浅论新型建筑墙体材料及墙体保温技术(共5篇)
周雷
25号 土木104班
Abstract: the new type building wall materials, reduce the mechanization of construction site wet assignments, improve the modern architectural function development request and the construction production wall materials, our country present stage is to point to in addition to Solid brick clay for all building outside wall materials.Our country new wall materials production to rapidly increase, the product quality and significantly improved products, technology and equipment level also rapidly increased.摘要:新型建筑墙体材料机械化、减少施工现场湿作业、改善建筑功能等现代建筑业发展要求而生产的墙体材料,就我国现阶段而言是指除黏土实心砖以外的所有建筑墙体材料。我国新型墙体材料的产量快速增加,产品质量和产品得到明显的改善,技术装备水平也较快提高。
Key words: new building wall material types;Characteristics and problems;Exterior wall insulation technology and energy saving material 关键词:新型建筑墙体材料的类型;特性和问题;外墙保温技术及节能材料
一、新型建筑墙体材料的类型、性能和问题
《新型建筑墙体材料专项基金征收和使用管理办法》中将新型建筑墙体材料共分6类:(1)非粘土砖,包括孔洞率大于25%非粘土烧结多孔砖和空心砖,混凝土空心砖和空心砌块,烧结页岩砖;(2)建筑砌块,包括普通混凝土小型空心砌块,轻集料混凝土小型空心砌块,蒸压加气混凝土砌块和石膏砌块;(3)建筑板材,包括玻璃纤维增强水泥轻质多孔隔墙条板,纤维增强低碱度水泥建筑平板,蒸压加气混凝土板,轻集料混凝土条板,钢丝网架水泥夹芯板。石膏墙板,金属面央芯板,复合轻质夹芯隔墙板、条板;(4)原料中掺有不少于30%的工业废渣、农作物秸秆、垃圾、江河淤泥的墙体材料产品;(5)预制及现浇混凝土墙体;(6)钢结构和玻璃幕墙。
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。
二、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。
被大面积推广的内保温技术有:增强石膏复合聚苯保温板、聚合物砂浆复合聚苯保温板、增强水泥复合聚苯保温板、内墙贴聚苯板抹粉刷石膏及抹聚苯颗粒保温料浆加抗裂砂浆压入网格布的做法。
但内保温会多占用使用面积,“热桥”问题不易解决,容易引起开裂,还会影响施工速度,影响居民的二次装修,且内墙悬挂和固定物件也容易破坏内保温结构。内保温在技术上的不合理性,决定了其必然要被外保温所替代。
外保温技术及其特点:
外保温是目前大力推广的一种建筑保温节能技术。外保温与内保温相比,技术合理,有其明显的优越性,使用同样规格、同样尺寸和性能的保温材料,外保温比内保温的效果好。外保温技术不仅适用于新建的结构工程,也适用于旧楼改造,适用于范围广,技术含量高;外保温包在主体结构的外侧,能够保护主体结构,延长建筑物的寿命;有效减少了建筑结构的热桥,增加建筑的有效空间;同时消除了冷凝,提高了居住的舒适度。
目前比较成熟的外墙保温技术主要有以下几种。
1、外挂式外保温。
外挂的保温材料有岩(矿)棉、玻璃棉毡、聚苯乙烯泡沫板(简称聚苯板,EPS、XPS)、陶粒混凝土复合聚苯仿石装饰保温板、钢丝网架夹芯墙板等。其中聚苯板因具有优良的物理性能和廉价的成本。已经在全世界范围内的外墙保温外挂技术中被广泛应用。
该外挂技术是采用粘接砂浆或者是专用的固定件将保温材料贴、挂在外墙上。然后抹抗裂砂浆,压人玻璃纤维网格布形成保护层。最后加做装饰面。
还有一种做法是用专用的固定件将不易吸水的各种保温板固定在外墙上,然后将铝板、天然石材、彩色玻璃等外挂在预先制作的龙骨上,直接形成装饰面。由贝聿铭先生设计的中国银行总行办公楼的外保温就是采用的这种设计。
这种外挂式的外保温安装费时,施工难度大。且施工占用主导工期,待主体验收完后才可以进行施工。在进行高层施工时,施工人员的安全不易得到保障。
2、聚苯板与墙体一次浇注成型。
