保温与结构一体化

保温与结构一体化（精选8篇）

保温与结构一体化 篇1

我国保温与结构一体化技术是与国际围护墙体以夹心保温形式为主的发展趋势同步发展起来的一种新型结构体系技术。因此, 从一开始就得到专家高度评价, 其“保温与结构同寿命”的特点, 得到城市管理者、开发商、业主和物业管理者的普遍认同。

回顾2000年前后新型结构体系推广工作遇到很大阻力。分析原因, 一方面在科研体制改革转型期, 许多民企介入传统结构体系技术创新中, 由于科研力量不足, 研究资金短缺, 同时受产业链过长, 技术难点过多, 研究方向不明等因素影响, 形成创新乏力的局面。更主要原因是建设行业没有促进科技成果推广转化的配套措施, 新技术推广应用得不到政策扶植, 无法打开设计、施工、验收等审查工作程序的大门, 新型结构体系推广始终不能进入应用领域, 几乎断送该类技术发展空间。

破解推广应用瓶颈

根据推广工作需要, 原建设部2001年颁布109号部长令《建设领域推广应用新技术管理规定》和《建设部推广应用新技术管理细则》。这两个文件对促进建设科技成果推广转化, 调整产业、产品结构, 推动产业技术升级, 提高建设工程质量, 节约资源, 保护和改善环境等方面都起到了积极的作用。特别是《建设部推广应用新技术管理细则》, 将新技术推广管理工作进行了规范细化, 分成“三个层次”和“两个工作平台”。三个层次:1、围绕国家重点工作, 每五年向建设行业发布“重点实施技术领域”;2、根据重点实施技术领域和行业发展要求组织发布“技术公告”, 明确推广、限制和禁止应用技术;3、根据技术公告和科技成果推广应用的需求, 编制每年发布的“建设行业科技成果推广项目”。两个工作平台:1、科技示范工程工作平台;2、产业化示范基地工作平台。示范工程工作主要拉动新技术示范应用, 产业化基地工作主要推动新技术与产品实现产业升级。同时明确新技术推广工作程序, “重点实施技术领域”、“技术公告”与“科技示范工程”、“产业化示范基地”专家审定的项目, 统一由建设部组织发布, “全国建设行业科技成果推广项目”根据建设部每年工作要点和建设部“重点实施技术领域”“技术公告”的要求, 统一由建设部科技发展促进中心负责收集整理编制发布。

以上两个文件打开了新技术推广应用的瓶颈, 经过十几年的实践与探索, 使我国建设科技成果推广工作形成了与国家重点工作协调发展的局面, 指引科技成果创新始终围绕“四节一环保”的方向突破, 形成科技成果管理和市场推广工作与行业技术进步方向同步。特别应该指出《建设部推广应用新技术管理细则》, 对国家发布的现行工程建设标准、规范、规程未涉及的推广项目的应用, 作出了明确的规定, 使很多新技术的推广应用有了正规渠道, 这个文件对新技术推广应用, 乃至建设行业技术进步都具有深远的指导意义。

2002年起, 建设部科技发展中心协助建设部编制了《建设部推广应用和限制禁止使用技术》的公告 (第218号) , 同时对建设部发布的近1500多项科技成果推广项目进行了梳理, 针对建设部建筑节能、建筑用钢和化学建材专项推广工作, 组织了新型结构体系保温与结构一体化技术、建筑用新型钢筋和大口径塑料管的推广工作, 由于工作方向明确, 针对性强, 部科技中心推广工作形成对建设部科技重点工作的有力支撑。其中保温与结构一体化技术由于保温与结构同寿命的明显优势, 进入建设部科技成果推广工作主渠道。经过十多年科研人员与技术创新企业的共同努力, 该类技术被关注研究的保温材料与结构体系结合技术、结构安全质量技术、保温与结构一体化施工技术、保温产品生产技术、墙体建筑节能性能指标和建筑保温工程消防安全等主要技术难点不断取得新的突破, 在全国各地涌现出大量科技示范工程和产业化示范基地, 同时, 各地在推动该类技术发展的过程中, 不断发展创新, 形成了大量适用于本区的新技术体系, 并逐步发展为建设行业的新兴技术产业。

面临发展机遇与挑战

抚今追昔, 节能与结构一体化技术面临推广应用政策环境更加优越。根据《建筑工程勘察设计管理条例》第29条规定, “建设工程勘察、设计文件中规定采用的新技术、新材料, 可能影响建设工程质量和安全, 又没有国家技术标准的, 应当由国家认可的检测机构进行试验、论证, 出具检测报告, 并经国务院有关部门或省、自治区、直辖市人民政府有关部门组织的建设工程技术专家委员会审定后, 方可使用。”目前, 大多数的结构体系都完成或部分完成相关地方或行业标准, 作为只具有地方标准规范的新型结构体系, 若在异地使用, 则属于超规范设计。因此, 凡是没有国家标准、行业标准及规程规范作为设计施工依据的项目, 均可按照相关规定执行。近几年, 为了引导节能与结构一体化技术健康发展, 住房和城乡建设部科技主管部门对该类技术开展了大量推广工作, 如:组织编制了《“十二五”建筑节能专项规划》;组织编制了住房城乡建设领域“十二五”科技发展规划战略研究“节能型住宅建筑新体系与产业化”研究报告;组织完成科技部国家课题立项工作;组织编制了一批“一体化”技术的行业标准、规范、工法;组织发布《建设部推广应用新技术和限制、禁止使用落后技术公告》和《村镇宜居型住宅技术推广目录》;组织一批住建部科技示范工程和产业化示范基地建设;组织编写了新技术培训教材。在这些工作推动下, 节能与结构一体化技术研究不断完善, 其技术创新内涵还包括:1.保温与消防一体化;2.保温与装饰一体化;3.保温与节能产业一体化;4.保温与施工一体化。在保温与结构同寿命的前提下, 该项技术的优势不断被发现, 应用领域不断被拓展, 在新建建筑中, 建筑节能外墙保温技术的发展趋势越来越清晰。

如今保温与结构一体化技术在全国多个省市形成具有较强引领带动能力的骨干企业, 并推动新型建筑节能技术产业保持高速增长。特别是多个省市要求在新建建筑中使用该项技术, 对城市管理者和建设者显得至关重要。目前, 建设行业面临难得的战略性新兴产业发展机遇与挑战。一方面, 我国工业化、城镇化快速推进, 城乡居民消费结构加速升级, 国内市场需求快速增长, 为建设行业新兴产业发展提供了广阔空间。另一方面, 建设行业自主创新发展能力和环境与发达国家相比还存在较大差距, 特别是标准体系不健全, 市场环境、管理体制等还不能完全适应新兴技术产业快速发展的要求。因此, 各级领导和主管部门应加强宏观引导和统筹规划, 明确发展目标、重点方向和主要任务, 采取有力措施, 强化政策支持, 完善体制机制, 促进建设行业新兴技术产业快速健康发展, 应该说保温与结构一体化技术迎来了蓬勃发展的春天。

保温与结构一体化 篇2

【关键词】外保温与结构一次成活；施工工艺；裂缝控制

0.前言

钢丝网架聚苯板与结构砼浇筑一次成活外墙外保温施工做法是：基层墙体为现浇钢筋混凝土墙的外保温，将保温板置于外墙外模内侧，并以锚筋钩紧钢丝网片作为辅助固定措施与钢筋混凝土现浇为一体。其保温材料常采用腹丝穿透型钢丝网架聚苯板作保温隔热材料，聚苯板可采用普通模塑聚苯乙烯泡沫板（EPS），也可选用挤塑聚苯板（XPS）。聚苯板的面层为抗裂砂浆。

