| [摘要] 概述当前外墙外保温开裂、渗漏、脱落的通病和不承载、不耐久的缺憾，介绍“三防”保温板构造、性能和生产应用情况。 [关键词] 外墙保温；复合板；构造性能；应用 据统计，建筑能耗占我国总能耗的30%以上，建筑节能对我国总能耗的降低有着举足轻重的影响。节能建筑设计的重点在房屋围护结构的保温隔热设计，而在房屋建筑进行节能设计时，外围护墙的保温隔热设计无疑是对节约能源贡献率最高的第一重要的内容。外围护墙的保温隔热，按保温隔热层与墙体的相对位置来区分，大致上可以分为外墙内（侧）保温、外墙外（侧）保温和墙体自保温三种类型，至于两层墙中间夹一层保温材料的夹心墙构造，由于通常内侧夹墙是建筑围护墙、外侧夹墙是较薄的一层保护墙，因此可以归入外墙外保温一类。夹心墙保温构造的内外层墙之间拉结条较多，亦即冷热桥多；外层墙很薄，高厚比大，地震时容易失稳破坏；夹心层容易形成透风漏雨的通道，墙厚和自重也明显增加很多，因此在南方很少见到。内外墙上不同透风孔洞的高差所产生的烟囱效应，形成的风压常常加重透风渗雨的危害，因此，在北方地区、尤其是地震设防区也不宜采用夹心墙保温构造。 一、关于自保温轻质墙体 关于自保温轻质墙体，大宗使用的墙体自保温材料主要是各种轻质墙板和轻质砌块，这两种材料多用于框架结构填充墙等非承重墙体。其中的彩钢泡沫塑料夹心墙板，保温隔热性能优秀，但蓄热性能差，室内温度波动大，且不透气，容易使人产生“闷气”感，室内热环境的舒适度很差，故不宜用于居住建筑。其它轻质墙板自保温，一般由于其热阻相对于专门的保温构造显得比较小，在寒冷地区和炎热地区使用往往达不到规定指标。同时外墙板的拼缝处理及墙板与周边梁柱的接缝处理也缺乏耐久可靠的措施，受结构变形和温湿度变化等复杂外力影响时板面产生裂纹的现象很普遍，因为上述几种原因常常导致外围护墙漏风，渗水，所以在采用时应审慎地选择墙板和安装工艺。各种轻质砌块用于框架结构填充墙，在中小城市面广量大，特别是粉煤灰加气砌块，能够大量消纳工业废渣粉煤灰，变废渣为资源，热工性能也很优秀，用于非承重墙一度很受欢迎。但是，如果将粉煤灰加气砌块用于外围护墙，也存在一些与生俱来的顽疾，影响其使用功能。最主要的是墙体裂缝和墙面抹灰空臌脱落两大顽疾。裂缝主要出现在砌块填充墙与框架梁柱等受力构件的接缝处和门窗洞的边角部位。接缝开裂的主要原因是结构受力所引起的混凝土构件的变形。混凝土梁柱与强度相对很低、刚度相对很小的轻质墙体不能发挥相互支撑、相互制约的作用，相互之间的变形不协调必然产生裂缝。现在采取墙柱接缝处贴布、加钢丝网等抗裂措施虽然能暂时减轻裂缝或推迟裂缝的出现，但结构的变形（如温度变形）是动态的，抗裂措施难以一劳永逸。门窗等墙洞边角部位的裂缝则主要是由于应力集中造成的，粉煤灰加气砌块墙体的强度低，在应力集中部位更容易出现裂缝。 粉煤灰加气砌块墙面抹灰层空臌脱落是令建筑界人士最难应付的通病，数十年来许多技术人员提出过许多技术方案，试图防治这种通病，至今无济于事。而且不脱则己，脱落往往是半幅墙，乃至整幢房的外抹灰，多年来对粉煤灰加气砌块墙面抹灰空臌开裂的原因众说纷纭，最主要的原因有： 1、粉煤灰加气砌块自身强度太低，造成抹面空臌。用手触摸，砌块表面总会有一层浮动的灰质粘到手上，这就在墙面与抹灰层之间自然形成了一个隔离层，很容易产生空臌。 2、温度变形产生的层间剪力造成抹面空臌。粉煤灰加气混凝土砌块的线胀系数是粉煤灰硅酸盐和空气的综合线胀系数。墙体的粉煤灰加气材料与抹面层水泥砂浆材料二者的强度差距太大，线胀系数差距太大，在温度大幅度变化时由于二者之间变形不协调产生的层间剪力，破坏了抹灰层与墙面之间本来就很薄弱的粘结。