外墙保温技术及节能材料的简介和应用
在建筑中,外围护结构的热损耗较大,外围护结构中墙体又占了很大份额。所以建筑墙体改革与墙体节能技术的发展是建筑节能技术的一个最重要的环节,发展外墙保温技术及节能材料则是建筑节能的主要实现方式。外墙内保温施工,是在外墙结构的内部加做保温层。内保温施工速度快,操作方便灵活,可以保证施工进度。内保温应用时间较长。技术成熟,施工技术及检验标准是比较完善的。在2001年外墙保温施工中约有90%以上的工程应用内保温技术。
节能建筑墙体自保温技术与其他墙体保温技术比较,具有与建筑同寿命、造价较低、工序简单、施工方便、便于维修改造、安全性能好等优点,可有效降低能源消耗、减少环境污染、促进节能减排、实现可持续发展。节能建筑自保温墙体是指不通过内、外墙保温技术,其自身热工指标就能达到国家和地方现行节能建筑标准要求的墙体结构。
一、墙体厚度应适应主体结构复合外、内保温系统的要求
自保温墙体材料大多是作为框架结构或框剪结构体系建筑外墙的填充墙,只需内外抹水泥砂浆保护层,不再复合外、内保温系统。而框架梁、柱或剪力墙部位则要复合外、内保温系统才能使外墙的平均传热系数 Km 满足节能设计标准的规定。由于外、内保温系统有一定的厚度,如果要求自保温墙材的厚度与框架梁、柱及剪力墙的外边沿或内边沿齐平,复合外、内保温系统后就会在两个不同的材料部位出现厚度差,表面极不平整。
所以,在构造节能设计时,将自保温墙体材料(如加气混凝土)的厚度取为 240 ~ 250mm 。砌筑时,外挑出钢筋混凝土构件 40 ~ 50mm ,以满足复合外保温系统后整个外墙外表面平整的要求;或将外复合聚苯板保温空心砌块的聚苯板部分外挑,以使钢筋混凝土构件部位复合聚苯板薄抹灰外墙外保温系统后的整个外墙外表面平整。钢筋混凝土结构构件部位采用内保温系统也会存在连接部位不平整需要解决的技术措施。
因此在自保温墙体材料的厚度设计时,应考虑主体结构构件是采取何种外、内保温系统,并根据所在地区建筑节能设计标准的规定,核算其保温系统厚度,进而确定适宜的自保温墙材厚度以满足应用在外墙上的外表面平整要求。
二、砌筑与抹面砂浆应纳入外墙自保温系统技术研发内容
砌筑与抹面砂浆是块体墙材不可缺少的组成材料,即或是板块墙材,板缝联结与板面装饰也少不了联结材料及抹面平整材料。在夏热冬冷地区采用这种强度较高的保温砂浆作内、外抹灰层,不仅可对自保温墙体的保温隔热性能起到很好的辅助作用,而且也可因其有效地解决了结构性冷(热)桥部位的保温处理,两全其美。
当然,应采用抗裂防水的抹面层与之形成一整体解决抗裂防水问题。对于热工性能稍差的自保温墙体材料,还可将抹面砂浆作为墙体自保温系统的一个组成部分,在强度等级较高、导热系数较低的保温砂浆上进行研究和应用。
三 、墙体原材料设计考虑因素
在自保温墙体材料的研发应用中,应不仅考虑外墙的平均传热系数 Km 和平均热惰性指标 Dm 应符合标准的规定,还应考虑结构性冷(热)桥部位的低限传热阻 Ro.b.min 也须符合低限保温的规定,即在冬季正常采暖条件下,结构性冷(热)桥部位的内表面温度应高于室内空气露点温度 。
四、优化构造节点设计
自保温墙体材料有承重型和非承重型。不论是承重型和非承重型,在建筑外墙中应用都少不了要与钢筋混凝土或其他金属构件连结,由于材料的物理力学性能不同,受力变形会不一致。也由于断面的厚度及表面状况不同,连结部位的整体性及表面平整度很难控制。
特别是当钢筋混凝土构件部位采用外、内保温系统时,就更难以控制其连接部位的整体性和平整度。在多层砖混结构体系建筑中采用承重型自保温墙体材料作承重墙,必须对与构造柱及圈梁等连接部位的构造节点进行优化设计;在框架及框剪结构体系建筑中采用非承重型自保温墙体材料作填充墙,也必须对与框架梁、柱及剪力墙连结部位的构造节点进行优化设计,并根据相关的技术规范及规程采取适宜的连接措施,保持连结部位的整体性和变形能力以及安全、可靠,表面平整,并具有可操作性。特别是由于钢筋混凝土构造柱、圈梁或框架梁、柱与剪力墙部位需采用外、内保温系统技术才能使外墙的平均传热系数 Km 符合建筑节能设计标准的规定,连接部位的构造节点优化设计就更显得重要。
加气混凝土砌块及其他一些轻质保温砌块在墙体中应用后出现的连结部位开裂等弊病,就是因为对其连接部位的构造节点设计及处理措施不认真造成的。因此只有将自保温墙体材料在应用中和相邻构配件连接部位构造节点的优化设计及处理措施,作为外墙自保温系统技术的研究内容,才能保证外墙的保温隔热工程质量,自保温墙体材料也才有推广应用的前景。
目前,在我国政府大力提倡要发展节能、节地、环保型建筑,促进社会和建筑可持续发展的建筑技术路线指引下,各地区都在充分利用工业废渣等可利用的建材资源研发、生产和应用自保温墙体材料。特别是由于一些内、外保温技术在节能建筑外墙中应用后出现的表面开裂、质量可控性差和二次装饰装修时的损坏等问题未能得到及时解决,更促进了自保温墙材的研发与应用外墙自保温系统由于不需要在主体墙材的内、外或中间增加非承重的保温隔热构造系统,省去了内、外复合的保温系统材料和施工,在达到相同的节能保温隔热效果条件下,与外墙采用内、外或夹心保温系统比较,具有良好的技术经济效益。
目前我国新型建筑材料主要存在以下几点问题:新型墙体材料应新型建筑材料科技含量高,往往价格高于目前使用的一般材料,对市场推广起制约作用;材料的施工工艺、技术、检测手段等目前尚无规范限制。部分产品质量不稳定;个体利益驱动影响了新型端体材料的开发应用和推广等等。