由于一次成活外保温施工技术比常规的外保温后施工做法具有诸多优势，该技术已被施工领域广泛应用，但通过许多工程实例证明，外保温系统易出现裂缝。如何有效控制裂缝的产生，是一次成活外保温施工技术需要不断深入研究的重要课题。

1.钢丝网架聚苯板与主体结构一次浇注成活的优点

（1）有利于保护主体结构，延长建筑物寿命。

（2）小分段施工时与主体结构施工同时进行，操作方便简单，不单独占用主要工期，不会影响结构施工工期，而且节约施工成本。

（3）保温层与主体结构通过良好的结构和安全构造措施，随外墙一次性浇注成活，保证了保温层与结构的结合牢固性，适用于各种重量的外墙饰面材料。

（4）钢丝网聚苯板材质轻，吸水率小，冬季施工时，可兼作冬季施工保温措施。

（5）对外墙外侧模板损伤小，有利于提高模板周转次数，节约施工成本。

（6）适用于外墙全现浇剪力墙结构；有节能要求的工业与民用建筑，应用前景广泛。

2.钢丝网架聚苯板与主体结构一次浇注体系工艺要点

2.1工艺流程

2.2工艺要点

（1）钢丝网架均按楼层层高断开，互不连接间距为5cm左右，竖缝间距为5cm。

（2）钢丝网架聚苯板所有平面接缝处，平铺宽度为200mm的附加网片，用火烧丝与钢丝网架绑扎牢固，再用U型￠6钢筋穿透聚苯板，与外墙钢筋绑扎牢固，U型钢筋间距600mm。

（3）门窗洞口处在阳角周边5cm范围内，不安装保温板，浇注成混凝土阳角，以加强洞口侧边阳角刚度。

（4）混凝土分层浇注振捣，每层浇注厚度控制在500mm内，混凝土下料点应分布均匀。

（5）抹灰分底层和面层，面层抹灰待底层抹灰凝结后方可进行面层抹灰，每层抹灰厚度不大于10mm。总厚度不大于30mm，以盖住钢丝为宜，凹槽内砂浆饱满，并全面包裹住横向钢丝网，每层抹完后均洒水养护，或喷养护剂。

3.钢丝网架聚苯板外保温体系面层裂缝产生原因及控制

3.1钢丝网架外保温体系面层开裂的原因分析

3.1.1构造设计存在不足

热阻很大的保温板将主体结构与外侧水泥材质面层分隔开，受环境温度影响，面层产生较大的温度变形，与主体结构形成较大的变形差，引起开裂。

3.1.2配筋位置不合理引起裂缝

若采用单面钢丝网，其在砂浆中相当于单面配筋，且靠近保温层。面层受外界环境及地震影响而产生的应力都是双向或多向的，单面配筋对外饰面应力的分散作用很有限，达不到抗裂的理想效果。

3.1.3荷载过大产生挤压开裂

在外保温施工中，若结构施工平整度较差，会导致找平层砂浆很厚，每平方米可达80kg甚至100kg，在这样的荷载长期作用下聚苯板会产生徐变，使整个硬质面层产生重力挤压造成开裂。

3.1.4局部节点设计不合理

（1）保温设计中往往忽视结构挑出部位及构件的处理，这些部位是易产生热桥的部位，受环境温度影响明显，产生的温差应力引起该部位与主体部位相接处产生裂缝。

（2）女儿墙未采用双面保温。

（3）保温层与其他材料的材质变换处因材质不同在温度应力作用下的变形也不同，易产生裂缝。

另外，材料选择不当、施工因素的影响也会很大程度上引起面层开裂，如饰面材料选择不当、基层处理不干净、垂直度偏差大而导致抹灰层增厚、操作工艺不当等。

3.2钢丝网架外保温体系面层裂缝控制措施

3.2.1钢丝网架外保温体系面层裂缝控制基本原则

（1）设计预先设防，在设计上遵照逐层渐变柔性释放应力的原则，优化构造设计。

（2）普通水泥砂浆不应作为保温体系表面的找平及保护层材料的原则。

（3）面层开裂的关键是保温层外防护层抗裂。

（4）尽量选择涂料外饰面外保温体系。

（5）加强保温截止材质变换处的密封处理。

3.2.2钢丝网架外保温体系面层裂缝控制

（1）施工方应根据施工实际情况，合理细化构造设计，适当提出设计建议：

①在体系选择上采用改进型钢丝网架保温板外保温构造设计，在浇注完成的钢丝网架聚苯板表面采用20～30mm胶粉聚苯颗料找平，可大大减少荷载，同时可阻断热桥，并采用双网构造提高抗裂能力。

②细部设计上保温材料应包覆门窗框洞口外侧、突出结构构件的表面等热桥部位。

③在材质变换处设缝，用柔性密封材料进行密封处理。

④在所有保温转折处，应力集中的部位增设加强钢丝网。

⑤宜选用胶粉聚苯颗粒外墙外保温粘贴面砖饰面体系。

⑥使用抗裂砂浆，在面层保护砂浆中掺加抗裂纤维。

（2）在施工过程中加强过程质量控制。

①结构施工时应保证锚筋的设置质量，确保保温板安装质量，浇筑砼时避免破坏保温板。

②结构施工时必须保证结构垂直度要求，亦即保证了保温板的垂直度，以减少外抹灰厚度，降低表层荷载，节约材料。

③抹表层时钢丝网及保温板上的水泥浆时，浮灰等必须清理干净。

④做好檐口、勒脚的包边和装饰缝、门窗角、阴阳角等处局部加强网施工，掌握先细部后整体的原则。

⑤抹面每层厚度不应超过相关规定，且应分次成活；抹灰层过厚时，应增加抗裂钢丝网。

⑥饰面为涂料时，其腻子应选用柔性腻子，涂料宜选用凹凸花纹的浮雕涂料，因其具有应力方向的多向性，从而避免了漆膜的拉裂现象。

⑦饰面为面砖时，基层必须清理干净，面砖浸透但粘贴时表面必须晾干。宜用背面带燕尾槽的面砖。面砖的接缝间距不应小于5mm。应采用压折比小于3的粘结砂浆和勾缝料。大面积施工时应按规定留设水平、竖向伸缩缝，并用硅硐密封胶嵌缝。

⑧应加强砂浆抹面层的养护工作；同时应加强施工过程中的成品保护措施。

4.结束语

复合外墙保温节能技术是当前重点推广应用的新技术之一，而本文从钢丝网架聚苯板与结构砼浇筑一次成活外墙外保温施工方法的技术原理上，探讨了外墙表面裂缝控制的措施，希望对能对同类外墙保温施工具有一定的参考价值。

【参考文献】

[1]山西太原理工大学·外墙保温体系裂缝防治机理·研究报告.