该技术是在混凝土框一剪体系中将聚苯板内置于建筑模板内,在即将浇注的墙体外侧,然后浇注混凝土,混凝土与聚苯板一次浇注成型为复合墙体。该技术解决了外挂式外保温的主要问题,其优势是很明显的。由于外墙主体与保温层一次成活。工效提高,工期大大缩短,且施工人员的安全性得到了保证。而且在冬季施工时。聚苯板起保温的作用,可减少外围围护保温措施。但在浇注混凝土时要注意均匀、连续浇注,否则由于混凝土侧压力的影响会造成聚苯板在拆模后出现变形和错茬,影响后序施工。
其中内置的聚苯板可以是双面钢丝网的,也可以是单面钢丝网的。双面钢丝网聚苯板与混凝土的连接,主要是依靠内侧钢丝网架与墙体外侧配筋相绑扎及混凝土与聚苯板的粘接力,其结合性能良好,具有较高的安全度。单面钢丝网聚苯板与混凝土的连接,主要依靠混凝土与聚苯板的粘接力以及斜插钢筋、L型钢等与混凝土墙体的锚固力,结合性能也较好。与双钢丝网相比较,单面钢丝网技术因取消了内侧钢丝网和安装保温板前的板外侧抹灰,节省了工时和材料。其造价可降低10%左右。但此两种做法都采用了钢丝网架,造价较高,且钢材是热的良导体,直接传热,会降低墙体的保温效果。
我们对于混凝土与无网架聚苯板一次成型复合墙体进行了试验研究。试验结果表明,在混凝土中水泥浆量合适的条件下,直接利用混凝土作为粘接剂来粘贴聚苯板,是完全可能的。当我们对聚苯板的背面进行处理之后,其与混凝土的粘接力进一步提高(其平均粘接强度可以达到0.07Mpa,而且破坏均发生在聚苯板内)。此技术取消了钢丝网架,其保温性能提高,而且板的成本再次降低。在经过对其长期耐久性论证之后。工程中可以推广使用。
3、聚苯颗粒保温料浆外墙保温。
将废弃的聚苯乙烯塑料(简称为EPS)加工破碎成为0.5~4mm的颗粒,作为轻集料来配制保温砂浆。该技术包含保温层、抗裂防护层和抗渗保护面层(或是面层防渗抗裂二合一砂浆层)。其中ZL胶粉聚苯颗粒保温材料及技术在1998年就被建设部列为国家级工法。这种工法是目前被广泛认可的外墙保温技术。
该施工技术简便。可以减少劳动强度,提高工作效率;不受结构质量差异的影响,对有缺陷的墙体施工时墙面不需修补找平,直接用保温料浆找补即可,避免了别的保温施工技术因找平抹灰过厚而脱落的现象。同时该技术解决了外墙保温工程中因使用条件恶劣造成界面层易脱粘空鼓、面层易开裂等问题,从而实现外墙外保温技术的重要突破。与别的外保温相比较,在达到同样保温效果的情况下,其成本较低,可降低房屋建筑造价。例如与聚苯板外保温相比较,每平方米可降低25元左右。在天津云琅新居高层外墙保温工程中采用的就是此种技术。
此外,节能保温墙体技术中还有将墙体做成夹层,把珍珠岩、木屑、矿棉、玻璃棉、聚苯乙烯泡沫塑料、聚氨酯泡沫塑料(也可以现场发泡)等填入夹层中,形成保温层。
三、结论
用各种新型建筑墙体材料建造房屋,要看最终产品商品房的造价能否被市场所接受。用新型建筑墙体材料建造的房屋其造价是完全可以做到被市场所接受,问题是现在有些地方,没有认真研究建筑体系,或者是用错误的对比造价的方法,针对综合效益还要认真考虑节能建筑的优惠政策,只要全而的进行综合经济分析。认真地选择建筑体系,实事求是的宣传,改变过去总认为新型建材房屋比砖混建筑贵的概念,让新型建材房屋能在更多的地方推广。从长远利益、社会利益出发,逐步创造出非新型建筑墙体材料不设计、不使用,非节能建筑不审批、不销售、不居住的良好氛围。新型建筑墙体材料的开发应用需要社会长期而持久的关注,而且不是任何新型建筑墙体材料都适宜在任何地区任何时候发展,所以应根据各个市县的具体情况来确定近期和今后发展的品种和产量,分别满足不同地区。各类建筑墙体工程的要求。
参考文献
1 外墙保温技术及节能材料
1.1 新型墙体材料发展状况
新型墙体材料品种较多, 主要包括砖、块、板, 如粘土空心砖、掺废料的粘土砖、非粘土砖、建筑砌块、加气混凝土、轻质板材、复合板材等, 但数量较小, 在决的墙体材料中据点地比便仍然偏小。只有促使各种新型体材料因地制宜快速发展, 才能改变墙体材料不合理的产品结构, 达到节能、保护耕地、利用工业废渣、促进建筑技术的目的。
经过近20年来自我研制开发的第进国外生产技术和设备, 我国的墙体材料工业已经开始走上多品种发展的道路, 初步形成了以块板为主的墙材体系, 如混凝土空心砌块、纸面石膏板、纤维水泥夹心板等, 但代表墙体材料现代水平的各种轻板、复合板所占比重仍很小, 还不到整个墙体材料总量的1%, 与工业发达国家相比, 相对落后40-50年。主要表现在:产品档次低、企业规模小、工艺装备落后、配套能力差。新型墙体材料发展缓慢的重要原因之一是对实心粘土砖限制的力度不够, 缺乏具体措施保护土地资源, 以毁坏土地为代价制造粘土砖成本极低, 使得任何一种新型墙体材料在价格上无法与之竞争。1994年新税制实行后, 对粘土砖生产企业仅征收6%的增值税, 而不少新型墙体材料, 尤其是轻质板材却要交纳17%的增值税务局, 加剧了新型墙体材料发展的不利局面。针对这种情况, 国家三部一局 (建设部、农业部、国土资源部和国家建材局) 墙材革新办公室积极指导各地大力开展墙材革新工作, 结合各地实际情况, 出台了多项墙改政策, 有力地促进了新型墙体材料的发展。
