固件數(shù)量的檢測(cè)結(jié)果如表 6 所示。采用拉拔儀對(duì)單個(gè)錨栓的抗拉拔強(qiáng)度進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)兩組，每組 5 個(gè)錨栓，檢測(cè)結(jié)果如表 7 所示。

表6 2 # 樓外墻外保溫層錨固件數(shù)量檢測(cè)結(jié)果

根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：“單位面積墻面的錨栓數(shù)量不應(yīng)＜6 個(gè)”、且此項(xiàng)目的“外墻保溫系統(tǒng)錨栓抗拉拔強(qiáng)度應(yīng)≥0.300 kN”。由表 6 和表 7 可知，在錨固件數(shù)量總共抽取的 4 組樣品中，2 組不滿足規(guī)范要求，不合格率為 50 %；在錨栓抗拉拔強(qiáng)度所檢的 2 組樣品中，其抗拉拔強(qiáng)度均＞0.300 kN，檢測(cè)結(jié)果不合格率為 0。

表7 外墻保溫系統(tǒng)錨栓抗拉拔強(qiáng)度檢測(cè)結(jié)果

3）防火隔離帶。根據(jù)排查結(jié)果，該項(xiàng)目為非幕墻式住宅建筑，并且高度＜ 24 m，通過(guò)查看設(shè)計(jì)文件以及防火隔離帶材料的質(zhì)量證明文件和檢驗(yàn)報(bào)告，其材料燃燒性能和水平防火隔離帶的設(shè)置數(shù)量均符合要求。

3.2.2 功能性評(píng)價(jià)

1）保溫層厚度。保溫隔熱材料的厚度越厚，通過(guò)圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳遞的熱量越少，建筑冷熱負(fù)荷就越小，但是投入成本越高。當(dāng)保溫材料的厚度達(dá)到一定程度后，再增加厚度則沒(méi)有太大的意義。

根據(jù)技術(shù)規(guī)程，對(duì)該項(xiàng)目的 2# 樓進(jìn)行鉆芯取樣，檢測(cè)其保溫層厚度。共取 3 個(gè)檢測(cè)部位，每個(gè)部位鉆 2 個(gè)芯，均勻分布在建筑各面墻上且兼顧不同朝向，該項(xiàng)目保溫層的設(shè)計(jì)厚度是 20.0 mm，實(shí)測(cè)結(jié)果如表 8 所示。根據(jù)技術(shù)規(guī)程所述“實(shí)測(cè)芯樣厚度的平均值不小于設(shè)計(jì)厚度的 95 %；實(shí)測(cè)芯樣厚度的最小值不小于設(shè)計(jì)厚度的 90 %”可知，該項(xiàng)目保溫層厚度檢測(cè)部位均合格，不合格率為 0 %。

表8 保溫層厚度實(shí)測(cè)值

2）傳熱系數(shù)。墻體傳熱系數(shù)是重要的圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱工性能參數(shù)，極大地影響著建筑能耗水平和室內(nèi)舒適性。該工程傳熱系數(shù)取樣共取 5 個(gè)部位：2 個(gè)屋面、3 個(gè)墻體，屋面?zhèn)鳠嶙璧脑O(shè)計(jì)要求為≥2.11（m2·K）/W，外墻傳熱阻的設(shè)計(jì)要求為≥1.68（m2·K）/W。根據(jù)表 9 中傳熱系數(shù)的檢測(cè)結(jié)果發(fā)現(xiàn)，所檢部位均滿足設(shè)計(jì)要求，不合格率為 0。

表9 傳熱系數(shù)檢測(cè)結(jié)果

3.2.3 耐久性能評(píng)價(jià)

既有建筑外墻的空鼓和滲漏主要采用紅外熱像法進(jìn)行全數(shù)檢測(cè)，將紅外熱像儀作為基本工具，對(duì)建筑外墻的熱流變化和熱量進(jìn)行測(cè)定。當(dāng)墻體出現(xiàn)空鼓或者滲漏的時(shí)候，會(huì)干擾建筑保溫材料的保溫性能、誘發(fā)建筑能耗增加等，該處的熱量會(huì)不同于正常部位，從而在紅外熱像圖中顯示出來(lái)。由檢測(cè)結(jié)果可知，該建筑外墻完好，空鼓和滲漏情況少，所占面積小，且無(wú)單塊面積＞0.5 m2的耐久性缺陷，空鼓或滲漏的不合格率均≤10 %。