保温与结构一体化 篇3

河南省孟州市革乐美孟州隆丰公司总建筑面积约8万m2,其脱毛和制革车间屋面工程包括5#、7#、8#、11#、19#厂房屋面的防水保温施工,施工面积均为15 685.36 m2。屋面为彩钢板轻钢结构,山墙为砖混结构。屋面形状为微坡长方形,上有多排间隔8 m的天窗和一些无规则排列的通风帽及散热槽。

该项目工期要求极为紧张,一期工程约6.5万m2,要求2009年5月15日开工,2009年6月15日竣工;二期工程约1.5万m2,要求2010年1月7日开工,2010年1月30日竣工。

2 屋面系统设计

革乐美孟州隆丰公司是一家与西班牙合资兴建的羊皮加工企业,所有厂房全部属于新建。脱毛和制革车间屋面采用钢结构和防水保温一体化的方案设计。

由于羊皮在加工过程中有大量的热蒸汽产生,对钢结构屋面的保温层有侵蚀作用,所以要在钢结构屋面上先做一层2 mm厚无胎自粘防水层,利用自粘卷材的自愈性起到无缝隙连接和隔汽的作用(隔汽层);之后在自粘卷材上铺设8 cm厚的岩棉板(保温层,用防冷翘钉固定);再在岩棉板上铺设第1道3 mm厚SBS改性沥青防水卷材(防水层,用防冷翘钉固定);最后在第1道防水卷材上用热熔方法施工第2道3mm厚带页岩片的防水卷材(保护层)。自粘防水卷材和SBS改性沥青防水卷材都要铺设到女儿墙位置,并用水泥钉固定后用混凝土封口。屋面构造层次示意,见图1。

3 材料选择

3.1 自粘防水卷材

按照西班牙方最初的做法,隔汽层是在钢结构屋面上用PET膜铺设,但PET膜在施工中容易出现破损且容易滑动。设计方和总包方经过反复协商和比较后,决定采用“锦绣”牌2 mm厚无胎自粘防水卷材代替PET膜作为隔汽层。该卷材具有很强的粘结性、耐高温性、高弹性和延伸性,能起到防水、隔汽和防腐的多重功效,增强了钢结构屋面的耐热性、耐酸碱和耐腐蚀性。其技术性能指标见表1。

3.2 岩棉板

本工程所用的岩棉板规格为1 000 mm×630mm×80 mm,容重160 kg/m3。该岩棉板具有质轻、导热系数小、吸音性能好、不燃、化学稳定性好等特点,即使在潮湿情况下长期使用也不会发生潮解,对设备无腐蚀作用,特别适用于建筑物、管道、储罐等工业设备厂房,其技术性能指标见表2。

3.3 SBS改性沥青防水卷材

“锦绣”牌聚酯胎SBS改性沥青防水卷材具有低温柔性好、耐热性能高、延伸性能好、弹性好、耐疲劳性好、使用寿命长、施工简便和污染小等特点,特别适用于寒冷地区以及变形和振动较大的工业与民用建筑的防水工程。“锦绣”牌聚酯胎SBS改性沥青防水卷材技术性能指标见表3。

3.4 防冷翘钉

采用防冷翘凤尾丝镀达克罗钉固定保温层。这种钉可以防腐蚀,且钉在塑料套里边,不会被雨水侵蚀。

4 施工工艺要点

4.1 施工作业安排

该屋面工程施工工期短,相对工程量较大,施工中需采取必要的工期、质量、安全方面的保证措施。

针对5#、7#、8#、11#、19#厂房,采用有层次的交叉施工,即首先开工5#、8#、11#厂房,施工到防水层时,开始另两栋厂房的自粘卷材(隔汽层)施工。把每栋厂房的施工人员分成6个小组,以屋面自然分水岭为界,划分为两个施工作业区,每个作业区分为3个区域,每个小组负责1个区域,使人员不过于集中,且液化气瓶不至于产生碰撞,降低了危险系数。施工时,尽量对各施工工序密切衔接,保证工程施工始终紧张、有序地进行。

4.2 施工技术

4.2.1 隔汽层施工

隔汽层为自粘卷材,施工时每小组6人。其中2人进行拉线、搬运卷材和预铺设,4人把预铺设好的卷材按照拉线位置进行施工。4人中1人负责铺设,2人负责把卷材的隔离膜去掉,1人负责压实(压辊压实可以让自粘卷材更紧密地粘附于钢结构屋面上)以及把握卷材铺设的方向,确保卷材按拉线位置粘贴(图2)。施工顺序由低(落水口)向高。横向搭接时,把下面一层自粘卷材的边膜去掉,然后把上面一层自粘卷材没有边膜的一端贴在已粘贴好的自粘卷材上,搭接宽度不小于80 mm;纵向搭接时,把上一层自粘卷材的隔离膜去掉,直接粘贴到已粘贴好的自粘卷材的纵向边端,搭接宽度不小于120 mm。

4.2.2 保温层施工

施工时每小组6人。其中3人负责搬运岩棉板到预铺设位置,3人进行固定(其中1人按卷材纵向位置进行铺设,1人用电钻按纵向方向每隔50 cm打1个孔,1人用电动改锥固定防翘钉),见图3。岩棉板采取对接方式,对接时不要留有缝隙,遇有需要裁剪时,先在岩棉板上划出要裁剪的线,然后用锯条沿画好的线进行裁剪。

4.2.3 防水层施工

SBS改性沥青防水卷材的固定方法和保温层相同,每隔50 cm打1个孔,用防翘钉固定。采用热熔法施工搭接缝,横向搭接宽度不小于80 mm,纵向搭接宽度不小于120 mm。

4.2.4 保护层施工

保护层为带岩片SBS改性沥青防水卷材,需要在防水层卷材上做热熔施工(采用液化气喷枪和压辊配合完成,遇见防水层卷材固定钉帽时,只烤保护层卷材的下表面即可)。施工时每小组6人,3人搬运卷材到预铺设位置,3人进行热熔施工(其中1人进行喷枪热熔,1人用压辊滚压粘牢,1人进行封边)。施工顺序由低(落水口)向高。横向搭接时,把下面一层卷材的边膜去掉,然后把上面一层卷材没有边膜的一端贴在已粘贴好的卷材上,搭接宽度不小于80 mm;纵向搭接时,把上一层卷材直接粘贴到已粘贴好的卷材的纵向边端,搭接宽度不小于120 mm。

4.2.5 天窗及散热槽施工

在天窗施工时,自粘卷材需沿自然坡度上翻15cm;岩棉板按天窗形状先裁剪好,然后紧密地铺设到天窗边缘;第1层改性沥青卷材要上翻20~25 cm;第2层改性沥青卷材要翻到天窗外侧面最边缘的金属边下面,并封边(图4)。

散热槽的施工和天窗一样,不再详述。

4.2.6 通风帽施工

通风帽施工时,自粘卷材需沿通风帽外壁上翻15 cm;岩棉板按通风帽形状先裁剪好,然后紧密地铺设到通风帽边缘;第1层改性沥青卷材要上翻20~25cm,第2层改性沥青卷材要上翻到通风帽外侧面30cm,并封边(图5)。

4.2.7 女儿墙施工

在女儿墙施工时,自粘卷材需沿侧壁上翻15cm;岩棉板紧密地铺设到山墙边缘;第1层改性沥青卷材沿山墙要上翻20~25 cm,第2层改性沥青卷材要上翻到女儿墙位置,并封边,最后每2人一组,用水泥钉固定卷材并用混凝土封口(图6)。

4.3 施工注意事项

1)在每栋厂房的四角处设置4个钢丝绞索,方便材料运送,并保证提升上的材料不至于重量过于集中,保护钢结构屋面。

2)屋面完工后,不得在上面再堆放材料或搭设脚手架,严防破坏防水层。

3)施工时,先施工天窗、散热槽和通风帽等需要处理的位置,然后再大面积施工。

4)尽可能避开雨季施工,大雨、大风天气应停止施工。保温层的铺设必须避开雨天,如遇下雨,应将保温层或找平层覆盖。雨后继续施工时,必须对保温层取样测含水率,含水率低于9%方可施工。

5)雨季施工:制定防汛计划和紧急预案措施,密切关注天气情况;雨季施工前认真分析施工计划,根据雨季施工项目编制雨季施工措施,提前准备好所需材料;应做好施工人员的雨季施工培训工作,组织相关人员进行一次全面检查,包括排水设施(如排水口不能及时安装,应在此处先铺一层卷材)、防雷装置、各种临时设施等。

6)严格遵守安全施工制度,明确各自的安全施工责任和义务。每天进行安全检查(包括安全网、安全防护栏、消防设施等),发现问题立即整改。凡进入施工现场者须注意安全,2 m以上临边作业者必须扎安全带。施工现场的易燃、易爆品,要设专人管理,远离火源。

7)合理使用材料,节约材料。

8)严格遵守环境保护的有关规定,施工中采取有效措施,切实做好污染的预防工作。

5 结语

本工程在钢结构屋面上设计了隔汽层、保温层、防水层和保护层,由于选用了适用且性能可靠的材料,并进行了合理的施工作业安排,在较短的工期内完成了施工任务,保证了施工质量。该工程在2009年11月份的大雪中经历了超负荷过冷试验,未出现质量问题。本工程的设计和施工,可为同类屋面工程提供借鉴。

参考文献

[1]山西省建设厅.GB 50207—2002屋面工程质量验收规范[S].北京:中国建筑工业出版社,2002.

