我國(guó)每年建成的房屋面積高達(dá)16-20億平方米,幾乎超過(guò)了所有發(fā)達(dá)國(guó)家年建筑年面積的總和。而在這些新建建筑中,只有10-15能達(dá)到國(guó)家制定的節(jié)能標(biāo)準(zhǔn),80以上為高耗能建筑,單位建筑面積能耗是發(fā)達(dá)國(guó)家的2-3倍。因此,我國(guó)建筑節(jié)能已迫在眉睫。1996年7月,《民用建筑節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)(采暖居住建筑部分)》[2]頒布實(shí)行!稑(biāo)準(zhǔn)》以我國(guó)20世紀(jì)80年代的住宅能耗為基準(zhǔn),要求新建居住建筑節(jié)約采暖能耗50,其中30依靠提高建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的保溫性能來(lái)實(shí)現(xiàn)。在建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)中,墻體在采暖能耗中所占的比例最大,約占總能耗的32.1~36.2。因此,如何改善墻體的保溫性能成為重中之重。正是在這一認(rèn)識(shí)的基礎(chǔ)上,人們意識(shí)到必須全面研發(fā)和推廣新型高效墻體保溫體系和保溫材料。
建筑節(jié)能是執(zhí)行國(guó)家環(huán)境保護(hù)和節(jié)約能源政策的主要內(nèi)容,是實(shí)現(xiàn)二十一世紀(jì)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的重要措施之一。多年來(lái),在相關(guān)國(guó)家節(jié)能政策和技術(shù)規(guī)范的推動(dòng)下,我國(guó)的建筑節(jié)能工作不斷深入,節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)不斷提高;尤其是墻體保溫技術(shù)得到迅速發(fā)展。在建筑節(jié)能技術(shù)中,由于外圍護(hù)結(jié)構(gòu)的熱損耗較大,而外墻墻體面積約占總建筑面積的45%,因此加強(qiáng)外墻保溫對(duì)節(jié)能降耗起著極為重要的作用。
外墻保溫作為一項(xiàng)系統(tǒng)工程,已涉及保溫材料及其配套材料選取、系統(tǒng)性能優(yōu)化、工程設(shè)計(jì)、施工及驗(yàn)收等諸多方面。其基本要求在于保障系統(tǒng)的整體性、耐久性、有效性和安全性;努力實(shí)現(xiàn)保溫設(shè)計(jì)、材料生產(chǎn)和施工一體化,達(dá)到因地制宜,因時(shí)制宜的設(shè)計(jì)理念。目前,我國(guó)節(jié)能住宅的外墻保溫分為內(nèi)保溫、夾心保溫、外保溫及綜合保溫四種保溫形式,外墻外保溫是建設(shè)部倡導(dǎo)推廣的主要保溫形式,其保溫方式最為直接,效果也最好,是我國(guó)目前應(yīng)用最多的一項(xiàng)建筑保溫技術(shù)。
采用外墻外保溫系統(tǒng)應(yīng)遵循的基本原則
1、外保溫體系抗裂優(yōu)于內(nèi)保溫體系的原則
外保溫體系有利于建筑物建立一個(gè)更加合理的溫度場(chǎng),使保溫層里面的主體結(jié)構(gòu)冬季溫度提高、濕度降低、溫度變化較為平緩,夏季結(jié)構(gòu)溫度穩(wěn)定性增加、墻體結(jié)構(gòu)熱應(yīng)力減少,并且雨、雪、凍、融、干、濕等對(duì)主體墻的影響也會(huì)大大減輕,從而使主體墻產(chǎn)生裂縫、變形、破損的危險(xiǎn)性減小,建筑物的壽命得以大大延長(zhǎng)。因此,外保溫體系對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的保護(hù)、防止裂縫的發(fā)生優(yōu)于內(nèi)保溫體系。