3.3 評(píng)價(jià)結(jié)果計(jì)算

根據(jù)以上評(píng)價(jià)結(jié)果得到，該工程所檢外墻保溫系統(tǒng)的粘結(jié)強(qiáng)度不合格率為 33 %、單位面積錨栓數(shù)量不合格率為 50%、錨栓抗拉拔強(qiáng)度不合格率為 0、防火安全性的不合格率均為 0、傳熱系數(shù)和保溫層厚度的不合格率均為 0、空鼓的不合格率取 10 %、滲漏的不合格率取 10 %。最終評(píng)價(jià)結(jié)果如表 10 所示。

表10 該工程 2# 樓外墻保溫系統(tǒng)綜合性能評(píng)價(jià)結(jié)果

綜上所述，通過(guò)使用層次分析法對(duì)所檢項(xiàng)目的外墻保溫系統(tǒng)綜合性能評(píng)價(jià)結(jié)果進(jìn)行計(jì)算可得，本項(xiàng)目所檢外墻總扣分值為 17.9 分，評(píng)估等級(jí)為 B 級(jí)，評(píng)價(jià)結(jié)果為良。所檢項(xiàng)目外墻發(fā)生的起皮空鼓、滲漏、少量脫落情況及脫落趨勢(shì)的情況可能為局部施工或材料質(zhì)量引起的偶然性缺陷，總體建筑物并未發(fā)生大規(guī)模缺陷或破壞以及嚴(yán)重安全隱患，因此僅需要針對(duì)缺陷進(jìn)行修繕，加強(qiáng)監(jiān)管，增加排查頻率。

4 結(jié)語(yǔ)

本文通過(guò)對(duì)既有建筑外墻保溫系統(tǒng)綜合性能的深入研究，歸納總結(jié)出一套排查和評(píng)價(jià)方法。排查方法遵循“預(yù)防為主，防治結(jié)合”的原則，充分利用已有的缺陷調(diào)查和研究報(bào)告，結(jié)合相關(guān)上報(bào)線索，確定排查對(duì)象，并編制《既有建筑外墻保溫系統(tǒng)綜合性能排查記錄》，有助于及時(shí)掌握其缺陷的動(dòng)態(tài)變化，為提高缺陷防治成效提供技術(shù)支撐。

對(duì)經(jīng)過(guò)排查后需要進(jìn)行下一步鑒定評(píng)價(jià)的工程，使用層次分析法對(duì)其連接安全性、防火安全性、耐久性和功能性進(jìn)行評(píng)價(jià)，根據(jù)不同工程的實(shí)際情況對(duì)各性能指標(biāo)進(jìn)行詳細(xì)劃分，進(jìn)一步更加準(zhǔn)確地賦予權(quán)重值和扣分值。經(jīng)工程實(shí)際應(yīng)用之后，效果良好，不但能讓排查和評(píng)價(jià)工作有依有據(jù)、有條不紊地進(jìn)行下去，而且可以科學(xué)、直觀地表征既有建筑外墻保溫系統(tǒng)的綜合性能。

本次研究成果能契合地應(yīng)用于大部分既有建筑外墻保溫系統(tǒng)，可以全面地、系統(tǒng)地對(duì)其綜合性能進(jìn)行統(tǒng)一評(píng)價(jià)，有利于扭轉(zhuǎn)我們處理既有建筑外墻保溫系統(tǒng)發(fā)生缺陷事故時(shí)的被動(dòng)狀態(tài)，進(jìn)而轉(zhuǎn)變?yōu)轭A(yù)見(jiàn)型主動(dòng)處理，減少損失，保護(hù)人民的生命財(cái)產(chǎn)安全。Q