高層建筑耐火外墻外保溫系統(tǒng)技術(shù)研究

1、 文章編號 100228528(2008 0220093212高層建筑耐火外墻外保溫系統(tǒng)技術(shù)研究宋長友 1, 陳丹林 2, 黃振利 1, 季廣其3(1. 北京振利高新技術(shù)有限公司 , 北京 100073;2. 北京六建集團(tuán)公司 , 北京 100039;3. 中國建筑科學(xué)研究院 , 北京 100013 摘 要 本文重點介紹了防火性能優(yōu)異的多種外墻外保溫系統(tǒng) , 除了介紹每種系統(tǒng)的防火原理外 , 還包括其它的系統(tǒng)性能以及施工方法等 。 這些系統(tǒng)可滿足任意一種建筑節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)要求 , 尤其可以在高層建筑或?qū)Ψ阑鹦枨蟾叩慕ㄖ?應(yīng)用 。 在火災(zāi)條件下 , 不僅系統(tǒng)自身不會產(chǎn)生蔓延 , 同時對建筑結(jié)構(gòu)

2、也會產(chǎn)生一種很好的熱保護(hù)作用 在滿足現(xiàn)行國家建筑行業(yè)外墻外保溫技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的同時 , 還具有良好的抗裂 、 耐候 、 防水 、 關(guān)鍵詞 外墻外保溫 ; 高層建筑 ; 防火中圖分類號 T U972+. 4;T U54 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 AStudy on Fire 2proof T echnology Outer 2wall External High 2rise BuildingsSONG Chang 21, 2li 1, JI Guang 2qi3(11Beijing Zhenli Co . , Ltd . , Beijing 100073, China ;2. Beijing Liujian Con

3、struction Corporation , Beijing 100039,China ;3. China o f Building Research , Beijing 100013, China Abstract The paper im portantly introduced s ome outer 2wall external thermal insulation systems with very nice fire 2proof capability. The fire 2proof theory , system capability and constructing met

4、hod were introduced in detail. All these systems could satis fy with any building energy 2saving requirement , especially with high 2rise buildings and buildings with high fire 2proof requirement. When there was a fire , not only flame spread w ould not happen in thermal insulation system , but als

5、o there was a g ood heat 2protected action to buildings. All systems provided in this paper could satis fy the standard of national building outer 2wall external thermal insulation technologies. They all had nice characteristics , such as anti 2crack , weather 2proof , water 2proof , resisting earth

6、quake , and s o on.K eyw ords outer 2wall external thermal insulation ,high 2rise building ,fire 2proof收稿日期 2007209217作者簡介 宋長友 (19792 , 男 , 碩士 , 副總經(jīng)理 聯(lián)系方式 schyno11 概 述放眼全球 , 建筑節(jié)能備受矚目 。作為建筑節(jié)能 重要組成部分的外墻外保溫系統(tǒng)也因各國情況不同 而呈現(xiàn)出技術(shù)水平的差異化 , 美國 、 德國等發(fā)達(dá)國家 已有近 40年的應(yīng)用歷史 , 針對本國的建筑結(jié)構(gòu)特點 和氣候條件 , 其應(yīng)用已相當(dāng)成熟 ; 而我國外墻外保溫 系統(tǒng)的

7、研究和應(yīng)用開始于大約 10年前 , 目前還處在 大力發(fā)展時期 , 尤其在防火安全性方面 , 一直都存在 巨大的安全隱患 , 和保溫材料相關(guān)的火災(zāi)事故時有 發(fā)生 。 因此 , 在現(xiàn)今國內(nèi)建筑多為高層甚至超高層 、 保溫系統(tǒng)的主體保溫材料約 80%為有機(jī)易燃品 、 保 溫系統(tǒng)以聚苯板薄抹灰外墻外保溫系統(tǒng)為主的現(xiàn)狀下 , 如何通過對國外先進(jìn)技術(shù)的借鑒和對國情的分 析 , 自主創(chuàng)新開發(fā)出具有獨立知識產(chǎn)權(quán)的且能徹底 解決大部分現(xiàn)有外墻外保溫系統(tǒng)耐火性差等弊病的 外墻外保溫系統(tǒng) , 是擺在研發(fā)人員面前的事關(guān)民生 安全的重要課題 。 而如何對各種外墻外保溫系統(tǒng)的 防火性能予以測試 、 分級和應(yīng)用范圍限定 ,

8、 就需要通 過大量的試驗分析和對發(fā)達(dá)國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的借鑒來 完成 , 從而制定出外墻外保溫材料和構(gòu)造的防火測 試方法 、 分級方法和應(yīng)用范圍限定 , 形成具有強(qiáng)制力 的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范 , 這也是解決外墻外保溫防火安全性 的關(guān)鍵 。 整個技術(shù)研究流程如圖 1所示 。本文重點介紹防火性能優(yōu)異的多種外墻外保溫 系統(tǒng) , 包括系統(tǒng)的防火原理 、 系統(tǒng)性能及施工方法 等 。 這些系統(tǒng)可滿足任意一種建筑節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù) 要求 , 尤其可以在高層建筑或?qū)Ψ阑鹦枨蟾叩慕ㄖ?中應(yīng)用 , 在火災(zāi)條件下不僅系統(tǒng)自身不會產(chǎn)生蔓延 ,第 24卷第 2期2008年 2月建 筑 科 學(xué)BUI LDI NG SCIE NCEV ol

9、 124,N o 12Feb. 2008圖 1 耐火外墻外保溫系統(tǒng)技術(shù)研究流程同時對建筑結(jié)構(gòu)也會產(chǎn)生一種很好的熱保護(hù)作用 。 本文提到的各種系統(tǒng)在滿足現(xiàn)行國家建筑行業(yè)外墻 外保溫技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的同時 , 還具有良好的抗裂 、 耐候 、 防水 、 抗震等性能 。2 耐火外墻外保溫系統(tǒng)的研究料與防火保溫構(gòu)造 2酯 、 、 、 玻璃棉 、 泡 沫玻璃 、 , 其中 除了聚苯板 、 聚氨酯外其它保溫材料都具有優(yōu)異的 防火性能 。 但由于建筑節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)的提高和人們對高 層建筑火災(zāi)問題的關(guān)注程度日益增加 , 單一保溫材 料的保溫系統(tǒng)不能滿足防火和高效節(jié)能的統(tǒng)一 。 因 此筆者除了采用單一耐火保溫材料進(jìn)行巖棉外保溫

