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论挤塑聚苯板在建筑外墙中节能作用
上海蓝天房屋装饰工程有限企业 苏宏平 杨亚军

摘要: 建筑节能是全球共同关注问题, 对处理能源危机、 降低能耗起了非常大作用。本文以上海申通地铁集团办公大楼外墙保温施工为例, 经过实例计算验证挤塑聚苯板节能功效, 叙述新型墙体保温材料挤塑聚苯板保温功效, 施工工艺, 说明挤塑聚苯板在建筑节能中优势。
关键词: 挤塑聚苯板 外墙外保温 施工工艺 建筑节能

1.建筑节能大势所趋
能源危机, 环境恶化已成为当今世界所面临严峻问题, 其严重阻碍了可连续发展道路。为处理这一问题, 中国立刻提出了建设节省型社会战略思想, 要求以人为本, 坚定科学发展观, 坚持资源开发与节省并重, 把节省放在首位方针。其中城市建设起到了关键性作用, 城市是人类生存和发展基础单元, 是人类与自然环境直接最亲密、 最具体进行物质交换地理空间。建筑节能作为城市建设有机组成部分, 在促进城市人民环境可连续发展中饰演着越来越关键角色。
所谓建筑节能, 就是在满足居住舒适性要求前提下, 在建筑中使用隔热保温新型墙体材料和高能效比采暖空调设备,达成节省能源、 降低消耗、 提升能源利用效率目。据相关资料表明, 建筑能耗已占总能耗27.5%, 这还不包含建材生产过程中耗掉能源, 这部分也占社会能耗16.7%。在中国因为建筑维护结构保温隔热水平差, 采暖系统热效率低, 中国单位建筑棉界采暖能耗为气候条件相近发达国家3倍左右。另外, 夏天空调制冷消耗大量电能。估计到制冷负荷高峰将达成1.8亿千瓦, 相当于10个三峡电站满负荷出力。现在, 建筑能耗极端浪费成为建设节省型社会中最微弱一个步骤。所以, 努力降低能耗, 推进建筑节能工作刻不容缓。
2.外墙外保温
在建筑中 ,外围护结构热损耗较大 ,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发展是建筑节能技术一个关键步骤 ,发展外墙保温技术则是建筑节能关键实现方法。
节能保温墙体施工技术关键有外墙内保温和外墙外保温两大类。外墙外保温技术是一项优异外墙节能技术, 在近几年得到了广泛应用。相对于外墙内保温, 外墙外保温含有以下优点:
a.保护主体结构, 延长建筑物寿命。因为外保温是将保温层置于结构外侧, 降低了因为温度改变造成 结构变形产生应力, 并降低了空气中有害物质和紫外线对结构侵蚀, 提升了墙体耐久性。
b. 有效消除“热桥”影响。梁、 柱、 门窗洞口等部分“热桥”经过内保温是难以避免, 而外墙外保温在“热桥”外侧贴保温材料, 能够大大降低热损失, 节能效果非常显著。外保温既能够预防“热桥”部位产生结露, 又能够消除“热桥”造成热损失。
c.有利于室温保持稳定。采取外墙外保温, 蓄热能力较强主体结构在室内一侧, 对房间热稳定有利, 可避免室温出现较大波动。
d.避免装修对保温层破坏。在用户装修过程中, 内保温层轻易遭到破坏, 而外保温则可避免这种问题。
e.外墙外保温能够取得很高经济效益。外墙外保温比外墙内保温增加了使用面积1.8%-2.0%, 可使单位使用面积造价降低, 加上节省能源及改善热环境等好处, 总效益十分显著。
3.外墙外保温热工计算
上海申通地铁集团办公大楼, 为轨道交通明珠线二期蒲汇塘停车场场内一个配套工程。大楼总高为24米, 地上五层、 地下二层, 总建筑面积为18661m2。建筑物由南北两部分组成。外墙采取是欧文斯科宁企业XPS挤塑聚苯保温板。
以申通办公大楼（体型系数为0.4）为例,其外墙保温结构如图所表示。
本工程外墙材料采取导热系数为0. 13W/ (m ·K) (厚度240mm) 伊通砖,保温材料采取XPS挤塑聚苯保温板。进行热工计算验证其是否满足建筑墙体节能要求。
(1) 计算依据。依据《民用建筑热工设计规范》（GB50176293） 及《夏热冬暖地域居住建筑节能设计标准》（J GJ752）。
(2) 墙体结构及热工计算参数取值。内侧粘结砂浆:导热系数λ1 = 0. 93W/ (m. K) ,厚度20mm;伊通砖墙:导热系数λ2 = 0. 13W/ (m. K) ,厚度240mm;外侧保温材料:XPS聚苯保温板导热系数λ3 = 0. 029 ×1. 1 = 0. 0319W/ (m.K) ,厚度50mm;抗裂防护砂浆:导热系数λ4= 0. 93W/ (m.K) ,厚度5mm。
公式:

在240mm伊通砖墙上做50mm XPS 挤塑聚苯保温板保温材料外墙外保温,传热系数为0. 2785 W/ (m2 . K) ,小于上海地域体型系数0. 4 时外墙传热系数限值1. 5 W/ (m2 . K) ,满足建筑墙体节能要求。
4.XPS 挤塑聚苯保温系统
4.1系统组成
经过计算验证了XPS 挤塑聚苯保温板含有良好保温性能, 确保其能够发挥良好保温作用还需控制好其施工工艺步骤节点。申通办公大楼外墙外保温系统是以美国欧文斯科宁企业生产XPS挤塑聚苯保温板为保温层材料, 采取聚合物改性粘结剂粘结并加机械锚固方法固定在基层外墙表面, 再以含有强度高、 韧性好且有良好抗裂性能耐碱玻纤网格布增强聚合物砂浆为保护层, 外饰面采取砂岩涂料复合绝热防水装饰系统。该系统依据XPS挤塑聚苯保温板表面特征采取了界面处理, 提升了粘贴和抹灰砂浆强度, 并对全部保温外墙面采取了机械锚固辅助连接, 使得系统整体性、 安全性和可靠性取得深入加强。该系统组成材料表（表1）, 基础结构图（图2, 图3）以下:
表1 欧文斯科宁XPS挤塑聚苯保温系统组成
结构层次
组成材料
找平层
1:3水泥砂浆
粘贴层
聚合物改性粘结剂
界面层
专用界面处理剂
保温层
欧文斯科宁XPS挤塑聚苯板
界面层
专用界面处理剂
固定件
优质工程塑料膨胀管＋自攻螺丝
保护层
聚合物改性抹面砂浆, 内置耐碱玻纤网格布
饰面层
砂岩涂料

图2基础结构图 图3 基础结构图

4.2组成材料与系统关键性能
4. 2. 1 保温层材料——欧文斯科宁XPS挤塑保温板
挤塑板是聚苯乙烯树脂和添加剂在一定温度下采取模压设备挤压而成绝热制品,含有连续均匀表层和全闭孔蜂窝状结构,蜂窝状结构相互紧密连接,没有空隙。所以,它不仅有很低导热系数和吸水率,较高抗压、 拉伸和抗剪强度,更有优越抗湿、 抗冲击和耐候等性能。在长久高湿或浸水环境下,仍能保持优良保温性能。图4 为XPS挤塑保温板显微结构, 图5为XPS挤塑保温板等不一样保温材料在70%相对湿度下, 2年中热绝缘系数改变曲线。