[2]山西省建设厅.GB 50345—2004屋面工程技术规范[S].北京:中国建筑工业出版社,2004.

[3]中华人民共和国建设部.GB 50300—2002建筑工程施工质量验收统一标准[S].北京:中国建筑工业出版社,2001.

[4]全国轻质与装饰装修建筑材料标准化技术委员会.GB18242—2008弹性体改性沥青防水卷材[S].北京:中国标准出版社,2008.

富思特外墙涂料与保温一体化系统 篇4

部品(产品)名称:富思特外墙涂料与保温一体化系统

认证机构:方圆标志认证中心

认证时间:2006年7月21日

有效期限:2009年7月20日

生产能力/实际产量:10万吨

投入市场时间:1998年

市场分布情况:全国各大中城市

二、申报技术说明

1、申报技术的先进性与水平分析:

富思特公司聘请国内知名专家,与国内较早从事建筑节能和外墙保温技术研究所广泛合作,组建强有力的研发队伍,广泛吸收欧美等发达国家的成熟技术,其系列保温产品被华北标办主编的建筑构造图集《墙身——外墙保温》(节能65%) 88J2-9、《公共建筑节能设计》88J2-10收录为设计备选产品;并参与编写了我国第一本关于建筑保温的专业培训教材《建筑墙体保温技术》。

2、主要技术特点与性能指标:

①保温隔热效果明显,节能效果明显;②保护建筑物主体结构,延长建筑主体寿命;③优异的耐候性;④使用范围广泛。

3、应用范围及条件:

适用于我国不同气候区域的新建居住建筑和公共建筑的节能保温工程和外墙涂料工程;也可适用于既有建筑的节能装饰改造。基层墙体可以是现浇混凝土结构,也适用于多种砌筑结构。

4、产品生产执行标准(采用国家标准、行业标准请填写相应标准和标准名称):

JG 149-2003 《膨胀聚苯板薄抹灰外墙外保温系统》

JG 158-2004 《胶粉聚苯颗粒外墙外保温系统》

JGJ 144-2004 《外墙外保温工程技术规程》

GB/T 9755-2001《合成树脂乳液外墙涂料》

GB/T 9757-2001 《溶剂型外墙涂料》

三、已推广应用单位和工程名单

四、申报单位基本情况

单位名称:富思特制漆(北京)有限公司

通讯地址:北京市丰台区方庄金城中心6F

法人代表:郭祥恩

联系人:李文玲

联系电话:010-67658946

传真:010-67658946

邮政编码:100078

保温与结构一体化 篇5

1 外墙保温材料的类别

1.1 按保温芯材类型来分

保温芯材分有机保温板型和无机保温板型。

有机保温板型:保温芯材可以为模塑聚苯板 (EPS板, 密度较小, 松散, 不利于永久性保温) 、挤塑聚苯板 (XPS, 密度适中, 保温性能介于EPS和聚氨酯之间, 便于大规模工厂化生产XRY幕墙保温一体板) 和硬质发泡聚氨酯或聚氨酯板 (保温性能强但耐水性及抗老化能力差, 密度小) 。

无机保温板型:保温芯材可以为膨胀玻化微珠板、膨胀珍珠岩板和泡沫玻璃板等无机保温板, 性能不够稳定, 不予推荐, 墙面皴裂的那些案例可以找到此类工程的身影。

1.2 按面板类型来分

按面板划分为非漆面板类型与漆面板类型。

非漆面板型:面板可以为天然石材的板、陶板、砖板、仿石板等, 如XRY节能石材保温板、XRY节能砖板、XRY节能陶板等, 特点是幕墙保温一体性能完全可比传统装饰性, 且保温性能溶于一身, 防火性能却优于传统的保温材料。

漆面板型:面板可以为铝板、钢板、铝塑复合板、无机树脂板、硅钙板, 这类板有:XRY节能铝板、XRY赛石铝板、XRY复合氟碳密闭板、XRY复合开放氟碳板等漆面板。

2 外墙保温材料的特点

具有保温隔热、隔声阻燃、耐水防潮的功能。该板有着较好的保温隔热性能, 不受温度、湿度的变化而影响, 同时有着阻止水浸、湿气渗透等特点, 又能避免材料内部因冷凝而积水, 因融冻而胀裂之特长。经国家权威机构检测XPS挤塑板防火等级达到B2级以上, YJ-501面板屋脊纤维板为A级不燃材料, 用其构成的墙体耐火极限远远高于国家标准。集成在复合板内的保温板可以根据不同地区的节能要求, 采用不同厚度的保温材料 (如EPS板、XPS板) , 以满足不同的节能需要。

轻质高强、施工快优。外墙保温装饰一体板, 板材重量仅为4~9kg/m2, 远远轻于同面积下的其他幕墙板材, 其抗冲击性检测无龟裂、剥离、贯穿现象。不仅减轻建筑物的负担, 降低工程的基础造价, 且其坚固的产品结构, 能有效阻隔墙体裂缝, 即使墙体开裂, 也不会影响复合板开裂, 装饰效果又保证。其现场安装为粘结与锚固相结合的方式, 即只需专用砂浆将其直接粘贴至墙面, 即可达规定的粘结强度要求;为彻底消除饰面层与内衬板或保温层剥离的现象, 提高成品板的整体安全性, 采用U型锚固件, 紧扣饰面层, 并再次将成品板与墙体牢固地连接在一起。这种复式固定模式, 为高层建筑的外立面装饰安全提供了万全保障, 并简化了施工工序, 安装快速, 大大缩短了施工工期。

装饰优美、稳定耐久。外墙保温装饰一体板采用工厂标准化生产, 现代化流水线的成品板, 消除了外在环境及人为因素对外墙装饰的不良影响。装饰面采用氟碳漆、金属漆、真石漆、铝单板和石材等, 色彩丰富, 效果稳定一致。从而解决过去施工中所遇到的墙面开裂、漆膜变色、墙面易脏等问题。装饰效果是任何手工作业的装饰系统无法比拟的, 是一种节能环保的新型外墙装饰材料。在保证高档装饰效果与质量的同时, 与传统的铝塑板、铝板幕墙相比, 安装时无需铺设龙骨, 极大地节省了投资成本。

3 外墙保温材料的施工工艺

3.1 基层检查及处理

墙体的水泥沙浆层的养护要达到施工要求, 抹灰层平整度达到中级标准, 阴阳角棱边要垂直, 无明显凹凸。并对原基层强度进行拉拔测试, 检测数据必须大于0.3MPa, 检测应根据规范JGJ144-2004要求进行测试;墙体基层应清洁, 对有脱层、空鼓、裂缝、起沙、开裂的部位应进行处理, 达到标准要求后, 再进行下工序, 一般基层墙体略微的凹凸与粗糙可通过专用砂浆来调整。

3.2 弹基准线

在各个施工面及阳角与窗口侧边挂垂直以保证整体垂直度, 用水平仪或水平管找出水平线。然后在施工墙面上根据设计图纸按实际调整后的规格尺寸把纵向和横向的基准线弹在墙上。