10、 系統(tǒng) 、 膠粉聚苯顆粒外保溫系統(tǒng)研究外 , 又采用有機(jī) 無機(jī)材料復(fù)合保溫系統(tǒng)的技術(shù)路線與方案進(jìn)行研 究 , 形成如下 5種耐火外墻外保溫系統(tǒng) 。211 膠粉聚苯顆粒外墻外保溫系統(tǒng)該系統(tǒng)中保溫材料的設(shè)計思路是在無機(jī)膠凝材 料中加入了多種高分子材料添加劑 , 形成的保溫膠 粉與聚苯顆粒在施工現(xiàn)場按包裝配比攪拌成漿料 狀 , 采用批抹施工方法使保溫材料與墻體無空腔無 接縫粘結(jié) , 其中的高分子添加劑大分子互穿增稠技 術(shù)使膠凝材料的粘稠性增強(qiáng) , 抗滑墜能力增強(qiáng) 。復(fù) 合聚苯顆粒在形成后約是 20%體積的無機(jī)粉料包 裹約 80%體積的有機(jī)聚苯顆粒 , 是一種亞彈性體 , 具有很好的耐候穩(wěn)定性 , 導(dǎo)

11、熱系數(shù)高于有機(jī)保溫材 料 , 如聚苯板 , 水蒸氣滲透性和蓄熱能力大大強(qiáng)于有 機(jī)保溫材料 。 該材料最大的優(yōu)點是耐火等級高 , 為 難燃 B1級 , 在受熱受火作用時除了面層裸露的聚 苯顆粒外 (如果有 , 則表面通常是一層無機(jī)漿體 不 會被 點 燃 , 更 不 會 引 起 火 災(zāi) 蔓 延 , 體 積 保 持 率 100%, 而且材料的保溫隔熱性能可以大大延緩熱量 由外向內(nèi)的傳遞 。在長期受火作用時 , 其中被包裹 的有機(jī)聚苯顆粒由外向內(nèi)逐步融化形成封閉空腔 , 無機(jī)膠凝材料作為支撐骨架 , 這時材料的導(dǎo)熱系數(shù) 更低 , 熱量向內(nèi)部傳遞更為緩慢 , 對建筑結(jié)構(gòu)墻體起 到很好的熱保護(hù)作用 。1

12、基本構(gòu)造膠粉聚苯顆粒外墻外保溫系統(tǒng)的涂料飾面和面 磚飾面基本構(gòu)造分別如圖 2、 3所示 。圖 2 膠粉聚苯顆粒外墻外保溫系統(tǒng)涂料飾面基本構(gòu)造 圖 3 膠粉聚苯顆粒外墻外保溫系統(tǒng)面磚飾面基本構(gòu)造 2 施工工藝流程膠粉聚苯顆粒外墻外保溫系統(tǒng)施工工藝流程如 圖 4所示 。3 技術(shù)特點 耐火性能優(yōu)異采取難燃 B1級的膠粉聚苯顆粒作為保溫材 料 , 可有效地控制火災(zāi)蔓延 、 熱輻射和次生煙塵災(zāi) 害 。 系統(tǒng)無空腔做法杜絕了引火通道 , 進(jìn)一步提高 了高層建筑外保溫層的安全性 。 系統(tǒng)整體無接縫做 法和亞彈性保溫砂漿遇熱時尺寸無變化 、 不開裂 、 不 剝離 , 可避免火災(zāi)攻擊時熱量或火源進(jìn)入保溫系統(tǒng) 內(nèi)

13、部對局部建筑結(jié)構(gòu)產(chǎn)生影響 。 保溫系統(tǒng)的低導(dǎo)熱 系數(shù)和蓄熱能力可以延緩熱量進(jìn)入建筑結(jié)構(gòu)內(nèi)部的49建 筑 科 學(xué) 第 24卷 圖 4 時間 , 的技術(shù)瓶頸在保溫構(gòu)造設(shè)計上 , 該成套技術(shù)摒棄了 “ 剛性防 裂技術(shù)路線” , 而采取 “ 逐層漸變 、 柔性釋放應(yīng)力的抗 裂技術(shù)路線” 。實踐證明 , 這種柔性抗裂體系的建 立 , 使得保溫墻面能夠有效地吸收和消納熱應(yīng)力變 形 , 從而解決了國內(nèi)外保溫表面出現(xiàn)有害裂縫的技 術(shù)難題 , 是目前國內(nèi)抗裂技術(shù)最可靠 、 抗裂效果最好 的外墻外保溫做法 。 無空腔體系提高了外墻外保溫層抗風(fēng)壓的能 力不同于目前傳統(tǒng)粘貼聚苯板技術(shù) , 該成套技術(shù) 全部采取無空腔體

14、系的做法 , 內(nèi)無接縫 , 與基層墻體 形成一個整體 。 在此基礎(chǔ)上 , 可增加其它的機(jī)械固 定防護(hù)措施 , 如在外保溫飾面粘貼面磚時 , 在抗裂砂 漿層選用熱鍍鋅鋼絲網(wǎng)進(jìn)行增強(qiáng)并通過錨固件與基 層墻體聯(lián)接 , 這些做法可大幅度提高外墻外保溫層 抗風(fēng)壓的能力 , 減少了風(fēng)壓特別是負(fù)風(fēng)壓對高層建 筑外墻外保溫層的破壞 。 輕荷載材料的柔性軟聯(lián)接保證了外保溫層在 地震力影響下的整體穩(wěn)定性該成套技術(shù)采用輕質(zhì)材料 , 可減輕保溫面層荷 載 ; 各構(gòu)造層材料滿足 “逐層漸變 、 柔性釋放應(yīng)力的 抗裂技術(shù)路線” , 逐層分散和消解地震力 , 可保證外墻外保溫系統(tǒng)在正常使用條件下 , 在地震力等偶然 事件發(fā)