1.2 新型建筑墙体材料的类型、特性和问题
《新型建筑墙体材料专项基金征收和使用管理办法》中将新型建筑墙体材料共分6类: (1) 非粘土砖, 包括孔洞率大于25%非粘土烧结多孔砖和空心砖, 混凝土空心砖和空心砌块, 烧结页岩砖; (2) 建筑砌块, 包括普通混凝土小型空心砌块, 轻集料混凝土小型空心砌块, 蒸压加气混凝土砌块和石膏砌块; (3) 建筑板材, 包括玻璃纤维增强水泥轻质多孔隔墙条板, 纤维增强低碱度水泥建筑平板, 蒸压加气混凝土板, 轻集料混凝土条板, 钢丝网架水泥夹芯板, 石膏墙板, 金属而夹芯板, 复合轻质夹芯隔墙板、条板; (4) 原料中掺有不少于30%的工业废渣、农作物秸秆、垃圾、江河淤泥的墙体材料产品; (5) 预制及现浇混凝土墙体; (6) 钢结构和玻璃幕墙。
作为国家推广的新型建筑墙体材料, 与传统粘土实心砖相比, 在技术层面上很多性能具有很大的优势。其特征主要有以下几个方面:保温隔热性能好如加气混凝土砌块、钢丝网架火芯板、龙骨石膏板等;防渗水性好如砖类和砌块类墙体材料及石膏板材等;隔音性能较好如煤灰烧结砖、蒸压灰砂砖等;能耗低, 新型建筑墙体材料需要的原料和能耗都比传统粘土实心砖要低很多;强度等级高;自重轻, 有利于基处理和抗震。另外, 新型建筑墙体材料可以缩短工期、节省砂浆、从而增加使用面积等。
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。
1.3 外墙保温技术及节能材料
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。
被大面积推广的内保温技术有:增强石膏复合聚苯保温板、聚合物砂浆复合聚苯保温板、增强水泥复合聚苯保温板、内墙贴聚苯板抹粉刷石膏及抹聚苯颗粒保温料浆加抗裂砂浆压入网格布的做法。但内保温会多占用使用面积, “热桥”问题不易解决, 容易引起开裂, 还会影响施工速度, 影响居民的二次装修, 且内墙悬挂和固定物件也容易破坏内保温结构。内保温在技术上的不合理性, 决定了其必然要被外保温所替代。
2 外保温技术及其特点
外保温是目前大力推广的一种建筑保温节能技术。外保温与内保温相比, 技术合理, 有其明显的优越性, 使用同样规格、同样尺寸和性能的保温材料, 外保温比内保温的效果好。外保温技术不仅适用于新建的结构工程, 也适用于旧楼改造, 适用于范围广, 技术含量高;外保温包在主体结构的外侧, 能够保护主体结构, 延长建筑物的寿命;有效减少了建筑结构的热桥, 增加建筑的有效空间;同时消除了冷凝, 提高了居住的舒适度。
目前比较成熟的外墙保温技术主要有以下几种。
(1) 外挂式外保温
外挂的保温材料有岩 (矿) 棉、玻璃棉毡、聚苯乙烯泡沫板 (简称聚苯板, EPS、XPS) 、陶粒混凝土复合聚苯仿石装饰保温板、钢丝网架夹芯墙板等。其中聚苯板因具有优良的物理性能和廉价的成本, 已经在全世界范围内的外墙保温外挂技术中被广泛应用。
该外挂技术是采用粘接砂浆或者是专用的固定件将保温材料贴、挂在外墙上, 然后抹抗裂砂浆, 压入玻璃纤维网格布形成保护层, 最后加做装饰面。
还有一种做法是用专用的固定件将不易吸水的各种保温板固定在外墙上, 然后将铝板、天然石材、彩色玻璃等外挂在预先制作的龙骨上, 直接形成装饰面。由贝聿铭先生设计的中国银行总行办公楼的外保温就是采用的这种设计。
这种外挂式的外保温安装费时, 施工难度大, 且施工占用主导工期, 待主体验收完后才可以进行施工。在进行高层施工时, 施工人员的安全不易得到保障。
(2) 聚苯板与墙体一次浇注成型
该技术是在混凝土框—剪体系中将聚苯板内置于建筑模板内, 在即将浇注的墙体外侧, 然后浇注混凝土, 混凝土与聚苯板一次浇注成型为复合墙体。该技术解决了外挂式外保温的主要问题, 其优势是很明显的。由于外墙主体与保温层一次成活, 工效提高, 工期大大缩短, 且施工人员的安全性得到了保证。而且在冬季施工时, 聚苯板起保温的作用, 可减少外围围护保温措施。但在浇注混凝土时要注意均匀、连续浇注, 否则由于混凝土侧压力的影响会造成聚苯板在拆模后出现变形和错茬, 影响后序施工。其中内置的聚苯板可以是双面钢丝网的, 也可以是单面钢丝网的。双面钢丝网聚苯板与混凝土的连接, 主要是依靠内侧钢丝网架与墙体外侧配筋相绑扎及混凝土与聚苯板的粘接力, 其结合性能良好, 具有较高的安全度。单面钢丝网聚苯板与混凝土的连接, 主要依靠混凝土与聚苯板的粘接力以及斜插钢筋、L型钢等与混凝土墙体的锚固力, 结合性能也较好。与双钢丝网相比较, 单面钢丝网技术因取消了内侧钢丝网和安装保温板前的板外侧抹灰, 节省了工时和材料。其造价可降低10%左右。