3.3 板材加工

将成品板根据墙上的基准线计算出板材尺寸的大小进行切割, 用细纱纸将裁切边毛刺磨掉, 并在裁切好的板四周刷上防水界面剂, 如有转角或其他造型的先进行加工制作。

3.4 粘贴板材

首先将专用的粘结沙浆按厂家规定的比例调配均匀, 再用刮刀将粘结沙浆点涂在成品板的背面, 每个涂点的直径>150mm, 厚度在20mm以上 (上墙前厚度) , 每平方米不少于8个涂点。然后用手将板推压到墙面上, 再把吸盘附在板的表面, 用吸盘来调整成品板的位置, 最后用靠尺及水平尺检查已粘贴板的水平度, 使整体板面保持平整, 并对齐分格缝。

3.5 安装锚固件

板材粘结完毕且位置确定后, 必须安装金属锚固件。锚固件按设计要求安装, 每400mm1个, 单边不少于1个, 必要时增加外压件, 以调整板缝的高低差。接缝处理注密封胶.接缝清理干净后, 选择合适的泡沫条填充板间间隙, 贴胶带纸, 打专用硅酮耐候胶, 密封胶中间厚度约3.5mm, 胶缝要顺直光滑, 注胶完毕后将胶带拉掉即可。拉掉胶带纸后, 待密封胶固化后先清洁装饰板面上的涂灰、污垢、再修整胶缝。然后撕掉保护膜, 再用干净布将板面清除干净。轻型保温装饰复合板创造性地将传统铝板、石材和涂料与保温材料复合成一体, 打破了保温材料与装饰材料的天然界线, 挑战了传统铝板、石材幕墙和涂料的繁复现场作业模式, 重新诠释了建筑装饰技术。虽然该复合板是近几年推出的新材料, 马上得到很多用户的认可, 很多城市建筑采用此复合板。轻型保温装饰复合板的创新代表了当今墙体保温技术的最新发展方向, 推动了我国新型墙体保温材料应用的技术进步和发展。

与建筑结构同寿命的外墙保温 篇6

目前的外墙外保温技术提出了关于二十五年寿命的问题, 这是基于没有对外墙外保温所面临的所有问题的解剖, 和对其认识在有一定的局限性下提出的。我们只要是能够认识外墙外保温面临的问题, 是能够把外墙外保温所面临的问题分析清楚, 从而把握、认识、解决这些问题。

外保温面临什么问题?主要的问题就是五种自然破坏力。如果我们对这五种自然破坏力都能够有比较清楚的认识, 那么我们就能够针对这五种自然破坏力对外保温带来的影响, 找出相应的对策, 解决外墙外保温与结构寿命同步的问题。

这五种自然破坏力是冻熔破坏、热应力、水的相变破坏、风压、地震。

研究外墙外保温的基础理论, 探索内在的规律, 就是要解决外墙外保温与结构寿命同步的问题。

首先, 我国目前对建筑结构之外做保温层, 有很多不同的认识。外保温、内保温、夹心保温跟自保温。

第一个问题是需要解决保温层构造位置, 保温层构造位置影响到建筑结构的稳定, 影响到建筑结构的整体寿命, 影响到运行过程当中所发生的一些费用和整体生命周期。

我们通过建立数学模型做红外线检测, 做工程案例的分析, 通过模拟计算, 看出保温层应该怎样设置才能对建筑结构寿命最有利, 能够使建筑结构整体的生命最长。保温层设置在什么样位置, 会对建筑结构形成怎样的温度场, 这个温度场会产生怎样的温度应力, 这个温度应力将对建筑结构终身的运动产生怎样的影响。

除了内外保温, 夹心保温也是保温层, 使建筑结构墙体产生了两个不同的温度, 结果这两个部位的温度会使建筑结构很不稳定, 这是自保温。自保温的温度场也会带来很不科学、不合理的温度分布, 墙体的内侧和外侧会出现很大的温差, 在如此大的温差情况下要使这个建筑结构稳定下来是不可能的, 这种自保温的构造就是终身使建筑结构稳定。我们墙体外表面的这部分温差这么大, 墙体的内表面温差这么小, 一个墙体两侧有这么大的温差变化。如果说保证这个墙体外表面不出现空鼓跟脱落, 使外墙外表面的构造稳定, 那就是一句空话。

什么叫节能, 节能就是使建筑结构寿命最长, 使建筑结构寿命最稳定。建筑节能保温就是取得建筑结构温度的最大稳定性, 结构稳定最好的时候, 就是建筑节能运行得最有效的时候, 昼夜温差、季节温差、年温差都不能够对建筑结构产生很大的温差变形, 这种技术的组合就是最节能的。

建筑节能的核心就是最大限度地稳定建筑结构温度, 把建筑结构温度稳定了就能做到冬暖夏凉, 这跟窑洞的原理是一样的。窑洞就是通过结构取得了最大的年温差的稳定性, 减少年温差的变形。所以说保温层对建筑结构形成的温度场, 使建筑结构运动状态、受力状态发生变化, 选择正确的保温构造, 这是建筑节能、墙体节能当中的第一步, 其基础是要选择正确的节能构造位置。

第二是柔性释放建筑结构的温度应力, 外保温形成了如此大的温度场, 形成如此大的温差变化, 那么这种温差大产生的变相应力应该如何解决?就是柔性释放应力的技术路线。相邻材料变形速度差是主要问题, 这也是我们在研究外墙外保温技术当中解决构造释放应力的一个重要的思路。

水的相变, 液态、气态、固态的转化, 对外墙外保温的寿命影响非常大, 但近些年却被我们所忽视。外墙外保温形成的露点位置, 是不会对建筑结构和外保温自身带来破坏的, 内保温带来内保温的露点位置分析表明, 它会在什么部位产生结露, 水的气态变成液态, 这在哪些部位会发生?夹心保温的露点位置分析表明, 它应该在什么地方产生结露。自保温系统在什么地方产生结露, 这些结露的位置, 会对墙体、保温层, 对我们所采用的一些应用技术会产生带来水的相变的破坏, 液态、气态、固态的变化, 会产生很大的破坏力。不透气没有水分散构造层的外墙外保温系统, 这个水的结露露点位置, 是在外保温的外表面, 外表面如果形成水的结露, 气态、液态变化的时候, 那么会通过水分子的气态到液态转化, 气态到液态的变化, 产生的能量的释放, 会对粘接材料有很大的剥离作用、降解作用, 没有水分散构造的材料, 会产生很大的破坏力。

紧塑板的问题还是要通过透气跟水分散的构造来解决。负压的问题, 反映在近几年咱们比较大的工程事故, 基本上就是整体垮塌, 整体垮塌的工程基本上就是属于负压破坏造成的。

对于防火最近有很多新的观点, 但差距比较大, 有的认为现在我们应该开发新的外墙外保温的材料系统。锁定现有的以有机材料为主体的国内行业整体状态。

对这个看法我比较担心的是, 我们现在任何新技术的产生, 都是建立在原有技术的基础上, 不可能在一场火灾之后, 就立刻生成全国新的生产系统。现在全国的生产系统就是以有机板材、聚苯板、聚氨酯为主体的有机板材, 这是外保温的主体。如果把这个主体一夜之间否定掉, 会出现很大的资源浪费。我们不可能在一夜之间就把原来没有的技术立刻形成全国可以实施的系统。而且我们所有的技术标准也不可能一夜之间就生成, 新的体系也不可能一夜之间建立。现在已经有的, 以有机板材为主体的外墙外保温系统, 是从设计标准开始, 材料标准、施工标准、验收标准, 其中包括大量的工法、图集、技术规程, 这些已经形成了我国从上到下的系统, 这个系统是几十年努力才达到的, 通过不断地进行淘汰、否定、完善形成的系统。

