| [摘要] 概述當前外墻外保溫開裂、滲漏、脫落的通病和不承載、不耐久的缺憾，介紹“三防”保溫板構造、性能和生產應用情況。 [關鍵詞] 外墻保溫；復合板；構造性能；應用 據統計，建筑能耗占我國總能耗的30%以上，建筑節能對我國總能耗的降低有著舉足輕重的影響。節能建筑設計的重點在房屋圍護結構的保溫隔熱設計，而在房屋建筑進行節能設計時，外圍護墻的保溫隔熱設計無疑是對節約能源貢獻率最高的第一重要的內容。外圍護墻的保溫隔熱，按保溫隔熱層與墻體的相對位置來區分，大致上可以分為外墻內（側）保溫、外墻外（側）保溫和墻體自保溫三種類型，至于兩層墻中間夾一層保溫材料的夾心墻構造，由于通常內側夾墻是建筑圍護墻、外側夾墻是較薄的一層保護墻，因此可以歸入外墻外保溫一類。夾心墻保溫構造的內外層墻之間拉結條較多，亦即冷熱橋多；外層墻很薄，高厚比大，地震時容易失穩破壞；夾心層容易形成透風漏雨的通道，墻厚和自重也明顯增加很多，因此在南方很少見到。內外墻上不同透風孔洞的高差所產生的煙囪效應，形成的風壓常常加重透風滲雨的危害，因此，在北方地區、尤其是地震設防區也不宜采用夾心墻保溫構造。 一、關于自保溫輕質墻體 關于自保溫輕質墻體，大宗使用的墻體自保溫材料主要是各種輕質墻板和輕質砌塊，這兩種材料多用于框架結構填充墻等非承重墻體。其中的彩鋼泡沫塑料夾心墻板，保溫隔熱性能優秀，但蓄熱性能差，室內溫度波動大，且不透氣，容易使人產生“悶氣”感，室內熱環境的舒適度很差，故不宜用于居住建筑。其它輕質墻板自保溫，一般由于其熱阻相對于專門的保溫構造顯得比較小，在寒冷地區和炎熱地區使用往往達不到規定指標。同時外墻板的拼縫處理及墻板與周邊梁柱的接縫處理也缺乏耐久可靠的措施，受結構變形和溫濕度變化等復雜外力影響時板面產生裂紋的現象很普遍，因為上述幾種原因常常導致外圍護墻漏風，滲水，所以在采用時應審慎地選擇墻板和安裝工藝。各種輕質砌塊用于框架結構填充墻，在中小城市面廣量大，特別是粉煤灰加氣砌塊，能夠大量消納工業廢渣粉煤灰，變廢渣為資源，熱工性能也很優秀，用于非承重墻一度很受歡迎。但是，如果將粉煤灰加氣砌塊用于外圍護墻，也存在一些與生俱來的頑疾，影響其使用功能。最主要的是墻體裂縫和墻面抹灰空臌脫落兩大頑疾。裂縫主要出現在砌塊填充墻與框架梁柱等受力構件的接縫處和門窗洞的邊角部位。接縫開裂的主要原因是結構受力所引起的混凝土構件的變形。混凝土梁柱與強度相對很低、剛度相對很小的輕質墻體不能發揮相互支撐、相互制約的作用，相互之間的變形不協調必然產生裂縫?，F在采取墻柱接縫處貼布、加鋼絲網等抗裂措施雖然能暫時減輕裂縫或推遲裂縫的出現，但結構的變形（如溫度變形）是動態的，抗裂措施難以一勞永逸。門窗等墻洞邊角部位的裂縫則主要是由于應力集中造成的，粉煤灰加氣砌塊墻體的強度低，在應力集中部位更容易出現裂縫。 粉煤灰加氣砌塊墻面抹灰層空臌脫落是令建筑界人士最難應付的通病，數十年來許多技術人員提出過許多技術方案，試圖防治這種通病，至今無濟于事。而且不脫則己，脫落往往是半幅墻，乃至整幢房的外抹灰，多年來對粉煤灰加氣砌塊墻面抹灰空臌開裂的原因眾說紛紜，最主要的原因有： 1、粉煤灰加氣砌塊自身強度太低，造成抹面空臌。用手觸摸，砌塊表面總會有一層浮動的灰質粘到手上，這就在墻面與抹灰層之間自然形成了一個隔離層，很容易產生空臌。 2、溫度變形產生的層間剪力造成抹面空臌。粉煤灰加氣混凝土砌塊的線脹系數是粉煤灰硅酸鹽和空氣的綜合線脹系數。墻體的粉煤灰加氣材料與抹面層水泥砂漿材料二者的強度差距太大，線脹系數差距太大，在溫度大幅度變化時由于二者之間變形不協調產生的層間剪力，破壞了抹灰層與墻面之間本來就很薄弱的粘結。