图4 XPS挤塑保温板显微结构

图5 不一样保温材料热绝缘系数改变曲线

与现在应用多数挤塑板不一样, 欧文斯科宁XPS挤塑聚苯保温板是毛面,它有利于改善板材与粘贴砂浆以及抹面砂浆(保护层) 粘结,保温板既含有较膨胀聚苯板高强度(包含抗压、 拉伸和剪切) ,又含有墙体外保温所必需韧性。
4.2.2特种界面处理剂
用于挤塑板粘贴面以及保护层抹灰面界面处理材料,藉以增强聚合物砂浆与挤塑板亲合粘结能力,是针对挤塑板外保温系统保温制品表面特征而采取尤其方法。在这方面,福卡外保温系统采取专门研制特种界面处理剂,涂刷后挤塑板与聚合物砂浆之间能形成一个化学结合键,经过化学作用使二者表面成为一体,从而有效提升系统整体性。该界面处理剂为一个水性乳液,含固量37 %～40 % ,pH
值7～10。
4. 2. 3 聚合物改性砂浆
聚合物改性砂浆是外保温系统关键材料,分别用于在基层墙面上粘贴挤塑板以及在挤塑板上粘结玻纤网布并找平外墙面(保护层) 。该保温系统聚合物改性砂浆采取由可再分散性聚合物胶粉改性干混砂浆料经加水搅拌制得,含有较高粘结强度和良好柔韧性。实际检测结果表明,不管是粘贴砂浆或保护层抹面砂浆,与挤塑板拉伸粘结强度均显著大于挤塑板本身拉伸强度,从而可确保不发生粘结界面破坏。
4. 2. 4 耐碱玻纤网布
耐碱玻纤网布是保护层增强材料,用于提升保护层抗裂和抗冲击能力,并可缓冲因为墙体位移、 开裂等原因引发挤塑板轻微位移。本保温系统网格布由耐碱玻纤网布涂覆抗碱高分子化合物制成,含有较高拉伸断裂强力和耐碱能力。
4. 2. 5 机械锚固件
采取机械锚固件对建筑物全部楼层外保温墙面均实施挤塑板与基层辅助连接,是挤塑板外保温系统结构又一特点,从而充足确保了保温层与基层整体性、 安全性和可靠性。本工程挤塑板锚固采取了尾部有回拧机构工程塑料胀管和有防腐镀层高强度结构钢自攻螺丝。
4. 2. 6 饰面材料
用于建筑物立面外装饰,可美化外观、 提升艺术品位与防水功效。因为挤塑板强度较高,与基层墙体连结可靠,本系统饰面材料采取了砂岩涂料。
4. 2. 7 系统性能指标
由以上各项组成材料配套组成福卡外保温系统,因为对材料及其结构方法高要求,使系统含有优良保温、 防水和装饰功效,以及充足安全性、 耐久性、 抗冲击性和耐候性。
5．施工步骤与控制关键点
5.1施工步骤
本工程保温系统关键施工工序以下:
基层处理→挤塑板表面刷界面剂→晾干→配专用粘结砂浆→粘贴挤塑板→钻孔及安装锚固件→挤塑板打磨找平、 清洁→刷专用界面处理剂→配制聚合物砂浆并抹底层→铺贴耐碱玻纤网格布→抹面聚合物砂浆→填密封膏→打磨、 修整→验收→饰面砂岩涂料施工→清理饰面层→验收。
5.2施工关键点
5. 2.1基层处理
为了确保聚苯板与基层粘贴牢靠、 平整美观,首先要求有一个较平整基面,所以在粘贴聚苯板以前,首先要对基层进行初步找平或剔凿,初步找平用1∶3 水泥砂浆找平。找平前用激光经纬仪或吊通线锤,对各大角各个方向垂直度进行测设,贴灰饼以控制墙面找平平整度及垂直度,墙面找平前及聚苯板粘贴前,都必需根本清除基层表面浮灰、 油污、 脱模剂、 空鼓及风化物
等影响粘结强度材料。
5.2.2控制线
　 依据建筑立面设计和外墙外保温技术要求, 在外墙体上弹出水平、 垂直控制线及伸缩缝、 装饰分隔线等。在外墙顶端阴阳角处用XPS挤塑聚苯板(100 ×100)贴出标志块,找出贴后角线,校核正确,用18#铅丝固定绷紧,作为阴阳角控制准线, 施工过程中每层合适挂水平线, 以控制挤塑板粘贴垂直度和平整度。
5.2.3 XPS挤塑聚苯板粘贴准备
XPS挤塑聚苯板贴前板面校正及毛化处理:该板因为生产时受模具挤压,表面光滑不利于胶浆粘结,且出厂后堆放不合理轻易造成板块翘曲,粘结时弓背开胶。故应在粘板前进行以下处理:使用前拆包检验,如有平面变形者将XPS挤塑聚苯板拆包平铺于现场竹胶模板上,然后在顶部平盖竹胶板,再静压
砂浆校正,时间不少于2d。表面毛化处理:用粗砂纸或钢丝刷对XPS挤塑聚苯板双面进行轻微搓毛,以板面平而显涩为宜。
5.2.4条点法粘贴XPS挤塑聚苯板
用抹子在每块挤塑聚苯板已涂刷过界面剂一面周围涂抹宽50mm, 从边缘向中间逐步加厚专用聚合物砂浆, 最厚处达10mm, 然后再在挤塑聚苯板上抹9个点梅花部署, 确保挤塑聚苯板粘结面积达40%以上。图6为条点法粘贴XPS挤塑聚苯板示意图。