在工程实践中，抹灰砂浆的强度越高就越容易空臌。强度较低的混合砂浆反而与基层结合得好些。 3、活性成份的析出和化学变化造成抹面空臌。粉煤灰加气砌块材料内部存在大量的没有充分反应的活性成份如氢氧化钙等，这些活性成份将在墙体形成后的很长的年月里缓慢地发生化学变化和形态变化而析出，这些变化和析出使得砌块产生体积、密度等方面的物理变化并在砌块表面聚积析出物（俗称“泛碱”）、形成隔离层，从微观上改变墙面和抹灰层之间原来的粘结状态，削弱粘结，使得面层空臌起壳。 墙面的局部开裂和抹灰空臌脱落是粉煤灰加气混凝土砌块的一大缺憾，使得建筑师对之爱恨交加。特别是一些外墙装饰要求较高的建筑非承重外墙，不得己，只能选择远离粉煤灰加气砌块。其它如陶粒砌块等轻骨料砌块，也都程度不同地存在着墙体开裂和抹灰空臌的弊病，影响使用。 外墙内保温做法由于热桥多从而影响节能效果。同时由于内外墙存在较大温差对结构有不利影响，因而一般只在外保温性能不足时作为一种补充措施，不作为外墙保温的主要手段。目前最为普遍的做法是外墙外保温做法。 二、现有的外墙外保温技术 外墙外保温做法可以将热桥减少到最低限度，对建筑外表整体裹复，对结构有一定的保护作用，也能缩小内外墙温差，改善室内热环境，因而受到业界和国家建设部的肯定，政府有关政策法规也规定了节能建筑必须采用外墙外保温做法。但由于隔热保温层直接暴露在室外气候的环境中，直接受风雨冷热温湿变化影响，墙面容易出现裂缝、渗漏和保温层从墙面脱落的现象，常常会带给建设各方和房屋用户不少麻烦。为了对外墙外保温技术的现状有一个总体的了解，有必要将外墙外保温材料常用的几种类型及其构造作一次粗略的罗列，分析其主要的优缺点及改善的可能性，以便对当前外墙外保温技术的发展创新方向形成较为清晰的概念。 1、浆料类外墙外保温做法。主要有水泥基聚苯乙烯颗粒复合保温砂浆和胶粉聚苯乙烯颗粒保温浆料。其层次构造如图1所示，从外墙外侧面向外依次为：墙基层、界面层（或称为“结合层”）、保温层、抹面层（或称为“保护层”）、饰面层。界面层是添加了有机胶粘剂的水泥砂 浆或胶泥，涂布在墙基层，目的是提高保温层与墙基层在施工阶段和长期使用阶段的粘结力。保温层是以加胶的水泥砂浆或胶粉作为胶粘剂，以发泡的聚苯颗粒作为骨料，加入粉煤灰作为填充料并改善流动性、加入纤维改善抗裂性能、加入保水剂、增塑剂改善保温浆料的和易性，借助涂布在墙面的粘稠的界面层将保温浆料抹压在墙面，每一遍10厚左右，保温砂浆固化收缩后再加抹10厚一层，直至达到设计厚度为止。外围护墙热工性能的优劣，除了墙体自身的热工性能外，主要是由保温层的隔热性能和厚度决定的。抹面层是涂抹在保温层表面的保护层。由于保温层较为松软、强度较低、容易裂缝、渗水甚至从墙面脱落，影响保温隔热性能和耐久性，因此抹面层的保护作用十分重要。抹面层是用加胶的较为柔性的抗裂水泥砂浆将玻纤网格布铺贴在保温层外侧，表面再用这种抗裂浆料抹平。如果需要在墙面粘贴饰面砖等较重的面层，则需将抹面层的玻纤网格布加强筋改换成热镀锌电焊铁丝网，并用膨胀螺栓与墙基层锚固。即便如此，也无法保证保温构造及饰面砖的耐久性和安全性。据了解，到目前为止，建筑市场的保温砂浆基本上都达不到设计的热工性能，造成建设资金的大量浪费和质量方面后遗症，因此国内一些省市早已禁止采用。总之，材料的本质缺陷加上混乱的市场状态，浆料类外墙外保温材料难以在技术上出现重大突破，因此就无法避免其加速被淘汰的命运。 2、采用抹灰沾贴工艺的聚苯乙烯泡沫塑料板材。聚苯乙烯板材有较为稳定可靠的热工性能，闭孔结构吸湿性小，可以满足从北方到南方不同地区建筑节能的功能要求，价格也适中，原本应该成为较为理想的外墙外保温材料。