所以我们不能轻易地否定现有的技术, 不能因为一场火灾, 就把我们这几十年形成的这套系统否定掉。

怎么办?我们并不是没有办法, 多年的建筑节能研究, 我们做外墙外保温的防火实验研究, 已经有了很长时间的技术积累。做大比例的外保温的窗口火实验, 我们已经实验了四年, 我们已经预计到中国的外墙外保温会发生火灾, 带来大的损失, 所以我们有了这样一个课题, 叫外墙外保温防火技术标准的研究。央视火灾着火之前, 这个科研课题的成果已经验收完成了, 我们已经知道要用什么样的办法来对待外保温的火灾, 所以我们根本就用不着再去想什么其他的东西, 我们就把现有的成果用起来就行, 那是在火灾之前完成的这个防火技术标准的研究。

外保温发展过程当中, 有的地方注意到了这五种自然破坏力的问题, 有的考虑得比较少, 没有把火灾作为一个很重要的问题去考虑, 去研究, 既然我们有这样的成果, 就可以在现有的工业材料基础上, 解决防火的问题, 为什么非得要另外找无机的材料做外保温呢?那么无机的材料做外保温, 如果能解决防火问题, 根本出路是解决无机的材料, 我觉得这个肯定是不合适的、不可以的。中国这么大, 我们要想把无机的材料作为我们保温材料的主体, 没有一个长时期的社会实践来支撑, 是无法实现的。现在严寒地区使用无机材料做外保温, 是已经被否定的技术, 无机的材料在严寒地区不能够做建筑节能的墙体保温材料的主打产品, 它带来的问题很多, 已经被实践证明是不可行的。通过多年实践证明, 轻质的有机板材保温材料, 在严寒地区做外保温是有效的, 因此我们不能够因为一场火灾, 就把基本的问题给否定掉。

所以我们提出关于外保温防火构造的一些措施, 居住式建筑应该选用怎样的标准, 怎样来进行防火标准的量化, 公共建筑应该有怎样的防火标准, 怎样对防火指标进行量化, 幕墙系统应该有怎样的标准, 通过这些年的研究, 已经成为我国的科研成果, 这个成果在国际的影响非常大。美国消防局局长专门为这个成果, 给我们颁发了证书、奖状。他们非常认可我们外墙外保温构造防火这样一个技术成果, 所以我们在防火问题上, 要走科研的、实事求是的技术路线。

关于面砖的问题, 面砖的大面积脱落, 是我们这几年中发生的一些问题。面砖脱落的共性就是一个带空腔的构造。目前只要大面积的脱落工程, 基本上都是大面积空腔造成的。凡是发生大面积垮塌的都是空腔, 而且是连片空腔造成。连片空腔造成的原因是什么?是没有对空腔粘接面积的验收标准, 到底粘接板材以后, 空腔应该占多大比例、怎么来验收、谁来控制空腔的粘接面积, 没有这个标准、没有验收方法、没有检验的程序, 就是失控。

再一个就是聚塑板, 大面积的聚塑板的发生最多, 不管是蓝色的、黄色的、粉色的、绿色的、土色聚塑板, 只要是聚塑板, 连通空腔大面积垮塌的事情屡禁不止。

再有一个就是网格布, 在大面积垮塌的时候, 没有钢丝网大面积垮塌的, 没有双层网格布大面积垮塌的, 都是单层网格布, 连通空腔的时候出现的垮台。所以大面积垮台的三要素基本上就是网格布、连通空腔、聚塑板, 其他的一些保温边材大面积垮塌的, 目前看来还是比较少。所以我们就针对这个问题要解决, 不能够再大面积连通空腔。我们做了一个计算:凡是粘接面积在13%, 就是作为一个计算单元, 里面一层一个计算单位, 粘接面积在13%的时候, 能够满足所有叠加起来的破坏力, 这两个力加起来等于零。就是在13%的粘接面积的情况下, 可以能够抵抗住各种组合力的破坏。

保温与结构一体化 篇7

江苏的大部分属于夏热冬冷地区,江苏已提出建筑节能65%,实际工程要实现此目标仍然具有较高的难度。

相比于实心砖,空心砌块具有节省原材料、更高的热阻等优点,其孔型设计与原材料的使用对其热工性能影响很大。对于含有孔洞结构的砌块,孔型对砌块热工性能有不同的影响,由于矩形孔中易形成长路对流,空气在长路对流时热传导速率较慢,其平均传热系数最小,正方形孔次之,圆形孔最大[4]。不同孔型空心砌块的传热系数[5]如表1所示。

改善自保温砌块及其砌体结构的热工性能可以采取以下几个措施:(1)降低基体材料的导热系数,填充高效保温材料;(2)增加砌块的厚度,尽量采用多排孔;(3)组砌复合砌体[6]。

1 自保温砌块块形设计与热工计算

1.1 热工计算方法

按照墙体的建筑设计,非承重墙体外墙厚度可取240mm,内墙厚度可取190 mm。

因此,本文所探讨的2种复合自保温砌块,其长×宽×高分别为390 mm×240 mm×190 mm和390 mm×190 mm×190mm,对于夏热冬冷地区,砌筑时使用前者即可,对于寒冷地区,可以对后者进行2块砌块拼接。表2为空气间层热阻值。

砌块设计目的在于降低砌块传热系数的同时降低生产成本,因此在砌块基体上有若干排孔,目前市场上的砌块孔排数包括从一排孔到五排孔,而空气的传热系数远低于砌块基体的传热系数,理论上来说,孔宽度增加,其热阻增大。但是由表2可看出:当孔宽度增加时,其空气间层的热阻值增加不与孔宽度成正比。当空气间层宽度达到40 mm时,其热阻不再增大,这是因为空气间层宽度越大,空气对流越强烈,热对流越强。

因此选择孔的排数时,考虑到实际生产情况,在满足肋厚度的前提下,尽量使用多排孔,减小孔宽度。对图1所示3种砌块设计进行热工计算,按GB 50176—93《民用建筑热工设计规范》规定的方法与公式,计算其平均热阻,研究所用的砌块基体混凝土的导热系数λ=0.25 W/(m·K)。

对三排孔砌块进行热工计算,将砌块在平行于传热方向上划分为13个传热通道,由于是对称结构,只画出其中7条,每个传热通道的宽度如图2所示。

根据热力学原理,平行于传热方向由几层不同材料组成的平壁结构热阻R为:

式中:Rj—平壁中各层的热阻,(m2·K)/W,可由式(2)求得:

式中:λj——平壁中各层的导热系数,W/(m·K);

dj——平壁中各层的厚度,m。

围护结构总热阻应按式(3)计算:

由2种以上材料组成的、两向非均质材料的平均热阻按式(4)计算:

式中:——平均热阻,(m2·K)/W;

F0—与热流方向垂直的总传热面积,m2;

Fi——按平行于热流方向划分的各传热面积,m2;

R0i—各个传热面上的总热阻,(m2·K)/W;

R1——内表面换热阻,通常取0.11 (m2·K)/W;

Re——外表面换热阻,通常取0.04 (m2·K)/W;

φ——修正系数,按表3取值。

注:(1)当围护结构由2种材料组成时,λ2应取较小值,λ1应取较大值,然后求得两者的比值。(2)当围护结构由3种材料组成,或有2种厚度不同的空气间层时,φ值可按比值确定。

1.2 自保温空心砌块块型设计

按照式(1)、(2)、(3)计算3种孔型砌块的热阻,得到三排孔、四排孔和五排孔砌块的热阻分别为1.005、1.226、1.340(m2·K)/W,其孔洞率分别为45.6%、38.5%、30.3%。

三排孔砌块由于孔的宽度超过了40 mm,热阻不再增加,其热阻较小,不符合设计要求;五排孔砌块由于比四排孔砌块增加了2排肋,虽然有五排孔,但其宽度减小了,因此热阻计算结果和四排孔砌块相当。