图6为条点法粘贴XPS挤塑聚苯板示意图。
5.2.5锚固件安装
聚苯板安装牢靠后,在24 h 内安装固定件,用冲击钻钻孔,锚固深度为基层内50 mm ,钻孔深度大于60 mm ,然后将自攻螺丝拧紧,且任何面积大于0. 1 m2单块板必需加固定件。阳角、 孔洞边缘板在水平、 垂直方向固定件应加密,其间距小于300 mm ,距基层边缘小于60 mm。自攻螺丝应拧紧并以工程塑料膨胀钉帽子与聚苯板表面齐平或略拧入部分,确保膨胀钉尾部回拧使之在基层充足锚固。
5.2.6铺贴网格布
抹聚合物砂浆后立刻压入网格布。网格布应按工作面长度要求剪裁, 并应留出搭接长度, 网格布剪裁应顺经纬向进行。门、 窗洞口内侧周围与大墙面形成45°阳角部分各加一层300mm×200mm网格布进行加强, 大面网格布搭接在门窗洞口周围网格布之上。对于窗口、 门口及其它洞口四面挤塑板端头应用网格布和粘结砂浆将其包住, 也只有在此时才许可挤塑板边涂抹粘结砂浆。将大面网格布沿水平方向绷直绷平, 并将弯曲一面朝里, 用抹子由中间向上、 下两边将网格布抹平, 使其紧贴底层聚合物砂浆。网格布左、 右搭接宽度大于100mm, 上、 下搭接宽度大于80mm, 局部搭接处可用聚合物砂浆补充原聚合物砂浆不足处, 不得使网格布褶皱、 空鼓、 翘边。在墙面施工预留空洞四面100mm范围内仅抹一道聚合物砂浆并压入网格布, 暂不抹面层聚合物砂浆, 待大面积施工完成后对局部进行修补。
5.2.7质量控制
聚苯板必需与墙面粘结牢靠,无松动和虚粘现象。聚合物砂浆和聚苯板必需粘结紧密,无脱层、 空鼓,面层无胀灰和裂缝。 每块聚苯板与基层面总粘结面积不得小于50 %。工程塑料固定件胀塞部分进入结构墙体大于(50 ±5) mm。聚苯板安装许可偏差:表面平整度小于2 mm ,垂直度小于5 mm ,全高H/ 1 000 且小于20 mm ,阴阳角垂直、 方正小于2 mm ,接缝高差小于1. 5 mm。
6．工程应用
申通地铁集团办公大楼采取XPS 挤塑聚苯保温系统进行外墙外保温, 较之传统保温方法, 有以下尤其优势。
6.1外墙厚度减小
若本工程外墙材料采取导热系数为0. 13W/ (m ·K) 伊通砖, 内侧粘结砂浆:导热系数λ1 = 0. 93W/ (m. K) ,厚度20mm; 抗裂防护砂浆:导热系数λ4= 0. 93W/ (m.K) ,厚度5mm, 若要求外墙传热系数达成0.2785, 则经计算外墙采取伊通砖, 其厚度要达成440mm, 若采取一般粘土砖及一般砂浆砌筑, 外墙厚度则更大。由此可见采取XPS 挤塑聚苯保温系统, 在达成相同保温功效时能够大大降低外墙厚度。
6.2防渗漏、 抗裂性能佳
聚苯板直接作为外墙饰面层易出现开裂和渗漏弊病, 不过本工程XPS 挤塑聚苯保温系统采取了
耐碱玻纤网格布作为保护层来提升保护层抗裂和抗冲击能力, 另采取了聚合物改性砂浆（抗裂砂浆）, 含有较高粘结强度和良好柔韧性。与墙体内保温比较, 因为内保温块材长久处于室内温度环境影响, 且附着在受室外年温差影响而发生变形外墙上, 内保温块材板缝会被受温度改变而产生外墙变形应力拉开,从而产生裂缝, 若外墙饰面防水性能又差, 将造成外墙雨水经过裂缝产生渗漏现象。而本外墙保温系统则是在建筑物全部结构“穿上了一件棉袄”,使其完全处于室内温度环境下,年温差通常波动不大,能够忽略其形变产生影响。受室外环境温度影响较大只是外保温外表面。外墙饰面又采取了砂岩涂料, 使得整个外墙保温系统含有良好防渗漏功效和较强抗裂性能。

7．结语
现在中国外墙保温技术发展很快,是建筑节能工作关键。推广实施建筑物外墙外保温技术现有利于国家可连续发展,延长建筑物使用寿命,又有利于节省电力等资源,是大势所趋。
外墙保温技术发展革新与建筑节能标准不停提升是密不可分,建筑节能必需以发展新型外墙保温技术为前提,而外墙保温技术发展又必需与建筑节能相结合,才能真正发挥其作用。正是在一系列建筑节能政策和法规指导下,在建筑节能理念不停深入人心前提下,外墙保温技术优越性才日益受到大家重视。所以在大力推广外墙保温技术同时,要加强建筑节能政策、 法规和标准宣传和落实,从而真正地实现国民经济可连续发展,真正地实现建筑节能。

参考文件
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