在工程實踐中，抹灰砂漿的強度越高就越容易空臌。強度較低的混合砂漿反而與基層結合得好些。 3、活性成份的析出和化學變化造成抹面空臌。粉煤灰加氣砌塊材料內部存在大量的沒有充分反應的活性成份如氫氧化鈣等，這些活性成份將在墻體形成后的很長的年月里緩慢地發生化學變化和形態變化而析出，這些變化和析出使得砌塊產生體積、密度等方面的物理變化并在砌塊表面聚積析出物（俗稱“泛堿”）、形成隔離層，從微觀上改變墻面和抹灰層之間原來的粘結狀態，削弱粘結，使得面層空臌起殼。 墻面的局部開裂和抹灰空臌脫落是粉煤灰加氣混凝土砌塊的一大缺憾，使得建筑師對之愛恨交加。特別是一些外墻裝飾要求較高的建筑非承重外墻，不得己，只能選擇遠離粉煤灰加氣砌塊。其它如陶粒砌塊等輕骨料砌塊，也都程度不同地存在著墻體開裂和抹灰空臌的弊病，影響使用。 外墻內保溫做法由于熱橋多從而影響節能效果。同時由于內外墻存在較大溫差對結構有不利影響，因而一般只在外保溫性能不足時作為一種補充措施，不作為外墻保溫的主要手段。目前最為普遍的做法是外墻外保溫做法。 二、現有的外墻外保溫技術 外墻外保溫做法可以將熱橋減少到最低限度，對建筑外表整體裹復，對結構有一定的保護作用，也能縮小內外墻溫差，改善室內熱環境，因而受到業界和國家建設部的肯定，政府有關政策法規也規定了節能建筑必須采用外墻外保溫做法。但由于隔熱保溫層直接暴露在室外氣候的環境中，直接受風雨冷熱溫濕變化影響，墻面容易出現裂縫、滲漏和保溫層從墻面脫落的現象，常常會帶給建設各方和房屋用戶不少麻煩。為了對外墻外保溫技術的現狀有一個總體的了解，有必要將外墻外保溫材料常用的幾種類型及其構造作一次粗略的羅列，分析其主要的優缺點及改善的可能性，以便對當前外墻外保溫技術的發展創新方向形成較為清晰的概念。 1、漿料類外墻外保溫做法。主要有水泥基聚苯乙烯顆粒復合保溫砂漿和膠粉聚苯乙烯顆粒保溫漿料。其層次構造如圖1所示，從外墻外側面向外依次為：墻基層、界面層（或稱為“結合層”）、保溫層、抹面層（或稱為“保護層”）、飾面層。界面層是添加了有機膠粘劑的水泥砂 漿或膠泥，涂布在墻基層，目的是提高保溫層與墻基層在施工階段和長期使用階段的粘結力。保溫層是以加膠的水泥砂漿或膠粉作為膠粘劑，以發泡的聚苯顆粒作為骨料，加入粉煤灰作為填充料并改善流動性、加入纖維改善抗裂性能、加入保水劑、增塑劑改善保溫漿料的和易性，借助涂布在墻面的粘稠的界面層將保溫漿料抹壓在墻面，每一遍10厚左右，保溫砂漿固化收縮后再加抹10厚一層，直至達到設計厚度為止。外圍護墻熱工性能的優劣，除了墻體自身的熱工性能外，主要是由保溫層的隔熱性能和厚度決定的。抹面層是涂抹在保溫層表面的保護層。由于保溫層較為松軟、強度較低、容易裂縫、滲水甚至從墻面脫落，影響保溫隔熱性能和耐久性，因此抹面層的保護作用十分重要。抹面層是用加膠的較為柔性的抗裂水泥砂漿將玻纖網格布鋪貼在保溫層外側，表面再用這種抗裂漿料抹平。如果需要在墻面粘貼飾面磚等較重的面層，則需將抹面層的玻纖網格布加強筋改換成熱鍍鋅電焊鐵絲網，并用膨脹螺栓與墻基層錨固。即便如此，也無法保證保溫構造及飾面磚的耐久性和安全性。據了解，到目前為止，建筑市場的保溫砂漿基本上都達不到設計的熱工性能，造成建設資金的大量浪費和質量方面后遺癥，因此國內一些省市早已禁止采用。總之，材料的本質缺陷加上混亂的市場狀態，漿料類外墻外保溫材料難以在技術上出現重大突破，因此就無法避免其加速被淘汰的命運。 2、采用抹灰沾貼工藝的聚苯乙烯泡沫塑料板材。聚苯乙烯板材有較為穩定可靠的熱工性能，閉孔結構吸濕性小，可以滿足從北方到南方不同地區建筑節能的功能要求，價格也適中，原本應該成為較為理想的外墻外保溫材料。