但此两种做法都采用了钢丝网架, 造价较高, 且钢材是热的良导体, 直接传热, 会降低墙体的保温效果。
我们对于混凝土与无网架聚苯板一次成型复合墙体进行了试验研究。试验结果表明, 在混凝土中水泥浆量合适的条件下, 直接利用混凝土作为粘接剂来粘贴聚苯板, 是完全可能的。当我们对聚苯板的背面进行处理之后, 其与混凝土的粘接力进一步提高 (其平均粘接强度可以达到0.07Mpa, 而且破坏均发生在聚苯板内) 。此技术取消了钢丝网架, 其保温性能提高, 而且板的成本再次降低。在经过对其长期耐久性论证之后, 工程中可以推广使用。
(3) 聚苯颗粒保温料浆外墙保温
将废弃的聚苯乙烯塑料 (简称为EPS) 加工破碎成为0.5~4mm的颗粒, 作为轻集料来配制保温砂浆。该技术包含保温层、抗裂防护层和抗渗保护面层 (或是面层防渗抗裂二合一砂浆层) 。其中ZL胶粉聚苯颗粒保温材料及技术在1998年就被建设部列为国家级工法。这种工法是目前被广泛认可的外墙保温技术。
该施工技术简便, 可以减少劳动强度, 提高工作效率;不受结构质量差异的影响, 对有缺陷的墙体施工时墙面不需修补找平, 直接用保温料浆找补即可, 避免了别的保温施工技术因找平抹灰过厚而脱落的现象。同时该技术解决了外墙保温工程中因使用条件恶劣造成界面层易脱粘空鼓、面层易开裂等问题, 从而实现外墙外保温技术的重要突破。与别的外保温相比较, 在达到同样保温效果的情况下, 其成本较低, 可降低房屋建筑造价。例如与聚苯板外保温相比较, 每平方米可降低25元左右。在天津云琅新居高层外墙保温工程中采用的就是此种技术。此外, 节能保温墙体技术中还有将墙体做成夹层, 把珍珠岩、木屑、矿棉、玻璃棉、聚苯乙烯泡沫塑料、聚氨酯泡沫塑料 (也可以现场发泡) 等填入夹层中, 形成保温层。
3 结语
关键词:新型墙体材料 节能建筑 保温技术
随着国民经济持续稳定地增长,建筑业作为国民经济支柱产业得到了迅速发展。国家墙体材料改革与建筑节能政策和措施的落实,以及经济可持续发展的需要,为新型墙体材料的发展提供前所未有的发展机遇。我国的新型墙体材料在工艺技术上呈现了多元化、工业化发展的新趋势。
建筑节能是执行国家环境保护和节约能源政策的主要内容,随着国家一系列的节能政策、法规、标准和强制性条文的出台,我国住宅建设的节能工作不断深入,节能标准不断提高,引进开发了许多新型的节能技术和材料,在住宅建筑中大力推广使用。但我国目前的建筑节能水平,还远低于发达国家,我国建筑单位面积能耗仍是气候相近的发达国家的3-5倍。分析研究新型建筑墙体材料及节能建筑保温技术对我国经济的可持续发展有重要的意义。
一、新型建筑墙体材料概述
新型建筑墙体材料是指不以消耗耕地、破坏生态和污染环境为代价,适应建筑产品工业化、施工机械化、减少施工现场湿作业、改善建筑功能等现代建筑业发展要求而生产的墙体材料,就我国现阶段而言是指除黏土实心砖以外的所有建筑墙体材料。
《新型建筑墙体材料专项基金征收和使用管理办法》中将新型建筑墙体材料共分六类:1)非粘土砖,包括:孔洞率大于25%非粘土烧结多孔砖和空心砖,混凝土空心砖和空心砌块,烧结页岩砖。2)建筑砌块,包括:普通混凝土小型空心砌块,轻集料混凝土小型空心砌块,蒸压加气混凝土砌块和石膏砌块。3)建筑板材,包括:玻璃纤维增强水泥轻质多孔隔墙条板,纤维增强低碱度水泥建筑平板,蒸压加气混凝土板,轻集料混凝土条板,钢丝网架水泥夹芯板。石膏墙板,金属面央芯板,复合轻质夹芯隔墙板、条板。4)原料中掺有不少于30%的工业废渣、农作物秸秆、垃圾、江河淤泥的墙体材料产品。5)预制及现浇混凝土墙体。6)钢结构和玻璃幕墙。
二、新型建筑墙体材料存在的问题
目前我国新型建筑材料主要存在以下几点问题:产品档次低、企业规模小、工艺装备落后、配套能力差。新型墙体材料发展缓慢的重要原因之一是对实心粘土砖限制的力度不够,缺乏具体措施保护土地资源,以毁坏土地为代价制造粘土砖成本极低,使得任何一种新型墙体材料在价格上无法与之竞争。其次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墙体材料的开发应用和推广等。
三、新型建筑墙体材料简介及节能建筑保温技术应用
我国是人均资源短缺的国家,能源紧缺是制约我国经济发展的主要矛盾,因此,建筑节能就成为缓解我国能源紧缺矛盾、改善人民生活环境质量、减轻环境污染、实行可持续发展战略目标的关键一环。推广建筑节能将是我国发展住宅建设的一项长期国策。目前,在建筑中常使用的墙体保温主要有内保温、外保温等方法,下面就两种保温方法进行论述。
1.建筑中常使用的外墙内保温材料及技术 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。被大面积推广的内保温技术有:增强石膏复合聚苯保温板、聚合物砂浆复合聚苯保温板、增强水泥复合聚苯保温板、内墙贴聚苯板抹粉刷石膏及抹聚苯颗粒保温料浆加抗裂砂浆压入网格布的做法。