15、生時或發(fā)生后 , 仍具備保持必要的整體穩(wěn)定 性的能力 。 拒水性與透汽性的設(shè)置提高了系統(tǒng)的耐凍融 和耐候能力該保溫系統(tǒng)的防護(hù)面層之上設(shè)置了一道防水 層 , 在保持水蒸氣滲透系數(shù)基本不變的前提下 , 可大 幅度地降低面層材料的表面吸水系數(shù) , 避免當(dāng)水滲 入建筑物外表面后 , 冬季結(jié)冰產(chǎn)生的膨脹應(yīng)力對建 筑物外表面的損壞 , 同時提高了面層材料的透汽性 , , 妨礙墻體排濕 , , 造成面層材料 , 從而影 2巖棉外墻外保溫系統(tǒng)技術(shù) 研究與應(yīng)用 。 213 聚氨酯硬泡噴涂復(fù)合外墻外保溫系統(tǒng)1 基本構(gòu)造聚氨酯外墻外保溫系統(tǒng)的涂料飾面和面磚飾面 基本構(gòu)造分別如圖 5、 6所示 。圖 5 聚氨酯外墻外

16、保溫系統(tǒng)涂料飾面基本構(gòu)造 圖 6 聚氨酯外墻外保溫系統(tǒng)面磚飾面基本構(gòu)造2 施工工藝流程聚氨酯外墻外保溫 系 統(tǒng) 的 施 工 工 藝 流 程 見59第 2期 宋長友 , 等 :高層建筑耐火外墻外保溫系統(tǒng)技術(shù)研究 圖 7 。 圖 7 聚氨酯外墻外保溫系統(tǒng)的施工工藝流程3 技術(shù)特點 防火性能良好盡管硬泡聚氨酯噴涂保溫層處于外墻外側(cè) , 但 防火處理仍不容忽視 。聚氨酯在添加阻燃劑后 , 成 為一種難燃自熄性的材料 , 它與膠粉聚苯顆粒漿料 復(fù)合后組成一個防火體系 , 能有效地防止火災(zāi)蔓延 。 建筑外墻表面及門窗口等側(cè)面 , 全部用防火膠粉聚 苯顆粒材料嚴(yán)密包覆 , 不得有敞露部位 。 另外 , 采用

17、 厚型膠粉聚苯顆粒防火抹灰面層也有利于提高保溫 層的耐火性能 。 保溫性能好硬泡噴涂聚氨酯是一種高分子熱固型聚合物 , 是優(yōu)良的保溫材料 , 其導(dǎo)熱系數(shù)為 0101501025W (m K 。 該材料為墻體保溫技術(shù)的發(fā)展和實現(xiàn)更高 的墻體節(jié)能要求創(chuàng)造了條件 。一般來說 , 永久性的機(jī)械錨固 、 臨時性的固定 、 穿墻管道 、 或者外墻上附 著物的固定會造成局部熱橋 , 而采取硬泡聚氨酯噴 涂工藝 , 由于硬泡噴涂聚氨酯是一種天然的膠粘材 料 , 與一般墻體材料粘結(jié)強(qiáng)度高 , 無須任何膠粘劑和 錨固件就能形成連續(xù)的保溫層 , 故保證了保溫材料 與墻體的共同作用并可有效阻斷熱橋 。 穩(wěn)定性強(qiáng)硬泡聚

18、氨酯噴涂與基層墻體牢固結(jié)合是保證外 保溫層穩(wěn)定性的基本前提 。對于墻體 , 其表面應(yīng)做 界面處理 , 如果面層存在疏松 、 空鼓的情況 , 必須認(rèn) 真清理 , 結(jié)合 。 , 不與基底分離 、 脫落 , 并在潮濕 。 抗?jié)駸嵝阅軆?yōu)良硬泡聚氨酯材料有優(yōu)良的防水 、 隔汽性能 , 材料 不含水 , 吸水率又很低 , 能很好地阻斷水和水蒸氣的 滲透 , 使墻體保持良好 、 穩(wěn)定的絕熱狀態(tài) 。 這是目前 其它保溫材料很難實現(xiàn)的 。硬泡聚氨酯噴涂外保溫墻體的表面無接縫處 、 孔洞周邊 、 門窗洞口周圍等處包覆嚴(yán)密 , 使其具有良 好的防水性能 , 可避免雨水進(jìn)入內(nèi)部造成危險 。國 外許多工程的實踐證明 ,

19、 若面層吸水或面層中存在 縫隙 , 在雨水滲入和嚴(yán)寒受凍的情況下 , 容易造成墻 體凍壞 。 耐撞擊性能優(yōu)于 EPS 等保溫材料硬泡聚氨酯是一種比強(qiáng)度 (材料強(qiáng)度與體積密 度比 較高的材料 , 作為保溫材料其性能優(yōu)于發(fā)泡聚 苯 、 巖棉等材料 , 抵抗外力的能力也較強(qiáng) 。硬泡聚氨酯噴涂復(fù)合膠粉聚苯顆粒外墻外保溫 系統(tǒng) , 能承受正常的人體及搬運物品產(chǎn)生的碰撞 。 在經(jīng)受一般性碰撞時 , 不會對外保溫系統(tǒng)造成損害 ; 在其上加裝空調(diào)器或用常規(guī)方法放置維修設(shè)施時 , 面層不會開裂或穿孔 。 對主體結(jié)構(gòu)變形適應(yīng)能力強(qiáng) , 抗裂性能好 硬泡聚氨酯是一種柔性變形量較大的材料 , 抵 抗外界變形能力強(qiáng) 。