目前安装工艺主要采用面积为2M2左右的整张大板，涂抹水泥胶浆沾贴，或以膨胀螺栓固定。也有苯板表面开燕尾槽，衬在现浇剪力墙的大模板内侧，依靠燕尾槽与现浇砼咬合实现联接。由于苯板自身强度很低，而且随着时间推移和材料老化会产生较大的收缩变形（单张板材面积大，其变形更大），使苯板从墙面剥离而破坏，所以不论是采用胶浆沾贴还是采用螺栓或燕尾槽等形式的机械联接、都难以避免苯板从墙面脱落的现象发生，更不能指望在墙面安装饰面砖等重质材料。 聚苯乙烯泡沫塑料板按生产工艺可分为模塑板（EPS）和挤塑板（XPS）两种。目前的外墙外保温技术标准只支持EPS板，没有包含XPS板，这是因为XPS材料刚度较高，发生翘曲变形时更容易产生空臌脱落现象。其实，XPS具有强度高、吸湿率低，导热系数小的诸多优势，只要安装方法恰当，注意趋利避害，空臌脱落的现象是完全可以避免的。 三、混凝土聚苯乙烯复合保温板技术简介 如何消除外墙外保温体系的裂缝、渗漏、脱落现象？如何让建筑师在外墙面设计面砖、石板类重质装饰时毋需担心外保温构造的安全性和耐久性？特别是如何具体地将XPS挤塑板强度高、吸湿率低、导热系数小的诸多优势发挥出来，应用于外保温体系，并通过合理的构造使其不裂缝、不渗漏、不脱落，而且具备建筑设计所需要的安全性和耐久性？研究这个问题对消除当前外墙外保温技术障碍，推动建筑节能健康发展有重要的现实意义。泰州市墙体改革与建筑节能管理办公室的技术人员多年来利用业余时间研究这样的技术方案，获得多项国家发明专利。由泰州墙改节能办上报已经列入了建设部2006年科技项目计划的《保温装饰砼砌块生产、应用成套技术研究开发项目》，其中有一项保温装饰建筑贴面板，就是针对上述问题而设计的。这种建筑贴面板名称为“混凝土聚苯乙烯复合保温板”，商品名称“三防保温板”，经过检测机构型式检验和管理机构备案登记，已经在泰州上市。一年多来，多处工程应用证明，“三防”保温板确实消除了外墙外保温体系裂缝、渗漏、脱落的现象，目前指定墙面承受2KN/M2的匀布竖向荷载，使用年限可与建筑物使用年限相匹配，外保温体系在使用阶段一般不需要进行维修。 1、“三防”保温板的构造特征 “三防”保温板构造如图2所示、安装在外墙外侧的“三防”保温板体系如图3所示。 内配铁丝的水泥销键穿过挤塑板上的孔洞，一端锚固在15厚的细石砼面板上，另一端锚固在墙面水泥砂浆找平层中，依靠配筋水泥销键将面板和挤塑板牢固地附着在建筑外墙外侧。板缝处理：在挤塑板之间用直径大于板缝宽度的圆形截面泡沫条嵌填，在细石砼面板之间用较为柔性的聚合物水泥砂浆勾缝。可以让细石砼面板表面毛糙，以利于粘贴面砖，也可以做成彩色水泥自装饰面层供清水勾缝。 2、“三防”外保温体系防开裂的分析 温差干湿变化引起的变形和材料自身收缩引起的变形是一般外保温体系出现开裂的主要原因，保温板材和面层的单块面积越大，开裂就会越严重。“三防”保温板单块面积只有400*200矩形，这样小尺寸的细石砼面板无论什么原因所引起的变形都很小，完全可以依靠勾缝材料的塑性得到调整，不会出现能发生渗透的有害裂缝，这一点已经在一幢使用十多年的建筑墙面上得到了证明。 3、“三防”外保温体系防渗漏的分析 由于尺寸为400*200*15的C20细石砼面板有较高的强度，挤塑板又是不透水的材料，因此，一般情况下“三防”保温板自身是不渗水的。“三防”外保温体系防渗漏重点是防止灰缝渗漏。 “三防”外保温体系灰缝设置了三道挡水的防线，第一道是聚合物水泥砂浆勾缝，上面分析了这种灰缝一般不会出现有害裂缝。因而不渗水。