但内保温会多占用使用面积,“热桥”问题不易解决,容易引起开裂,还会影响施工速度,影响居民的二次装修,且内墙悬挂和固定物件也容易破坏内保温结构。内保温在技术上的不合理性,决定了其必然要被外保温所替代。
2.建筑中常使用的外墙外保温材料及技术
外保温是目前大力推广的一种建筑保温节能技术。外保温与内保温相比,技术合理,有其明显的优越性,使用同样规格、同样尺寸和性能的保温材料,外保温比内保温的效果好。外保温技术不仅适用于新建的结构工程,也适用于旧楼改造,适用于范围广,技术含量高;外保温包在主体结构的外侧,能够保护主体结构,延长建筑物的寿命;有效减少了建筑结构的热桥,增加建筑的有效空间;同时消除了冷凝,提高了居住的舒适度。
节能材料属于保温绝热材料。绝热材料是指用于建筑围护或者热工设备、阻抗热流传递的材料或者材料复合体,既包括保温材料,也包括保冷材料。能满足上述性能要求而用于建筑外保温的节能材料主要有:聚苯乙烯泡沫塑料板(EPS及XPS)、巖(矿)棉板、玻璃棉毡以及超轻的聚苯颗粒保温料浆等。以上各种材料所具有一个共同的特点就是在材料内部都有大量的封闭孔,它们的表观密度都较小,这也是作为保温隔热材料所必备的。岩(矿)棉和玻璃棉有时统称为矿物棉,它们都属于无机材料。岩棉不燃烧,价格较低,在满足保温隔热性能的同时还能够具有一定的隔声效果。但岩棉的质量优劣相差很大,保温性能好的密度低,其抗拉强度也低,耐久性比较差。
北京专威特化学建材有限公司副总裁 穆昊明 中国混凝土与水泥制品网[2009-12-29]我国建筑节能墙体保温技术和产品的推广应用起步于上世纪80年代中期,当时主推的有珍珠岩、复合硅酸盐、海泡石和与有机硅复合的外墙保温砂浆等产品,在北方地区开展墙体保温节能的前期,这些产品占有较大的市场。1996年,为加快建筑节能发展,我国颁布了第二步节能50%的标准。随着节能标准的提高,上述产品的性能指标已经难以达到标准要求。最重要的是,上述产品的从业企业规模普遍偏小,生产设备过于简陋,生产过程控制要求不严格,在施工过程中难以控制质量,致使工程出现的问题较多。至2000年前后,上述产品逐渐退出北方地区的建筑节能市场。近年来,随着外墙外保温系统技术和产品的迅速发展,我国墙体保温节能技术令早于我国开展建筑节能工作几十年的欧美等发达国家刮目相看。
一.我国建筑节能外墙外保温市场的现状
历经多年的发展,我国建筑节能外墙外保温市场已发展成为种类繁多、技术构造多样、产品需求量巨大的一个产业。市场上推广应用的系统有发泡聚苯板(EPS板)薄抹灰外墙外保温系统、机械固定发泡聚苯板钢丝网架板外墙外保温系统、胶粉聚苯颗粒外墙外保温系统、发泡聚苯板现浇混凝土外墙外保温系统、挤塑聚苯板(XPS板)外墙外保温系统、胶粉聚苯颗粒复合型外墙外保温系统、聚氨酯(现浇、喷涂和板类)外墙外保温系统、膨胀玻化微珠外墙外保温系统、墙体自保温系统以及复合保温系统和保温装饰一体化系统等。有关方面的信息表明,聚苯板(EPS板)薄抹灰外墙外保温系统、胶粉聚苯颗粒外墙外保温系统和挤塑聚苯板(XPS板)外墙外保温系统是市场上应用量最多的系统,基本上占据国内外墙外保温市场75%以上的份额。另外,机械固定发泡聚苯板钢丝网架板外墙外保温系统、发泡聚苯板现浇混凝土外墙外保温系统和聚氨酯(现浇、喷涂和板类)外墙外保温系统大约占据20%的市场份额,其他系统总量约占5%。
据不完全统计,迄今为止,涉及与建筑节能外墙外保温系统产品有关的生产和销售企业全国达到8000家(不含原材料供应企业),而在2001年前,全国该领域的从业企业保守的数据不到500家。据对2008年全国建筑节能外墙外保温市场情况分析,整个市场形成的总产值在500亿–600亿元(人民币,下同)之间,年产值最大企业的销售额约为3.2亿元(其中包含该企业其他辅助产品的销售);极少数企业的年销售额达到2亿–3亿元,年销售额1亿–2亿元的企业数不到2%。,年销售额5000万–1亿元的企业不到3%,超过80%的企业的销售额在700万–3000万元。也就是说,以现行聚苯板(EPS板)薄抹灰外墙外保温系统100元/平方米计算(包括饰面层的价格),按照达到2亿元的销售额,外墙外保温施工面积为200万平方米;按照达到1亿元的销售额,外墙外保温施工面积为100万平方米;按照达到5000万元的销售额,外墙外保温施工面积为50万平方米。更多
企业的年销售量在10万–30万平方米之间。在数千家从业企业中,真正具备技术开发实力的企业数量不到10%,企业原创技术产品不多,拥有专利技术或者说技术产品已经通过省部级科技成果鉴定的企业的数量更少。
从上述的数据可以看出,我国外墙外保温节能的企业尽管数量多,但整体规模偏小的问题突出,巨头企业不多,整体技术研发实力不足。虽然外墙外保温系统技术在很短的时间内取得了令世界瞩目的成就,但从推广使用的情况来看,存在的最明显的问题有开裂、空鼓、脱落、渗水、防火等。这些问题的出现,给快速发展的行业市场敲响了警钟。是什么原因造成的呢?