20、在外力和溫度變形 、 干濕變形 等作用下 , 不易發(fā)生裂縫 , 可有效地保證系統(tǒng)的穩(wěn)定 性和耐久性 。當(dāng)所附著的主體結(jié)構(gòu)產(chǎn)生正常變形 時 , 諸如發(fā)生收縮 、 徐變 、 膨脹等情況 , 硬泡聚氨酯噴69建 筑 科 學(xué) 第 24卷 涂外墻外保溫系統(tǒng)符合逐層柔性漸變 、 逐層釋放應(yīng) 力的原則 , 不會產(chǎn)生裂縫或者脫開 。 具有良好的施工性能硬泡聚氨酯噴涂外墻外保溫工程施工是機(jī)械化 作業(yè) , 施工速度快 、 效率高 , 是其它外保溫作業(yè)不可 比擬的 。 聚氨酯施工對建筑物外形適應(yīng)能力很強(qiáng) , 尤其適應(yīng)建筑物構(gòu)造節(jié)點復(fù)雜的各部位的保溫 , 如 外飄窗 、 老虎窗 、 變形縫 、 管道層 、 樓梯間等

21、。 既能保 證建筑復(fù)雜部位全方位的保溫效果 , 又能防止水或 水蒸氣對保溫層的破壞 。聚氨酯噴涂施工不易保證陰陽角等處的直線 , 因此 , 局部要求線角整齊的部位宜采用模具澆筑 。 噴涂硬泡聚氨酯保溫材料表面的平整度受基層墻面 的平整度影響很大 , 而且在光 、 熱 、 大氣作用下易發(fā) 生老化 , 因此要求表面復(fù)合防老化 、 沖擊性的材料 。214 1 現(xiàn)澆混凝土 網(wǎng)現(xiàn)澆系統(tǒng) , 其涂料飾面與面磚飾面基本構(gòu)造分別 如圖 8、 9所示 。圖 8 無網(wǎng)現(xiàn)澆系統(tǒng)涂料飾面基本構(gòu)造圖 9 無網(wǎng)現(xiàn)澆系統(tǒng)面磚飾面基本構(gòu)造2 施工工藝流程無網(wǎng)現(xiàn)澆系統(tǒng)的施工工藝流程如圖 10所示 。3 技術(shù)特點 良好的防火性能

22、膠粉聚苯顆粒漿料與聚苯板復(fù)合后 , 組成一個 防火體系 , 能有效地防止火災(zāi)蔓延 。建筑外墻表面 及門窗口等側(cè)面 , 全部用防火膠粉聚苯顆粒材料嚴(yán) 密包覆 , 無敞露部位 。 另外 , 采用厚型膠粉聚苯顆粒 防火抹灰面層有利于提高保溫層的耐火性能 。 與結(jié)構(gòu)同步施工 , 保溫層施工速度快 。 聚苯板內(nèi)側(cè)采用豎向燕尾槽做法 , 增大了聚 苯板與抹面層的結(jié)合力 。 聚苯顆粒保溫漿料找平 , 提高系統(tǒng)的抗裂性 能 。215 現(xiàn)澆混凝土斜嵌入式鋼絲網(wǎng)架 EPS 板外墻外保溫系統(tǒng)1 基本構(gòu)造現(xiàn)澆混凝土斜嵌入式鋼絲網(wǎng)架 EPS 板外墻外 保溫系統(tǒng)簡稱為有網(wǎng)現(xiàn)澆系統(tǒng) , 其涂料飾面和面磚 飾面基本構(gòu)造分別如

23、圖 11、 12所示 。2 施工工藝流程有網(wǎng)現(xiàn)澆系統(tǒng)的施工工藝流程如圖 13所示 。 3 技術(shù)特點 良好的防火性能面磚飾面體系由輕質(zhì)干拌抗裂砂漿構(gòu)成 20mm 以上的防火抗裂層 , 經(jīng)檢驗可達(dá)日本標(biāo)準(zhǔn) A2級防火要求 。 涂料飾面膠粉聚苯顆粒保溫層包覆鋼絲網(wǎng) 架聚苯板 , 形成了難燃保溫隔熱層 , 提高了系統(tǒng)的防79第 2期 宋長友 , 等 :高層建筑耐火外墻外保溫系統(tǒng)技術(shù)研究 圖 11 有網(wǎng)現(xiàn)澆系統(tǒng)涂料飾面基本構(gòu)造圖 12圖 13 有網(wǎng)現(xiàn)澆系統(tǒng)的施工工藝流程火性能 。 與結(jié)構(gòu)同步施工 , 保溫層施工速度快 。 聚苯板外側(cè)采用橫向梯形槽做法 , 增大了聚 苯板與抹面層的結(jié)合力 。 聚苯顆粒保溫

24、漿料找平 , 減輕保溫面層荷載 , 提高系統(tǒng)的抗裂性能 。216 膠粉聚苯顆粒貼砌聚苯板外墻外保溫系統(tǒng) 1 基本構(gòu)造根據(jù)飾面層做法的不同 , 膠粉聚苯顆粒貼砌聚 苯板外墻外保溫系統(tǒng)做法可分為涂料飾面體系及面 磚飾面體系 , 其基本構(gòu)造分別如圖 14、 15所示 。圖 圖 15 膠粉聚苯顆粒貼砌聚苯板外墻外保溫系統(tǒng)面磚飾面基本構(gòu)造2 施工工藝流程膠粉聚苯顆粒貼砌聚苯板外墻外保溫系統(tǒng)的施 工工藝流程如圖 16所示 。3 技術(shù)特點 防火性能優(yōu)異 , 可滿足高層建筑外墻外保溫 防火要求采用粘結(jié)找平漿料找平聚苯板層 , 由于粘結(jié)找 平漿料本身防火性能達(dá)到難燃 B1級 , 導(dǎo)熱系數(shù)又 較水泥砂漿低很多 ,