目前安裝工藝主要采用面積為2M2左右的整張大板，涂抹水泥膠漿沾貼，或以膨脹螺栓固定。也有苯板表面開燕尾槽，襯在現澆剪力墻的大模板內側，依靠燕尾槽與現澆砼咬合實現聯接。由于苯板自身強度很低，而且隨著時間推移和材料老化會產生較大的收縮變形（單張板材面積大，其變形更大），使苯板從墻面剝離而破壞，所以不論是采用膠漿沾貼還是采用螺栓或燕尾槽等形式的機械聯接、都難以避免苯板從墻面脫落的現象發生，更不能指望在墻面安裝飾面磚等重質材料。 聚苯乙烯泡沫塑料板按生產工藝可分為模塑板（EPS）和擠塑板（XPS）兩種。目前的外墻外保溫技術標準只支持EPS板，沒有包含XPS板，這是因為XPS材料剛度較高，發生翹曲變形時更容易產生空臌脫落現象。其實，XPS具有強度高、吸濕率低，導熱系數小的諸多優勢，只要安裝方法恰當，注意趨利避害，空臌脫落的現象是完全可以避免的。 三、混凝土聚苯乙烯復合保溫板技術簡介 如何消除外墻外保溫體系的裂縫、滲漏、脫落現象？如何讓建筑師在外墻面設計面磚、石板類重質裝飾時毋需擔心外保溫構造的安全性和耐久性？特別是如何具體地將XPS擠塑板強度高、吸濕率低、導熱系數小的諸多優勢發揮出來，應用于外保溫體系，并通過合理的構造使其不裂縫、不滲漏、不脫落，而且具備建筑設計所需要的安全性和耐久性？研究這個問題對消除當前外墻外保溫技術障礙，推動建筑節能健康發展有重要的現實意義。泰州市墻體改革與建筑節能管理辦公室的技術人員多年來利用業余時間研究這樣的技術方案，獲得多項國家發明專利。由泰州墻改節能辦上報已經列入了建設部2006年科技項目計劃的《保溫裝飾砼砌塊生產、應用成套技術研究開發項目》，其中有一項保溫裝飾建筑貼面板，就是針對上述問題而設計的。這種建筑貼面板名稱為“混凝土聚苯乙烯復合保溫板”，商品名稱“三防保溫板”，經過檢測機構型式檢驗和管理機構備案登記，已經在泰州上市。一年多來，多處工程應用證明，“三防”保溫板確實消除了外墻外保溫體系裂縫、滲漏、脫落的現象，目前指定墻面承受2KN/M2的勻布豎向荷載，使用年限可與建筑物使用年限相匹配，外保溫體系在使用階段一般不需要進行維修。 1、“三防”保溫板的構造特征 “三防”保溫板構造如圖2所示、安裝在外墻外側的“三防”保溫板體系如圖3所示。 內配鐵絲的水泥銷鍵穿過擠塑板上的孔洞，一端錨固在15厚的細石砼面板上，另一端錨固在墻面水泥砂漿找平層中，依靠配筋水泥銷鍵將面板和擠塑板牢固地附著在建筑外墻外側。板縫處理：在擠塑板之間用直徑大于板縫寬度的圓形截面泡沫條嵌填，在細石砼面板之間用較為柔性的聚合物水泥砂漿勾縫。可以讓細石砼面板表面毛糙，以利于粘貼面磚，也可以做成彩色水泥自裝飾面層供清水勾縫。 2、“三防”外保溫體系防開裂的分析 溫差干濕變化引起的變形和材料自身收縮引起的變形是一般外保溫體系出現開裂的主要原因，保溫板材和面層的單塊面積越大，開裂就會越嚴重?！叭馈北匕鍐螇K面積只有400*200矩形，這樣小尺寸的細石砼面板無論什么原因所引起的變形都很小，完全可以依靠勾縫材料的塑性得到調整，不會出現能發生滲透的有害裂縫，這一點已經在一幢使用十多年的建筑墻面上得到了證明。 3、“三防”外保溫體系防滲漏的分析 由于尺寸為400*200*15的C20細石砼面板有較高的強度，擠塑板又是不透水的材料，因此，一般情況下“三防”保溫板自身是不滲水的。“三防”外保溫體系防滲漏重點是防止灰縫滲漏。 “三防”外保溫體系灰縫設置了三道擋水的防線，第一道是聚合物水泥砂漿勾縫，上面分析了這種灰縫一般不會出現有害裂縫。因而不滲水。