从技术研发的角度看,在数以千计的墙体保温(主要指外墙外保温)企业中,从业时间超过10年的企业数量不到5%,超过80%的企业是在2003年或者2004年后才开始涉足。在超过10年的从业企业中,多数企业的技术研发和创新能力强,而在上述80%的企业中,仅有极少数的企业拥有一定的技术开发和创新能力,大多数企业的技术负责人和管理者都是从相关的企业离职后开始单干,这样一种衍生出的经营形式,基本上缺乏独立的研发能力,大多还停留在模仿国内外的技术和产品,缺少对技术的基础理论、构造措施原理和系统形成机理的研究,所谓的“系统”产品根本算不上是系统,一旦市场出现低价竞争,或者为节约成本,他们只能简化产品构造,以牺牲产品的性能为代价,使工程质量得不到保证。这些问题出现后,有人将根源归结于行业市场进入门槛低,很多不具备条件的企业同台竞争造成。
业内专家对此十分担忧。也曾有专家将国内存在的这个普遍现象归结到了管理部门和科研单位。有人分析说,在目前众多拥有国家级或者省部级资质的科研机构中,能够较系统地开展墙体保温研究的机构并不多,即使有,这些开展研究的科研机构投入的专项资金和精力也十分有限,他们占有很多技术上的优势资源,但没有发挥出技术的优势。要知道,现在市场缺少的就是类似这样的科研机构来开展关于墙体保温领域在技术共性方面的研究,而共性的技术对推动整个行业发展的作用十分明显。墙体保温市场目前面临的开裂、空鼓、脱落、渗水、防火等问题,须要较全面又系统地开展共性技术研究和分析。外墙外保温系统产品中采用不同的材料在集成不同的外墙外保温系统时,要考虑系统产品在受力、温差、结构、耐久等方面的综合性能。只有经过全面的技术分析和系统技术验证,才能使一些具有发展潜力的新技术不断完善,在这些产品还处于试用阶段时,就能通过分析发现可能存在的问题,做到有针对性地进行技术攻关,才能最终确保系统质量的可靠性和耐久性。
从施工情况看,现在不少施工企业在承接外墙外保温工程时根本不去仔细了解工艺做法,不去评估工程中可能会出现的问题,只要有工程项目就敢承接,本身在技术方面懵懵懂懂,再加上施工过程中的不重视,质量问题接踵而至。早些年在北京市场上出现过设计单位、施工单位只按自己的理解,擅自设计、施工外墙外保温系统,最终酿成外墙外保温系统被大风刮掉的事件。另外,一些施工企业根本不顾及采用的产品是否已经经过外墙外保温系统大型耐
候性试验,是否通过系统技术评估或者论证,就大量采购使用。这些都是非常危险的做法。北京如此,其他开展外墙外保温推广工作要晚于北京市多年的地区,遇到的问题及其解决办法也就不言而喻。现在,很多外墙外保温的施工都是由非专业施工队伍完成,施工组织不规范,再加上监理环节不严格,也很难保证工程的质量。近年来国内外墙外保温市场发生的质量事故,很多都与施工有很大的关系,有些发生事故的工程,给人们留下的伤痕和教训值得深思。除此之外,有些出现问题的工程与采用的材料优劣、与系统的工艺构造等都有密切的关系。
二.行业市场的发展出路和解决问题的措施
事实上,对于出现质量问题的工程,有很多即使通过一定的渠道进行调查也难以分辨责任。大家都呼吁从源头上把好质量关口。怎样把好关口,很多人都很茫然。工程出了问题,首先想到的是材料问题,再想到的就是施工问题。有人说材料没有问题,是施工不规范造成的;施工方说完全按照标准和规范的要求操作,是材料本身的问题。一环套一环,最后有人把目光瞄向设计。对于一项具体的工程,选用什么样的外墙外保温系统最初是由工程设计方根据投资方的要求进行设计,如果设计方完全按照实际工程的应用要求进行设计了,系统仍然出现了问题,原因就在施工或者材料本身(只能这样逻辑推理下去)。对于错中复杂的问题工程现象,在目前的状况下的确很难分清是非。有关专家表示,要想使外墙外保温市场有一个良好的发展环境,必须做好产品应用技术理论研究、产品试验检测和系统技术验证、技术标准规程和规范的建设以及工程验收等方面的工作。
有关领导曾明确表示,做好外墙外保温系统的节能工作,是关系到建筑节能顺利发展的一个重要组成部分,要从规范工作思路,加强技术研究等方面着手,所有从业人员,要认真去了解行业现状,认真分析存在的问题,在技术、工艺、标准、施工、管理等方面提出解决问题的办法。目前,行业的发展正处于一个盲目发展的阶段,很多人、很多企业都不了解墙体保温技术,多数企业都只从价格成本方面考虑,应用到市场的产品在成本上面是能省就省,把整个市场做乱了,大家对产品的质量、安全问题、防水问题、防火问题、技术指标问题存有很多意见。个别人认为,外墙外保温系统从北往南,从西向东,不同地区采用什么样的系统,都有一定的技术讲究,不能像想象的那样怎么说就怎么做,要从应用技术的角度推广产品。有人说,在南方地区做内保温就可以了,不需要做外墙外保温。这种说法能否从理论上得到解释,有些人就解释不清楚。做外墙内保温或做外墙外保温,全国各地都有,很多人都在关注这个问题,他们都是工作的具体执行者,但对发展墙体保温能够提出具有战略意义的建议并不多。现在,有很多企业已经形成了完整的技术理论和工艺构造措施等研究成果,在行业市场具有一定代表性,尤其是企业提供的一些试验数据,对推动行业的发展,引领同行业的投资方向都有一定的指导作用。行业市场如何持续发展,怎样在产品方面开展技术创新,行业市场上的各相关企业务必加强技术交流,不论提出的建议是否正确,不要怕有争议,没有争议的技术上升不到一个新的台阶,就不会有新的突破,形不成业内的共识,也就证明该类技术的发展前景不会很大。国内这些年在推广应用外墙外保温技术发展道路上,很多技术的演变或多或少都是在争议的过程中不断得到完善和发展的。具体到实际的应用市场,应该做好以下几个方面的工作:
一是做好系统产品的市场准入工作。市场准入制是对产品设置的一个包含技术、标准、工艺等方面的门槛,这个门槛提出的旨意是保证产品质量,保证工程质量。对准入市场的材料和产品,要依照具有已通过第三方检测的测试报告或者通过相关的大型耐候性试验、抗震试验、抗风压试验、防火试验等试验报告和相关的评估报告,政府主管部门依据技术标准要求编制的推广目录。在国内部分省市,为了将市场准入工作做到位,针对从业的企业除了要求具备上述要求的技术报告外,对企业的硬件都有规定,有的地方要求企业的注册资金不能低于200万元,生产设备要具有流水作业生产线,有环评报告,有一定规模的实验室。这样的明文要求,尽管在一定程度上在某些方面对部分人和部分企业要求苛刻,但这样的做法在很多方面确实可行,值得一些地方借鉴。
二是强化市场的检测和质量督导。在此阐述的检测和督导,不仅局限于产品进场时对产品检测报告的检验和对产品的抽检以及施工过程中的随机测试。有一点值得关注,由于目前市场上的相关产品种类繁多,产品的检测标准和应用标准如何统一。如果产品的标准不统一会影响到产品的应用,进而影响到工程的质量。为了检验应用产品的质量,很多地方强化对施工过程的现场检查,对产品按照一定施工量的比例批次抽检,计算产品的合格率。国家住房和城乡建设部为了检查各地建筑节能的实施情况,督导各地顺利开展节能,每年都要进行一次全国范围内的节能大检查,对不合格的工程项目、应用不合格的产品都会公告批评,这种做法对规范行业市场起到了很好的威慑作用。因此,各地完全可以将上述检测和督导的工作形势持续开展下去,一定会有好的收益。
三是重视系统产品的性能研究。外墙外保温系统技术产品中的“系统”,并不是将各类组成材料进行简单的组合或者叠加。由于外墙外保温系统产品的特殊性,更注重的是各类组成材料间的相容性和整体性。因此在研究、应用和完善外墙外保温技术产品的过程中,一定要重视系统。现在外墙外保温普遍面临的开裂、空鼓、脱落、渗水和防火等问题,并不完全是因为系统的某个单一因素造成的。如早期开展的系统抗风荷载性能、抗冲击性能等性能的研究结果显示,要确保这些性能的优越,可以由系统的某部分或某部分构造来提供或承担,如果系统的各构造设计不合理,承受荷载后系统不协调,抗冲击性能不稳定,等等因素最终都会导致系统的整体性能达不到要求,甚至导致系统失去应有的功效。在所有的系统产品性能中,有一个关键的大型耐候性试验,此试验是整个系统质量保障的关键。从2004年到2007年,关于外墙外保温系统的大型耐候性试验,全国市场的呼声特别高。近一段时期以来,市场对外墙外保温系统的防火安全性问题和外墙外保温系统的抗震性问题的研究特别多。不能因为2008年发生了地震,以及现在发生的火灾事故较多,就重点关注这方面的研究。无论是大型耐候性试验、抗震性研究、防火试验等,都是推动外墙外保温市场发展的一项技术课题。因此,必须全盘考虑系统各方面的技术性能研究。
四是规范设计与施工。设计是工程建设的第一道关口,因此要求设计人员设计采用的外墙外保温系统必须是已经经过评估鉴定的,并且有完整的检测报告和技术标准及施工技术规程。作为一名合格的设计师,应深入了解选用的系统产品的性能,只有充分了解产品的性能和使用范围后,才可在设计图中正确无误地体现出使用该类产品的设计图样,并按照标准图集中规定的选材标准设计材料的构成。应该说,设计师在选材方面的决定性因素对保证系统产品的质量发挥着关键作用。同时,对与外墙外保温系统密切相关的施工,施工单位在施工前必须进行系统的专项培训,必须按照图纸要求施工,必须按照系统的施工技术规程进行,材料和产品应该按规定进行进场检验,务必做好施工环节的市场准入,包括施工资质的准入。早在2004年,国内诸多外墙外保温系统企业对于产品的包工包料进行过广泛的讨论,施行包工包料的利弊各有说辞,这一讨论的问题到现在还在继续。
新型墙体材料具有强度高、质量轻、隔声及防火等性能, 目前新型墙体材料有加气混凝土砌块、空芯砖、混凝土承重空芯砌块、轻质陶粒混凝土空芯砌块、粉煤灰砌块等。虽然这些材料墙体构造简单, 施工方便, 但墙体自身的保温性能与高效保温材料差距悬殊;而且这些材料在使用过程中起不到装饰效果, 需要很多后续工序来达到装修效果。而综合保温、承重、装饰效果于一体的复合保温夹芯墙体具有明显的优势。
复合保温夹芯墙体由内层芯材、粘接剂、外层贴片3 部分组成, 其中内层芯材主要起保温、隔声、防火作用, 外层贴片主要起到装饰作用。所以, 芯材的性能对墙体质量的好坏有很大的影响。本文就几种可行夹芯材料及制备进行简单的介绍。
1 混凝土夹芯复合砌块
1.1 混凝土夹芯复合墙体简介
混凝土夹芯复合墙板的基材一般情况下是附有保温聚苯板的钢丝网架, 将其与混凝土混合浇筑, 形成混凝土复合墙板, 其特点在于房屋的整体刚度好, 另外还具有保温隔热、自重轻、增大建筑面积的优点, 是替代黏土砖、保温节能的新型建筑体系[1,2]。
1.2 混凝土夹芯复合砌块施工方法
混凝土夹芯复合墙体有2 种施工方法[3]: (1) CL网架板混凝土单面预制; (2) 混凝土双面现浇施工工艺。2 种施工工艺流程分别见图1、图2, 其中CL建筑结构体系是一种新型复合墙体建筑结构体系。