25、 在遇火及熱作用時 , 向內(nèi)部傳遞 熱量少且慢 , 熱量集中在聚苯顆粒粘結(jié)保溫漿料層 表面 , 對內(nèi)部聚苯板保溫層的防火保護(hù)作用較薄抹 灰系統(tǒng)中水泥砂漿等剛性材料更加顯著 。同時 , 聚 苯板粘結(jié)層和預(yù)留板縫用粘結(jié)漿料砌筑的構(gòu)造做法 使單塊聚苯板的六面被難燃 B1級的漿料包圍 , 可 有效地阻止火災(zāi)發(fā)生時火勢的蔓延 , 解決了聚苯板 作為外墻保溫材料防火性差的弊病 。無空腔 、 分倉和表面防火保護(hù)層的構(gòu)造使得該89建 筑 科 學(xué) 第 24卷 圖 16 膠粉聚苯顆粒貼砌聚苯板 外墻外保溫系統(tǒng)施工工藝流程系統(tǒng)相當(dāng)于 A 級不燃外保溫系統(tǒng) , 滿足高層建筑外 墻外保溫防火要求 。 無空腔構(gòu)造的粘結(jié)性

26、能 、 抗剪切性能 、 抗風(fēng)壓 性能優(yōu)異粘結(jié)漿料滿粘 EPS 板做法以及 EPS 板的內(nèi)側(cè) 橫槽設(shè)計使 EPS 板受粘面積大 , EPS 板各點受力均 勻 。 單位面積 EPS 的粘結(jié)強(qiáng)度是聚苯板薄抹灰系 統(tǒng)的 3倍左右 , 而且灰縫聚苯顆粒良好的透汽性使 得粘結(jié)層受水蒸氣的影響要小于對聚合物膠粘劑的 影響 , 因此該系統(tǒng)較薄抹灰系統(tǒng)更具穩(wěn)定性 。 漿料砌筑板縫設(shè)計提高系統(tǒng)的水蒸氣滲透性 和抗裂性粘結(jié)找平漿料的水 蒸 氣 滲 透 系 數(shù) 經(jīng) 檢 測 為 2014ng (Pa m s , 水蒸氣滲透能力約為聚苯板的 7倍 。 洞和漿料砌筑板縫的設(shè)計大大提高了系統(tǒng)的透 汽性 。 導(dǎo)熱系數(shù)逐層漸變提

27、高抗裂性能采用 “ 逐層漸變 、 柔性釋放應(yīng)力” 的技術(shù)路線 , 在 EPS 板兩側(cè)選擇導(dǎo)熱系數(shù)介于 EPS 板和聚合物砂漿之間的粘結(jié)保溫漿料和膠粉聚苯顆粒 , 有效地避免了薄抹灰系統(tǒng)因為相鄰材料導(dǎo)熱系數(shù)差過大易產(chǎn)生 裂縫的缺點 , 提高了整個保溫系統(tǒng)的穩(wěn)定性和持久 性 。 另外 , 漿料砌筑灰縫的無板縫設(shè)計整體性好 , 分 散應(yīng)力更均勻 , 抗裂性能得到提高 。 逐層材料柔性漸變的系統(tǒng)構(gòu)造徹底釋放應(yīng) 力 , 進(jìn)一步控制裂縫產(chǎn)生采用柔性指標(biāo)漸變的材料組成保溫隔熱體系 , 遵循柔性抗裂機(jī)理 , 一的原則 , , 替代薄抹灰系 。 , 系統(tǒng)保溫性能好 , 可根據(jù)調(diào)整聚苯板的厚度來滿足 不同建筑節(jié)能

28、標(biāo)準(zhǔn)要求設(shè)計 , 適應(yīng)建筑節(jié)能要求越 來越高的大趨勢 。 施工適應(yīng)性好 、 性價比高該系統(tǒng)粘結(jié)層為抹灰工藝 , 可在平整度不高的 基層上直接施工 , 節(jié)省大量剔鑿 、 找平工作量 , 縮短 施工周期 。面層膠粉聚苯顆粒找平漿料找平 , 無須對聚苯 板進(jìn)行打磨 ;450mm 600mm 的苯板尺寸易于操作 施工 , 不易出現(xiàn)虛貼 ; 不易粘貼苯板部位可用粘結(jié)漿 料滿抹代替 。 利廢再生 , 生態(tài)建材生態(tài)建材是 21世紀(jì)建材發(fā)展的方向 , 是指利用 城市固體廢棄物將垃圾資源化 , 使其轉(zhuǎn)化為有用的 建筑材料 , 在建設(shè)房屋的同時凈化環(huán)境 。該系統(tǒng)不 僅從建筑節(jié)能本身 , 而且從系統(tǒng)構(gòu)成的各個層次的

29、 材料應(yīng)用上均能得到體現(xiàn) 。 該系統(tǒng)充分考慮了資源 的綜合利用 , 科學(xué)消納固體廢棄物 , 為推動建立良好 的循環(huán)經(jīng)濟(jì)體系和可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略 , 開拓出一條全 新的思路 。在豐富外墻外保溫節(jié)能技術(shù)體系的同 時 , 更深層 、 更廣闊地拓寬了節(jié)能環(huán)保的理念 。3 各種外墻外保溫系統(tǒng)性能試驗研究考慮到技術(shù)的復(fù)雜性及安全性 , 同時為確保安 全 、 可靠地使用 , 新的外墻外保溫技術(shù)在進(jìn)入工程大 面積應(yīng)用階段前 , 應(yīng)進(jìn)行系統(tǒng)試驗驗證 , 包括大型耐99第 2期 宋長友 , 等 :高層建筑耐火外墻外保溫系統(tǒng)技術(shù)研究候性試驗 、 抗震試驗及其它系統(tǒng)試驗等 。311 大型耐候性試驗1 意義和目的大型耐候性