2、逐層漸變、柔性釋放應(yīng)力的抗裂技術(shù)原則
采用逐層漸變,柔性釋放應(yīng)力的抗裂技術(shù)理念的構(gòu)造設(shè)計(jì)要點(diǎn)是:保溫隔熱體系各相鄰構(gòu)造層性能、彈性模量變化指標(biāo)相匹配、逐層漸變,抗裂砂漿應(yīng)保證一定的柔韌性以便釋放變形應(yīng)力。同時(shí),在抗裂防護(hù)層中采用軟配筋和多種纖維改變應(yīng)力傳遞方向,防止各種變形應(yīng)力集中發(fā)生。涂料飾面時(shí),理想的模式應(yīng)為從抗裂砂漿層-膩?zhàn)?涂料的柔韌變形性逐漸增大;面磚飾面時(shí),應(yīng)采用柔性的粘結(jié)膠和勾縫膠。
3、普通水泥砂漿不應(yīng)作為外保溫體系表面的找平及保護(hù)層材料的原則
普通水泥砂漿不僅自身易產(chǎn)生各種收縮裂縫,同時(shí)由于柔韌性較差而無(wú)法適應(yīng)自身溫差變形及相鄰層溫度變形而產(chǎn)生的應(yīng)力,用它作為保溫層的保護(hù)層,極易產(chǎn)生裂縫,厚度愈厚愈嚴(yán)重。普通水泥砂漿自身易產(chǎn)生收縮變形,并且存在強(qiáng)度增長(zhǎng)周期短(主要強(qiáng)度在10多個(gè)小時(shí)便已完成)、收縮周期長(zhǎng)(幾個(gè)月甚至上百天,收縮率為8%~10%)的矛盾,當(dāng)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20mm~30mm的找平砂漿處于熱阻很大的保溫層的外側(cè),受環(huán)境溫度影響產(chǎn)生較大變形,保溫層兩側(cè)的水泥材質(zhì)受溫差影響產(chǎn)生較大變形引起開(kāi)裂。另外,由于找平抹灰層厚度不均,局部收縮和溫差應(yīng)力不均也會(huì)引起裂縫。
4、無(wú)空腔或小空腔構(gòu)造提高體系穩(wěn)定性的原則
無(wú)空腔或小空腔構(gòu)造做法使得外墻外保溫體系具有抗風(fēng)壓能力強(qiáng)、體系整體性能好、應(yīng)力傳遞穩(wěn)定、安全性好等優(yōu)勢(shì)。在高層建筑工程中做外保溫,應(yīng)充分重視風(fēng)荷載對(duì)外保溫體系的破壞作用,盡可能地采用無(wú)空腔或小空腔做法,以滿(mǎn)足抗風(fēng)壓破壞的要求。由于風(fēng)壓對(duì)建筑物的破壞力與建筑物的高度成正比,高層建筑要比多層建筑承受的風(fēng)壓更大,因而高層建筑外保溫體系要考慮風(fēng)壓、特別要考慮負(fù)風(fēng)壓的影響。建筑物的風(fēng)荷載是指空氣流動(dòng)形成的風(fēng)遇到建筑物時(shí),在建筑物表面產(chǎn)生壓力或吸力。風(fēng)荷載的大小主要與近地風(fēng)的性質(zhì)、風(fēng)速、風(fēng)向及建筑物所在地的地貌和周?chē)h(huán)境有關(guān),同時(shí)也與建筑物本身的高度、形狀有關(guān)。風(fēng)荷載作用于建筑物的壓力分布是不均勻的,迎風(fēng)面所受的為正風(fēng)壓;側(cè)風(fēng)面和背風(fēng)面所受為負(fù)風(fēng)壓。當(dāng)外界負(fù)風(fēng)壓較大時(shí),空腔內(nèi)表面與外表面的壓力差必然會(huì)提高,空腔內(nèi)的氣體膨脹從而向外產(chǎn)生一個(gè)推力,內(nèi)外壓力差會(huì)造成對(duì)保溫體系的疲勞破壞,往往是造成有空腔外保溫體系墻面裂縫的主要因素之一。