在砌块左右两端开口槽中插入EPS板之后,四排孔砌块热阻更高一些。因此优先选用四排孔设计的砌块。其抗压强度按照李海彬等[7]的经验公式,混凝土砌块的设计强度fk和混凝土立方体试件28 d抗压强度fcu之间符合关系:fk/fcu=0.9577-1.129×孔洞率。砌块设计强度为10 MPa,因此其混凝土28 d强度应该为19.1 MPa(强度保证率可达95%),但考虑到为保证砌块达到预期的强度,应使砌块轻骨料混凝土的试配强度比fcu提高15%,即22 MPa(强度保证率可近100%)。而抗压强度达到10 MPa的砌块有一定的抗压能力,在砌筑时,最下层的砌块不会被压破。

2 复合自保温砌体的结构设计与热工计算

按照DGJ32/J 96—2010《公共建筑节能设计标准》和JGJ134—2010《夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准》中的相关规定,建筑节能65%时,外墙传热系数K≤0.8 W/(m2·K),即热阻R≥1.25 (m2·K)/W。

在达到相同保温效果的前提下,使用单一材料的墙体并不经济,而通常采用高效保温材料复合的墙体更具有经济效应[8]。

实际建筑过程中,自保温砌块在砌筑时,要求使用保温砂浆,但保温砂浆价格相对较高,且热阻低于自保温空心砌块。当建筑保温砂浆中含水率提高时,其导热系数大大降低,另外,建筑保温砂浆的抗压强度不高[9]。本文设计出用普通砌筑砂浆和EPS板条复合的保温灰缝材料,其特点是保温隔热性能好、强度高、施工方便、性价比高。

砌体简化模型的水平并排砌筑结构如图3所示。砌块上下底面有一端为封闭状态,其目的在于堆砌的时候,防止砂浆漏入孔洞中。图4为复合自保温砌体的垂直简化模型,

砌块的平均热阻值为1.326 (m2·K)/W,按照上述计算方法,取EPS板导热系数λ,为0.037 W/(m·K),算得其平均热阻为1.415 (m2·K)/W。而对于灰缝热阻进行计算,取普通建筑砂浆导热系数λ2为0.93 W/(m·K)。图4中EPS板的宽度d1=50 mm,砂浆宽度d2=190 mm,则水平灰缝部位热阻为:

图3中竖直方向插入的EPS板以及被中间挡住的EPS板总宽度为d3=59 mm,砂浆宽度为d4=181 mm,则竖直方向灰缝的热阻为:

灰缝处热阻均高于砌块的平均热阻,则整个砌体结构的平均热阻大于砌块的平均热阻。灰缝宽度为10 mm,整个砌体的平均热阻为某一个砌块与其周边5 mm相邻的灰缝热阻平均值,砌体宽d5=240 mm,灰缝宽d6=10 mm,包含左右侧的水平方向热阻为:

砌体高d7=190 mm,灰缝高d8=10 mm。包含上下底面灰缝的总热阻为:

则传热系数:

K=1/R总=0.702 W/(m2·K)

使用ANSYS有限元分析软件对砌体简化结构进行热传导模拟,模拟结果如图5所示。

简化砌体结构顶部模拟室内温度,即设定温度为20℃,而底部模拟室外温度为0℃。从图5可见,中间灰缝处被EPS板隔断,在模拟室内环境与EPS板之间的灰缝处温度要明显高于同一排的砌体基体温度,但是在EPS板的另一面以外的灰缝温度要低于同平行位置的砌体基体温度,即中间灰缝处保温隔热性能要优于砌块基体,这与计算所得出的结论相吻合。

3 结语

(1)采用强度为20 MPa、导热系数为0.25 W/(m·K)的轻骨料混凝土制作自保温空心砌块,其块型设计参数对热阻有重要影响,提出了四排孔自保温空心砌块,其热阻为1.226(m2·K)/W,强度可达10 MPa。

(2)提出了一种普通砌筑砂浆与EPS薄板条复合取代保温砂浆的新技术,砌体结构连接灰缝处的热阻高于砌块基体热阻,该结论经热传导模型的有限元分析得到了印证。

(3)复合自保温砌体结构具有强度高、保温隔热性能好和施工方便等特点,能满足墙体材料建筑节能65%的要求。

参考文献

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[3]郑建三,张高展.炉渣混凝土保温复合砌块的设计与传热性能研究[J].新型建筑材料,2012(5):63-65.

[4]胡达明.夏热冬暖地区外保温复合墙体热工性能指标探讨[J].新.型建筑材料,2007(1):35-37.

[5]载雨萍,张师韧,李秋启.合理设计严寒地区混凝土空心砌块[J].中国建材,1999(2):67-68.

[6]王沁芳,王智,张朝辉.轻集料混凝土空心砌块热工性能及其改善措施[J].新型建筑材料,2006(6):58-60.

[7]李海彬,李庆繁.关于《承重墙用再生混凝土空心砌块的配合比设计》中混凝土配制强度公式的商榷[J].新型建筑材料,2012(7):29-48.

[8]朱盈豹.保温材料在建筑墙体节能中的应用[M].北京:中国建材工业出版社,2003.

保温与结构一体化 篇8

我国于2006年5月起实施了建筑节能的强制性法规。在外墙外保温材料中聚氨酯泡沫保温隔热结构以其绝热系数低、力学性能佳和阻燃性好而处于建筑节能的优势地位,聚氨酯屋面及外墙外保温系统无论是在环保节能还是施工操作方面都有着无可比拟的优越性和不可忽视的市场发展前景[3]。

在我国用于屋面及外墙外保温系统的聚氨酯硬质泡沫塑料目前尚存在弹性不足,难以达到JC/T 998—2006《喷涂聚氨酯硬泡体保温材料》标准规定的断裂伸长率≥10%的要求等问题。同时,组合聚醚种类单一,很难在不同施工温度下获得基本相同的发泡效果。

本课题采用各种环保型发泡剂制备聚氨酯泡体,通过催化剂用量的调节,强化发泡中凝胶速率与发泡速率的匹配,试图通过控制泡体结构来调节泡体性能,并达到不同施工温度下获得发泡效果基本相似的组合聚醚系列的目的。

1 试验

1.1 主要原料

发泡剂HCFC-141b、HFC-365mfc、HFC-365/227,工业级,苏威氟化学有限公司;正戊烷、异戊烷,分析纯,上海凌峰化学试剂有限公司;聚醚4110、聚醚403、三乙醇胺、匀泡剂、阻燃剂TCEP,工业级,抚顺佳化聚氨酯有限公司;PAPI,工业级,烟台万华聚氨酯有限公司;二丁基二月桂酸锡,工业级,上海化学试剂采购供应站分装。

1.2 硬质聚氨酯泡体制备工艺

本试验采用一步法发泡。所用的组合聚醚为自制,其制备方法是按配方把聚醚403、聚醚4110、三乙醇胺、二丁基二月桂酸锡、发泡剂、匀泡剂、阻燃剂等原料全部混合在一起,搅拌均匀后,与多异氰酸酯混合,并迅速搅拌均匀,注入到控温模具或容器中,待发泡后即得硬质聚氨酯泡体。等泡体熟化后,按要求制样,测试泡体的密度、拉伸性能及进行动态力学性能分析。同时,截取泡沫薄片试样,利用光学显微镜观察泡体孔结构,并测试泡孔的孔径。