30、試驗是驗證系統(tǒng)穩(wěn)定性的最好方 法 。 外保溫隔熱工程在實際使用中會受到相當(dāng)大的 熱應(yīng)力作用 , 這種熱應(yīng)力主要表現(xiàn)在保護(hù)層上 。由 于聚苯板的隔熱性能特別好 , 其保護(hù)層溫度在夏季 可高達(dá) 80 。 夏季持續(xù)晴天后突降暴雨所引起的 表面溫度變化可達(dá) 50 之多 。夏季的高溫還會加 速保護(hù)層的老化 。 耐候性試驗可模擬夏季墻面經(jīng)高 溫日曬后突遇暴雨襲擊和冬季晝夜溫差的反復(fù)作 用 , 是對大尺寸的外保溫隔熱墻體進(jìn)行的一種加速 氣候老化試驗 , 是檢驗和評價外保溫隔熱系統(tǒng)質(zhì)量 的最重要的試驗項目 。 耐候性試驗與實際工程有著 很好的相關(guān)性 ,的耐候性能 。 80溫 (70 2050 冷凍 (-20、

31、 脫落及開裂 。 2 試驗方法該試驗由中國建筑科學(xué)研究院建筑環(huán)境與節(jié)能 研究院 (建筑物理研究所 根據(jù)歐洲規(guī)范 ET AG 004的規(guī)定進(jìn)行 , 試樣制備及試驗方法如下 :耐候性試樣 寬 3145m 、 高 2110m 、 面積 712m 2; 試樣做在混凝土 墻上 , 混凝土墻上角部位留有 1個小窗洞 , 用于檢驗 窗口部位外保溫做法 。試樣在 1025 , 相對濕度不低于 50%的環(huán)境 條件下養(yǎng)護(hù) 28d 后開始試驗 。 試驗由下列 “高溫 淋水” 循環(huán)和 “ 加熱 冷凍” 循環(huán)組成 : 高溫 淋水循環(huán) (每次循環(huán) 6h , 共做 80次 試樣表面加熱至 70 并在 (705 條件下保 持

32、 3h ; 試樣表面淋水 1h (水溫 (155 、 水量 1L (m 2 min ; 靜置 2h 。 高溫 淋水循環(huán)結(jié)束后 , 在 1025 , 相對 濕度不低于 50%的環(huán)境條件下至少進(jìn)行 48h 的狀 態(tài)調(diào)節(jié) 。 加熱 冷凍循環(huán) (每次循環(huán) 24h , 共做 20次 加熱至 50 并在 (505 條件下保持 8h ; 降 溫至 -20 并在 (-205 條件下保持 16h 。 每 4次 “ 高溫 淋水” 循環(huán)和每次 “ 加熱 冷凍” 循環(huán)結(jié)束后 , 觀察保護(hù)層裂縫 、 空鼓脫落和飾面涂層 起泡 、 剝落等情況并做紀(jì)錄 。 試驗結(jié)束后 , 狀態(tài)調(diào)節(jié) 7d , 檢驗?zāi)鎸优c保溫層的拉伸粘結(jié)強(qiáng)

33、度和系統(tǒng)抗 沖擊性 。3 系統(tǒng)耐候性試驗結(jié)果膠粉聚苯顆粒外墻外保溫系統(tǒng) 、 聚氨酯外墻外 保溫系統(tǒng) 、 膠粉聚苯顆粒貼砌聚苯板外墻外保溫系 統(tǒng)等上述所有系統(tǒng)經(jīng)中國建筑科學(xué)研究院建筑環(huán)境 與節(jié)能研究院 (建筑物理研究所 大型耐候性試驗 后 , 面層沒有出現(xiàn)開裂 、 起泡 、 剝落等現(xiàn)象 , 系統(tǒng)抗拉 強(qiáng)度和抗沖擊性符合標(biāo)準(zhǔn)要求 。312 大型抗震性試驗1 試驗設(shè)計 模型的設(shè)計與制作, 驗證 6種狀況進(jìn)行建筑抗震設(shè)計規(guī) (G B 5001122001 進(jìn)行了試驗方案的設(shè)計 , 選用的 建筑物結(jié)構(gòu)類型為國內(nèi)目前較多采用的全現(xiàn)澆高層 混凝土結(jié)構(gòu) , 按要求成型寬 113m 、 高 112m 、 厚 0

34、116 m 、 帶有孔固定鋼角的 、 強(qiáng)度為 C 30的混凝土試件 3塊 , 分別在 3塊試件的 6個面對 6種不同類型的保 溫構(gòu)造進(jìn)行抗震測試 。各試件的材料構(gòu)成見表 1, 表中字母所代表含義如下 :a為鋼筋混凝土墻體 ; b 為基層界面砂漿 ;c 為 50mm 厚單片鋼絲網(wǎng)架聚苯 板 ;d 為 50mm 厚無網(wǎng)聚苯板 ;e 為 45mm 厚膠粉聚 苯顆粒 ;f 為噴砂界面劑 ;g 為 3mm 厚抗裂砂漿壓四 角鋼絲網(wǎng) ; h 為 3mm 厚抗裂砂漿壓耐堿玻纖網(wǎng)格 布 ;i 為 10mm 厚水泥砂漿 ;j 為抗裂柔性耐水膩子 ; k 為大號瓷磚 400mm 250mm ; l 為中號瓷磚 2

35、55 mm 112mm ;m 為小號瓷磚 200mm 60mm ;n 為特 小號瓷磚 145mm 45mm ;o 為外墻涂料 。表 1 模型試件材料構(gòu)成材料層 123456試件 1試件 2試件 3A 面 a b e g kB 面 a b e g lC 面 a +c b i nD 面 a b e g mE 面 a +c f e g nF a +d f e h j o 試件分 2次固定到振動臺上 (試件 1及試件 2、 試件 3及試件 1 , 確定振動臺與試件連接可靠后分 別進(jìn)行試驗 。 試件振動臺連接見圖 17。001建 筑 科 學(xué) 第 24卷 圖 17 試件振動臺連接圖BDCOM S3552P