从图1、图2 可以看出, 混凝土夹芯复合砌块的施工过程复杂, 而且混凝土夹芯复合墙板中的保温材料大多数采用EPS板, 由于聚苯乙烯作为有机材料还存在老化、失效和消防安全问题。在符合国家环保和可持续发展需要的情况下, 尽量选用替代品。
2 泡沫玻璃
2.1 泡沫玻璃简介
泡沫玻璃是将碎玻璃、发泡剂、改性添加剂及发泡促进剂等经破碎、细粉碎并均匀混合后, 再经过高温熔化, 发泡、退火而制成的无机非金属玻璃材料。其原理是利用发泡剂的分解或氧化反应产生气泡, 并制定合适的温度制度, 使气泡被包裹在熔融玻璃液中, 形成多孔结构的过程。它是由大量直径为1~2 mm的均匀气泡结构组成。其中吸声泡沫玻璃为50%以上开孔气泡, 绝热泡沫玻璃为75%以上的闭孔气泡组成。
2.2 泡沫玻璃的基础原料
目前行业内用于生产泡沫玻璃的基础原料主要有碎玻璃、煤矸石、粉煤灰、铁尾矿等工业垃圾。
烧制泡沫玻璃所用的废玻璃应满足下列条件: (1) 发泡温度低、在发泡温度范围内结晶倾向较小; (2) 在发泡温度范围内, 玻璃的黏度变化率要小, 烧成温度范围宽, 利于获得泡径均匀的泡沫玻璃; (3) 含有适量的供氧组分, 这类组分的多少会影响玻璃的发泡膨胀能力; (4) 具有较好的化学稳定性和较低的热膨胀性[4]。
利用煤矸石、粉煤灰、铁尾矿等工业垃圾制备泡沫玻璃则有2 种方法:一是利用煤矸石、粉煤灰、铁尾矿作为玻璃配合料先烧成玻璃, 然后再加入发泡剂、改性剂等进行发泡;二是将煤矸石、粉煤灰、铁尾矿等作为填料加入到碎玻璃中, 但这种方法制作泡沫玻璃影响因素较多, 控制不好将会影响泡沫玻璃质量。
2.3 泡沫玻璃成型方法
泡沫玻璃常用的生产方法有2 种[5]:一种是将废玻璃及其它基础原料粉碎, 与发泡剂一起混合形成配合料, 配合料可以以粉状形式或者以粒状形式存在, 然后烧制成型;一种是将配合料压制成型后, 将其放在模具中, 送入到加热炉内进行烧制, 经发泡、退火后形成泡沫玻璃制品。
泡沫玻璃的成型工艺并不复杂, 而且利用对环境造成严重污染的废玻璃和固体废弃物为主要原料, 不仅解决了环境的污染问题, 还节约资源, 降低能耗, 既满足了环境友好型材料的大方向要求, 又大大降低了成本, 创造出了更加广阔的利益空间。但是由于泡沫玻璃是多孔材料, 其导热性能差, 因此退火过程较长, 成品率较低, 这也是导致泡沫玻璃价格居高不下的原因之一。
3泡沫玻璃颗粒压块
3.1 泡沫玻璃颗粒来源
由于大块泡沫玻璃的退火过程难以控制, 制品很难退火完全, 造成泡沫玻璃成品率低、强度不够等问题。为了解决这个问题, 人们提出将泡沫玻璃做薄做小, 甚至做成颗粒状, 再进行压制成型。目前国内外的泡沫玻璃颗粒制品主要有普通泡沫玻璃颗粒压块和空心泡沫颗粒压块2 种。
3.2 泡沫玻璃颗粒的制备方法
由于泡沫玻璃颗粒分普通泡沫颗粒和空心泡沫玻璃2种, 因而其制备方法也各不相同。
普通泡沫玻璃颗粒的制备一般采用模板法[6]:首先将玻璃粉和发泡剂等混合制成配合料, 然后在发泡模板表面均匀地钻出若干圆柱凹槽, 制成颗粒状发泡模板, 将配合料均匀地注入颗粒状发泡模板的凹槽中, 放入高温炉中进行烧制, 退火冷却至室温后, 从颗粒状发泡模板中倒出试样, 即可制得泡沫玻璃颗粒。这种方法制得的泡沫颗粒吸水率低、导热系数小、气孔率高, 但是颗粒之间容易粘接。
空心泡沫颗粒的制备则要复杂一些:将废玻璃和发泡剂、助剂等粉碎成合适的颗粒尺寸, 并混合均匀。加入一定量的聚乙烯醇 (PVA) 于混合均匀的配合料中形成黏性胶体。以聚苯乙烯颗粒作为填料, 将制备好的胶体涂覆在聚苯乙烯颗粒表面, 干燥处理后加热到发泡温度进行发泡。这样即可制得具有泡沫玻璃壳层的空心泡沫颗粒。由于涂覆的厚度以及均匀性会对制品的性能产生很大影响, 因此操作过程对产品的质量影响很大。
4 结论
混凝土夹芯复合砌块、泡沫玻璃、泡沫玻璃压块都可作为新型夹芯保温墙体的中间夹芯材料。但是混凝土夹芯复合砌块的施工过程复杂, 而且混凝土夹芯复合墙板中的保温材料大多数采用EPS板, 应尽量选用替代品。泡沫玻璃无论从原料还是成型工艺来说, 都是复合墙体芯材的很好选择。当然, 泡沫玻璃的退火控制问题仍需进行更加深入的探索研究;泡沫玻璃颗粒压块虽然成本高于块状泡沫玻璃, 但它很好地解决了块状泡沫玻璃的退火问题, 不过其操作精度亦需要更加熟练掌握。
随着建材行业的发展和资源环境的要求, 集保温、承重、装饰效果于一身的复合保温夹芯墙体必然成为发展的趋势。当然, 我们也要开发出越来越多的保温夹芯材料来适应行业的发展。
参考文献
[1]杨军.CL结构体系在建筑工程中的应用[J].山西建筑, 2004, 30 (21) :32-33.
[2]王忠礼, 于庆荣, 张同亿, 等.介绍一种新型抗震节能住宅结构体系———CL结构体系[J].基建优化, 2001 (1) :8-10.
[3]陈建国, 于秀梅, 齐水顺.CL结构体系混凝土墙双面现浇施工技术[J].建筑技术开发, 2006 (4) :77-78.
[4]田英良, 邹玉林, 赵飞, 等.高性能泡沫玻璃的研究[J].北京工业大学学报, 2001 (2) :247-250.
[5]田英良.制造泡沫玻璃的方法与模具[J].玻璃与搪瓷, 2002 (1) :33-35.
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