5、防護(hù)層的抗裂問(wèn)題是控制裂縫的主要矛盾的原則
實(shí)踐證明傳統(tǒng)的水泥砂漿抹在保溫層上,不能解決抗裂問(wèn)題,必須采用專(zhuān)用的抗裂砂漿并輔以合理的增強(qiáng)網(wǎng)。另外在砂漿中加入適量的纖維對(duì)控制裂縫的產(chǎn)生是十分有效的。采用多種纖維復(fù)合配制的抗裂技術(shù),能夠更好地吸收受外界自然條件影響產(chǎn)生的膨脹、收縮變形,并均勻地將溫差變形應(yīng)力向四周分散,從而有效地防止裂縫的產(chǎn)生。如外飾面是面磚,在水泥抗裂砂漿中也可以加入鋼絲網(wǎng)片,但是應(yīng)對(duì)鋼絲網(wǎng)的絲徑、孔距通過(guò)試驗(yàn)來(lái)確定,面磚的短邊應(yīng)至少搭在兩個(gè)網(wǎng)孔上,鋼絲網(wǎng)應(yīng)采用防腐(銹)好的熱鍍鋅鋼絲網(wǎng)。
6、所有外保溫體系經(jīng)過(guò)大型耐候性試驗(yàn)驗(yàn)證抗裂性原則
在外保溫隔熱的工程中,外保溫隔熱材料面層的防護(hù)材料及飾面層材料要長(zhǎng)期經(jīng)受冷熱、溫濕、凍融等氣候變化。為了驗(yàn)證外保溫隔熱體系的穩(wěn)定性及使用壽命,最好的辦法就是進(jìn)行耐候性試驗(yàn)。
7、應(yīng)盡量選擇涂料外飾面體系的原則
采用涂料外飾體系即使產(chǎn)生裂縫也比較直觀,有利于對(duì)裂縫的控制。選擇粘貼面磚外飾面該如何防止面磚飾面開(kāi)裂:
①整個(gè)體系必須經(jīng)過(guò)抗震試驗(yàn)、耐候性試驗(yàn)、火反應(yīng)性試驗(yàn)等大型試驗(yàn)驗(yàn)證。②外保溫外飾面粘貼面磚體系滿(mǎn)足體系粘結(jié)安全性、輔助機(jī)械錨固安全性、柔性釋放應(yīng)力安全性、耐候及防火安全性等綜合性能。
③鋼絲網(wǎng)架外保溫體系飾面粘貼面磚時(shí),用傳統(tǒng)水泥砂漿找平的單網(wǎng)結(jié)構(gòu)具有較大不合理性(荷載大、易開(kāi)裂),表面受正負(fù)風(fēng)壓、熱脹冷縮、干縮濕脹均為雙向受力,應(yīng)采用收縮率小的輕質(zhì)砂漿找平并采用雙網(wǎng)構(gòu)造,實(shí)現(xiàn)柔性漸變、減輕荷載、增加抗裂性。
8、應(yīng)充分考慮各層材料的相容性及匹配性原則
由于外保溫體系是由多層材料復(fù)合構(gòu)成,就抗裂性能來(lái)說(shuō),除應(yīng)考慮各層材料自身功能性外還應(yīng)充分考慮材料的相容性及匹配性。
9、加強(qiáng)保溫截止部位材質(zhì)變換處的密封原則
在保溫層與其它材料的材質(zhì)變換處,由于這些材質(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)也不盡相同,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)該考慮這些部位的防水處理,防止水份侵入到保溫體系內(nèi),避免因凍脹作用而導(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。
10、外墻保溫體系供應(yīng)商應(yīng)對(duì)體系材料成套供應(yīng)的原則
外墻外保溫是一個(gè)有機(jī)整體,組成體系的各相關(guān)層應(yīng)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,外墻外保溫體系應(yīng)由體系供應(yīng)商成套供應(yīng),以保證體系材料的匹配性及抗裂技術(shù)路線的實(shí)現(xiàn),有利于明確工程質(zhì)量的責(zé)任。