36、OE-24 以太網(wǎng)交換機(jī)硬件安裝手冊 滅：表示該端口不在供電狀態(tài)。 在正常模式情況下： 指示燈常亮，該端口LINK正常 指示燈閃爍，該端口有數(shù)據(jù)收發(fā)。 - 16 - 3個試件分 2次進(jìn)行試驗 。試驗從北京 8度設(shè)每級增加 011g , 共 5級 , 即 012g (1倍 、 013g (115倍 、 014g (2倍 、 015g (215倍 、 016g (3倍 材料破壞性最大 , ,次振動大于 5。,參考 建筑抗震設(shè)計規(guī)范 (G B 5001122001 中 第51114條描述的地震影響系數(shù)曲線分頻段進(jìn)行 。試驗頻 率 按 13倍 頻 程 分 級 , 即 :0199、 1125、 1158

37、、2100、 2150、 3113、 4100、 5100、 6130、 8100、 1010、 1215、1610、 2010、 3210H z 。圖 18 正弦拍波2 試驗結(jié)果試件 1經(jīng)過了 10h 2個周期的振動試驗 。 在第1個周期當(dāng)加速度達(dá)到 015g 時 , 鋼筋混凝土母體材料有部分脫落及裂縫產(chǎn)生 。 A 、 B 面上的保溫材料及裝飾層材料均無開裂 、 無損壞 、 無脫落 , 粘貼的大號瓷磚 、 中號瓷磚均無脫落松動現(xiàn)象 。試件 2經(jīng)過了 5h 1個周期振動試驗 。 到 015g 時 , 鋼筋混凝土母體材料有部分脫落及裂縫 , 底盤架 連接處略有開焊 , 到 016g 時 , 試件

38、 2底盤架連接處 開焊 。 C 面在 015016g 下出現(xiàn)鋼絲網(wǎng)架切割聚苯 板的聲音 , 試驗后剖開試件發(fā)現(xiàn)聚苯板產(chǎn)生了一定 的破壞 , 組合澆筑聚苯板邊角出現(xiàn)開裂 , 粘貼在單片 鋼絲網(wǎng)架聚苯板面層上的特小號瓷磚無脫落松動現(xiàn) 象 , 但面層出現(xiàn)了少許裂紋 。 D 面上的保溫材料及 裝飾層材料均無開裂 、 無損壞 、 無脫落 , 粘貼的小號 瓷磚無脫落松動現(xiàn)象 。試件 3經(jīng)過了 5h 1。 到 015g 時 , 。 E 15g, , 振動到 016g 時 , 單片鋼絲網(wǎng)架聚苯板面層上 , 面層也未出現(xiàn) 裂紋 。 振動試驗后 , F 面的無網(wǎng)聚苯板面層所抹膠 粉聚苯顆粒找平材料及所刷涂料均無開

39、裂 、 無損壞 、 無脫落 , 面層未出現(xiàn)破壞現(xiàn)象 。對抗震試驗后的試件上的瓷磚進(jìn)行拉拔試驗 , 測得瓷磚膠粘劑的粘結(jié)強(qiáng)度為 0173MPa , 完全可以 滿足粘貼瓷磚的要求 。使用相同的測試方法 , 對 Z L 膠粉聚苯顆粒復(fù) 合外墻外保溫面磚系統(tǒng)進(jìn)行抗震試驗 , 結(jié)果是 :按 Z L 膠粉聚苯顆粒外墻外保溫瓷磚系統(tǒng)抗震試驗程 序 (2005 振動試驗后試件均無開裂 、 無損壞 、 無脫 落 , 瓷磚無脫落損壞 , 滿足 玻璃幕墻工程技術(shù)規(guī)范 (J G J 102296 中第 51113條及 建筑抗震設(shè)計規(guī)范 (G B 5001122001 中第 317條的要求 。3 結(jié)果分析Z L 膠粉聚

40、苯顆粒復(fù)合外墻外保溫與建筑物墻 體的粘結(jié)能力好 , 抗震性能優(yōu) , 其柔性構(gòu)造能夠緩解 地震力對面層的沖擊力 , 保溫墻瓷磚膠粘劑的彈性 設(shè)定值比較適宜 , 可以控制瓷磚在罕遇強(qiáng)度等級地 震的振動作用下不開裂 、 不脫落 。 而且 , 選用孔徑為 20mm 20mm 鍍鋅鋼絲網(wǎng)代替耐堿玻纖網(wǎng)格布 , 增 強(qiáng)其安全性和抗震能力 , 使得面層粘貼的瓷磚在罕 遇地震作用下也不會脫落 。 當(dāng)在該系統(tǒng)上粘貼瓷磚 的最大荷載為 60kg m 2時 , 經(jīng)過抗震試驗后沒有出 現(xiàn)問題 。 因此 , 在該系統(tǒng)面層上可以附加不大于 60 kg m 2的荷載 , 在樓層較低且無墻體扭曲現(xiàn)象發(fā)生 處可以粘貼較大尺寸的

41、瓷磚 。101第 2期 宋長友 , 等 :高層建筑耐火外墻外保溫系統(tǒng)技術(shù)研究 313 外墻外保溫系統(tǒng)防火性能試驗此部分內(nèi)容可參見 外墻外保溫系統(tǒng)防火試驗 研究 系列文章 。4 工程應(yīng)用實例1 南京世茂超高層建筑 :膠粉聚苯顆粒涂料飾面外墻外保溫系統(tǒng)南京世茂外灘新城 5號住宅樓 , 工程位于南京 市下關(guān)區(qū)濱江帶 , 純剪力墻結(jié)構(gòu) , 分為 521、 522和 523共 3個單元 , 層數(shù)分別為 47、 50和 53層 。檐高 (不 含機(jī)房及水箱層 分別為 142m 、 151m 和 160m , 總 建筑面積為 78000m 2。 521單元的 5層以上 ,522單 元的 6層以上和 523單元