第二道防线是圆形截面的塑料泡沫条。泡沫条的截面直径略大于挤塑板间的缝宽，嵌填进板缝后，圆形断面被挤压成椭圆形。泡沫条截面的弹性恢复力使得它与两侧的挤塑板挤紧，达到防渗漏的目的。由于单个水分子尺寸很小，所以挤紧的泡沫条对透气性没有影响。 泡沫条的弹性恢复还对于挤塑板的材料收缩徐变形成长期的补偿机制，使得板缝不出现扩大和渗漏。 第三道防线是墙面水泥砂浆找平层。由于砂浆勾缝层和塑料泡沫条的阻挡，即使大风大雨天气，少量雨水借助风压透过砂浆勾缝层后也不再有压力，无法再越过挤紧的泡沫条。如果再有雨水能透过泡沫条，也无法再穿过水泥砂浆找平层侵入墙体。工程实践证明，这三道阻止雨水渗漏的措施虽然简便易行，却是可靠的。只要施工操作切实到位，墙面就不渗漏。 4、“三防”外保温体系安全承载、防脱落的分析 水泥销键最大长度在100以内，截面尺寸15—20，我们将其比值控制在5以内。销键嵌入墙面水泥砂浆找平层，胡子铁丝锚入找平层内有足够的锚固长度，我们把这种节点视为后浇刚性节点。在面板及其外侧装饰层竖向荷载作用下，我们把水泥销键视作从墙面挑出的微型砼牛腿属受剪小变形构件，并忽略其变形和弯曲的影响。经过检测，板外侧承受匀布竖向荷载的极限值30KN/M2，目前暂指定墙面匀布竖向载荷设计值2KN/M2，足以安全地承受墙面任何重质装饰材料的荷重。我们又规定了墙面抹灰水泥砂浆配合比不低于1∶3以保证其支承具有足够的强度和刚度。在墙面抹灰无空鼓现象的前提下，这种结构受力简图明确，结构稳定，承载能力充裕，可以用明确的结构简图和数据直接表征其结构的安全性。而现有的浆料类或粘贴板材类保温构造尚没有找到能够直接表征其粘结破坏机理的方式，只能颇为牵强地以平均粘接力来作为衡量其质量的指标，应该说是一种不如人意的办法，但在找出贴切的表征方式之前也只能这样。 “三防”保温体系各层材料在层面之间无粘结，因此不存在层间剪切力的问题。墙面抹灰与销键、面板都是水泥混凝土材料，有很好的相容和协调性能，耐久性好。如果不考虑XPS板老化、粉化而降低绝热性能的因素，保温构造的使用年限应能与建筑物持平，做到“墙体不破坏，保温构造不破坏”。为了保证“小牛腿”固端支承的可靠性，当墙面采用重质装饰材料或建筑墙面高度较高时，我们在水泥砂浆找平层中间配置铁丝网形成配筋抹灰层，配筋抹灰层与墙体灰缝中预埋的铁丝锚固牢靠。这种做法的操作程序是挂网，边抹压找平层边镶贴“三防”板，让胡子铁丝插入铁丝网中实现搭接，以保证贴板牢靠，找平层不发生空臌、脱落，如图4所示。 5、“三防”外保温体系燃烧性能的分析 “三防”外保温体系所采用材料除XPS板之外都是不燃材料，只要所选用的XPS板荷合燃烧性能要求，整个外保温体系就能够满足燃烧性能要求。我们现在考虑的是阻燃剂价格太贵，会大幅度提高产品成本，而且存在二恶英和其它致癌物质对环境的污染，长期大面积使用，其负面影响不可小视。我们设想采用构造防火的办法，对泡沫塑料绝热板不采取阻燃措施，转而采用不燃或难燃的泡沫条嵌缝，使得泡沫板六面都被不燃材料所包围，火焰无法传播蔓延，达到保温体系整体阻燃的目的，同时也消除了阻燃剂提高成本、污染环境的弊端。这种设想一旦实施应能产生很好的社会效益和经济效益。 产品生产和工程应用的实践表明，“三防”外保温体系的构造简明，生产工艺简单、施工便捷，功能可靠，结构安全，成本比粘贴苯板低些。加之发明专利享有法定的市场垄断权，生产企业也能够获得较为满意的利润，保持发展的积极性。我们期待引起业界同仁注意，共同关心和完善这项技术，尽快为中国建筑节能事业提供一种较为实用、经济、性能可靠的外墙外保温做法。 泰州市墙改节能办 王杏林 |