第二道防線是圓形截面的塑料泡沫條。泡沫條的截面直徑略大于擠塑板間的縫寬，嵌填進板縫后，圓形斷面被擠壓成橢圓形。泡沫條截面的彈性恢復力使得它與兩側的擠塑板擠緊，達到防滲漏的目的。由于單個水分子尺寸很小，所以擠緊的泡沫條對透氣性沒有影響。 泡沫條的彈性恢復還對于擠塑板的材料收縮徐變形成長期的補償機制，使得板縫不出現擴大和滲漏。 第三道防線是墻面水泥砂漿找平層。由于砂漿勾縫層和塑料泡沫條的阻擋，即使大風大雨天氣，少量雨水借助風壓透過砂漿勾縫層后也不再有壓力，無法再越過擠緊的泡沫條。如果再有雨水能透過泡沫條，也無法再穿過水泥砂漿找平層侵入墻體。工程實踐證明，這三道阻止雨水滲漏的措施雖然簡便易行，卻是可靠的。只要施工操作切實到位，墻面就不滲漏。 4、“三防”外保溫體系安全承載、防脫落的分析 水泥銷鍵最大長度在100以內，截面尺寸15—20，我們將其比值控制在5以內。銷鍵嵌入墻面水泥砂漿找平層，胡子鐵絲錨入找平層內有足夠的錨固長度，我們把這種節點視為后澆剛性節點。在面板及其外側裝飾層豎向荷載作用下，我們把水泥銷鍵視作從墻面挑出的微型砼牛腿屬受剪小變形構件，并忽略其變形和彎曲的影響。經過檢測，板外側承受勻布豎向荷載的極限值30KN/M2，目前暫指定墻面勻布豎向載荷設計值2KN/M2，足以安全地承受墻面任何重質裝飾材料的荷重。我們又規定了墻面抹灰水泥砂漿配合比不低于1∶3以保證其支承具有足夠的強度和剛度。在墻面抹灰無空鼓現象的前提下，這種結構受力簡圖明確，結構穩定，承載能力充裕，可以用明確的結構簡圖和數據直接表征其結構的安全性。而現有的漿料類或粘貼板材類保溫構造尚沒有找到能夠直接表征其粘結破壞機理的方式，只能頗為牽強地以平均粘接力來作為衡量其質量的指標，應該說是一種不如人意的辦法，但在找出貼切的表征方式之前也只能這樣。 “三防”保溫體系各層材料在層面之間無粘結，因此不存在層間剪切力的問題。墻面抹灰與銷鍵、面板都是水泥混凝土材料，有很好的相容和協調性能，耐久性好。如果不考慮XPS板老化、粉化而降低絕熱性能的因素，保溫構造的使用年限應能與建筑物持平，做到“墻體不破壞，保溫構造不破壞”。為了保證“小牛腿”固端支承的可靠性，當墻面采用重質裝飾材料或建筑墻面高度較高時，我們在水泥砂漿找平層中間配置鐵絲網形成配筋抹灰層，配筋抹灰層與墻體灰縫中預埋的鐵絲錨固牢靠。這種做法的操作程序是掛網，邊抹壓找平層邊鑲貼“三防”板，讓胡子鐵絲插入鐵絲網中實現搭接，以保證貼板牢靠，找平層不發生空臌、脫落，如圖4所示。 5、“三防”外保溫體系燃燒性能的分析 “三防”外保溫體系所采用材料除XPS板之外都是不燃材料，只要所選用的XPS板荷合燃燒性能要求，整個外保溫體系就能夠滿足燃燒性能要求。我們現在考慮的是阻燃劑價格太貴，會大幅度提高產品成本，而且存在二惡英和其它致癌物質對環境的污染，長期大面積使用，其負面影響不可小視。我們設想采用構造防火的辦法，對泡沫塑料絕熱板不采取阻燃措施，轉而采用不燃或難燃的泡沫條嵌縫，使得泡沫板六面都被不燃材料所包圍，火焰無法傳播蔓延，達到保溫體系整體阻燃的目的，同時也消除了阻燃劑提高成本、污染環境的弊端。這種設想一旦實施應能產生很好的社會效益和經濟效益。 產品生產和工程應用的實踐表明，“三防”外保溫體系的構造簡明，生產工藝簡單、施工便捷，功能可靠，結構安全，成本比粘貼苯板低些。加之發明專利享有法定的市場壟斷權，生產企業也能夠獲得較為滿意的利潤，保持發展的積極性。我們期待引起業界同仁注意，共同關心和完善這項技術，盡快為中國建筑節能事業提供一種較為實用、經濟、性能可靠的外墻外保溫做法。 泰州市墻改節能辦 王杏林 |