42、的 7層以上均采用膠粉聚 苯顆粒涂料飾面外墻外保溫系統(tǒng) 。 外墻外保溫工程 于 2006年 3月 5日開工 , 于 2006年 7月 30 保溫設(shè)計符合建筑節(jié)能 50% 。圖 19 南京世茂外灘新城 5號樓2 天津華琛散熱器廠 :巖棉外墻外保溫系統(tǒng)天津華琛散熱器廠節(jié)能示范樓工程總建筑面積 為 3400m 2, 其中外墻外保溫面積為 1700m 2, 由北 京振利高新技術(shù)有限公司負(fù)責(zé)提供全套 “巖棉外墻 外保溫施工技術(shù)” 并提供施工技術(shù)指導(dǎo) 。該工程建 筑結(jié)構(gòu)為框架加氣混凝土砌塊填充結(jié)構(gòu) , 外墻為 300mm 加氣混凝土陶粒砌塊 , 體形系數(shù)小于 013, 窗墻面積比為 014。 工程作為天津

43、地區(qū)居住建筑節(jié)能 65%的試點工程 , 外墻外保溫設(shè)計為 “ 45mm 巖棉板 +20mmZ L 膠粉聚苯顆粒保溫漿料 +5mm 抗裂砂漿復(fù)合耐堿玻纖網(wǎng)格布” 。從施工過程來看 , 以前采用鋼鉤型錨固件施工 ,不僅容易破壞巖棉板 , 而且由于巖棉纖維容易扎人 , 從而給施工帶來麻煩 , 同時 , 鋼鉤型錨固件的銷桿也 比較難抽出并安裝固定好 , 這也給施工帶來難度 。 后來采用先預(yù)固定巖棉板 , 后鉆孔安裝塑料膨脹錨 栓的方法錨固巖棉板 , 不僅使巖棉板少受破壞 , 而且 也降低了施工難度 。就該工程的應(yīng)用情況而言 , 其 技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益顯著 , 見圖 20。203 北京百子灣住宅小區(qū) A1#樓

44、 :膠粉聚苯顆粒貼砌聚苯板涂料飾面外墻外保溫系統(tǒng)百子灣住宅小區(qū) A1#樓外墻為現(xiàn)澆混凝土剪 力墻 , 外保溫采用膠粉聚苯顆粒貼砌聚苯板涂料飾 面外墻外保溫系統(tǒng) , 墻體傳熱系數(shù)按 居住建筑節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)(DB J 0126022A004 節(jié)能 65%要求設(shè)計 , 建 筑面積為 60000m 2?？⒐r間為 2005年 9月 ,2005年 12月國家建筑工程質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心對北京百 子灣住宅小區(qū)進(jìn)行了節(jié)能檢測 , 檢測結(jié)果主體傳熱系數(shù)為 0159W (m 2 K , 符合國家標(biāo)準(zhǔn)和建筑設(shè)計的要求 , 該工程獲得北京市 “ 長城杯” 獎 (見圖 21 。4 北京濱都苑 :膠粉聚苯顆粒貼砌聚苯板外墻外

45、保溫系統(tǒng)面磚飾面北京濱都苑工程位于朝陽區(qū)麥子店北路及農(nóng)展館西路道口 , 建筑地上 20層 , 建筑高度 61m , 總建筑 面積為 19043m 2, 分東西向和南北向 2座塔樓 , 平面形狀呈 L 形 , 此工程外墻外保溫系統(tǒng)為膠粉聚苯顆 粒貼砌聚苯板外墻外保溫系統(tǒng)面磚飾面 , 面積約10000m 2。 目前外墻外保溫工程已完成 (見圖 22 。5 北京真武廟五里融澤府住宅樓 :聚氨酯硬泡噴涂復(fù)合膠粉聚苯顆粒外墻外保溫系統(tǒng)融澤府位于北京市西城區(qū)真武廟五里地區(qū) , 總 建筑 面 積 為 62971164m 2, 其 中 地 上 建 筑 面 積 為 46741106m 2, 地下建筑面積為 16

46、230158m 2, 該工程外墻外保溫系統(tǒng)采用的是聚氨酯硬泡噴涂復(fù)合外墻 外保溫系統(tǒng) , 外飾面粘結(jié)面磚 。外墻外保溫面積為201建 筑 科 學(xué)第 24卷第2期 宋長友 ,等 : 高層建筑耐火外墻外保溫系統(tǒng)技術(shù)研究 103 振利高新技術(shù)有限公司負(fù)責(zé)提供全套 “聚氨酯噴涂 硬泡復(fù)合膠粉聚苯顆粒外墻外保溫施工技術(shù)” 并提 供施工技術(shù)指導(dǎo) , 工程于 2003 年 6 月竣工 ( 見圖 23 。 圖 23 北京山水匯豪苑 7 北京建筑設(shè)計研究院高層宿舍樓 : 大模內(nèi)置 復(fù)合無網(wǎng)聚苯板組合澆注涂料飾面系統(tǒng) 北京市建筑設(shè)計研究院宿舍樓是全國第 1 棟采 用無網(wǎng)聚苯板組合現(xiàn)澆混凝土的高層住宅工程 , 該 工程共 22 層 , 樓層總高度為 6415 m , 建筑面積為 2 16 170162 m ,工程于 2000 年 10 月竣工 ( 見圖 24 。 圖 24 北京市建筑設(shè)計研究院高層宿舍樓 圖 21 北京百子灣住宅小區(qū) A1 # 樓 圖 22 北京濱都苑 2 18 200 m 。保溫層采用 70 mm 噴涂硬泡聚氨酯復(fù) 合 30 mm 膠粉聚苯顆粒漿料找平 , 節(jié)能要求達(dá)到 65 %以上 ,屬在建工程 。 6 北京山水匯豪苑 : 聚氨酯噴涂硬泡復(fù)合膠粉 聚苯顆粒外墻外保溫