1.3 性能测试

1.3.1 泡体密度

按GB/T 6343—1995《泡沫塑料和橡胶表观(体积)密度的测定》进行测试。

1.3.2 泡孔结构分析

用刀片从熟化后的泡沫体小心截取泡沫薄片试样,利用XSP-4C光学显微镜观察泡体结构。

1.3.3 孔径大小的表征

按GB/T 12811—1991《硬质泡沫塑料平均泡孔尺寸试验方法》进行测试。

1.3.4 凝胶时间

把组合聚醚与异氰酸酯按一定的体积比混合,充分搅拌,原料从混合至乳白色,到最后突然变澄清的这一段时间表示凝胶时间。

1.3.5 放热量

把组合聚醚与异氰酸酯按一定的体积比混合均匀,在发泡刚开始时,立即插入温度计,到泡体熟化,温度升至最高点,将这一最高点的温度表示放热量。以℃作为放热量的单位。

1.3.6 拉伸性能

按GB/T 9641—1988《硬质泡沫塑料拉伸性能试验方法》,采用SUN500万能材料试验机(意大利GALDABINI公司)进行测试。

1.3.7 动态力学分析

采用DMA-242C动态力学热分析仪(德国NETZSCH公司)进行动态力学分析。

2 结果与讨论

发泡剂HCFC-141b是目前替代CFC-11的最成熟的发泡剂,但是氢氯氟烃(HCFC)类仍存在一定的破坏臭氧作用和温室效应。因此,被新的环保型发泡剂所取代将成为必然。

在自制组合聚醚中,分别采用臭氧消耗潜值(ODP)为0的HFC系列和戊烷系列作为环保型发泡剂,在相同组合聚醚配比及相同发泡剂质量份下,与用HCFC-141b所制得的聚氨酯泡体的密度、力学性能进行比较,并对其结构进行了DMA分析(Tg),结果见表1。

注:发泡温度不变。

由表1可见,HFC系列发泡剂所制聚氨酯泡体的密度、Tg及拉伸性能与HCFC-141b比较接近,环保型发泡剂HFC系列所制得的聚氨酯泡体的拉伸性能均已达到JC/T 998—2006标准要求;而戊烷系列与HCFC-141b的各性能指标相差较大,因此,HFC系列可成为合适的替代HCFC-141b用于制备建筑保温聚氨酯泡体的发泡剂。不同发泡剂所制得聚氨酯泡体的微观结构如图1所示。

2.1 不同发泡剂对聚氨酯泡体结构及性能的影响

从图1可以看出,HCFC-141b,HFC-365,HFC-365/227所制得的泡体结构比较相似,泡孔较小且较均匀,故其力学性能相近。戊烷系列所制得的泡体孔径均较大,且异戊烷泡体泡孔的棱较粗,其拉伸强度较低,其原因有待进一步研究。开发戊烷系列成为我国用于建筑保温的零ODP发泡剂还需深入探索[4]。

2.2 催化剂对聚氨酯泡体结构及性能的影响

在聚氨酯泡沫塑料生产中,异氰酸酯与多元醇的反应产生大量的热量,使反应体系的温度升高,促使泡沫塑料的固化,同时使发泡剂挥发,产生大量气体。此反应过程称作凝胶过程,而发泡剂受热挥发使泡体膨胀的过程则称发泡过程。

在泡沫塑料制备中,必须使凝胶速率与发泡速率达到匹配(平衡),才能制得性能优良的制品。如果发泡速率过快,则有部分气体在凝胶反应完成之前由小泡并成大泡并逸出泡体。由此轻则导致泡体密度增大,重则导致泡沫塌泡。而若凝胶速率过大,则黏度增长过快,在产生足够的气泡之前物料就凝胶固化,将导致泡沫塑料发泡不完全,泡体密度较高[4]。因此泡体密度并非完全由发泡剂的加入量控制。

本文采用催化剂对反应速率和反应放热量进行调整,使2个过程达到某种程度的平衡。在自制的组合聚醚体系中含有2类催化剂,一种是胺类催化剂,另一种是有机锡类(如二丁基二月桂酸锡)。研究结果显示,胺类催化剂的温度依赖性不明显,而有机锡的催化效果较明显。因此,我们主要对有机锡的催化效果进行了研究。有机锡加入量对聚氨酯发泡中凝胶时间及放热量(放热升温)的影响见表2。

注:其它组分用量不变。

由表2可见,随着有机锡用量的增加,凝胶时间逐渐减短,说明凝胶速率逐渐提高;而放热量则逐渐增大,这将导致发泡速率上升。由于2种速率提高的幅度并不同步,故可通过改变有机锡的加入量调节两者间的平衡。

在组合聚醚配方中改变有机锡的用量,测试其密度、Tg及力学性能的变化;同时,分别对泡体进行外观观察和切片观察微观结构以关联结构与性能的关系。结果分别见表3及图2、图3。

由表3可见:

(1)加入微量有机锡,泡体密度大幅下降。之后,随着有机锡加入量的增多,聚氨酯泡体密度逐渐变大。这是由于在未加入有机锡时,发泡未达最佳状态,凝胶速率与发泡剂挥发速率不匹配,发泡不充分,因此表现为密度偏大。适当加入有机锡使反应速度加快的同时,快速放出热量,使发泡速率更快速的增长,从而使凝胶速率与发泡速率达到一定程度的匹配,则发泡较充分,密度变小。但随有机锡加入量进一步增加,凝胶反应进一步加速而温度升高过快,使得发泡剂迅速气化,而凝胶的泡体强度不足以包住气体,容易导致并泡而形成气孔缺陷[5],并造成部分气体逸出泡体而导致泡体表面出现较大的气孔(表面粗糙度增加,见图2),同时使泡体密度增大。

(2)使用有机锡前泡体玻璃化转变温度(Tg)较低,其原因可能是此时催化程度不够,聚氨酯的交联程度较低;而随有机锡含量的进一步增加,泡体的Tg逐渐降低。仔细分析可发现,Tg基本上随泡体孔径的增大而降低。这可能是同种泡体的气孔增大导致泡体的空隙率上升从而使泡沫的玻璃化温度下降。研究结果说明,泡体孔径对泡沫塑料的玻璃化转变产生影响,同时进一步影响到泡体的宏观力学性能。因此,通过调节及控制泡体结构可以提高泡体的性能。

由表3和图3可见,随有机锡含量的增多,聚氨酯泡孔逐渐变大,孔分布变得不均匀。由此证明,通过调节有机锡的含量可得到不同的泡体结构。在试验的有机锡含量范围内,拉伸强度变化较小,而表示弹性(韧性)的断裂伸长率则随有机锡含量的增加而持续下降,这主要是由泡体结构的不均匀性增加或缺陷所至。

2.3 催化剂用量与发泡温度的等效性研究

有机锡的用量与发泡温度密切相关,因此应根据实际的泡体制备温度来选择有机锡的用量。

在其它组分及其用量均不变的情况下,进行了不同发泡(施工)温度下有机锡用量对聚氨酯泡体密度的影响试验,结果见表4～表6。

由表4～表6可见,发泡温度为10℃时,泡体密度随有机锡用量的增加而持续下降,说明随有机锡用量的增加,发泡速率的增大幅度超过凝胶速率而形成两者的匹配。而发泡温度为20℃及30℃时,泡体密度均随有机锡用量的增加而先下降后上升。说明当发泡温度较高时,增加少量有机锡能有效提高发泡效率使之与凝胶速率相匹配。当加入过多的有机锡时,发泡速率增加过大,导致与凝胶速率不匹配,即发泡时放热过大,导致一部分发泡剂散逸出泡体而使泡体密度上升。

以聚氨酯泡体密度40 kg/m3为例,在组合聚醚其它组分种类及用量均不变的条件下,通过调节有机锡用量可获得不同温度下相近的发泡效果(以泡体密度表示,见表7)。

由此得出,为了达到在不同施工温度下都能产生良好的发泡效果的目的,可以通过调节有机锡催化剂的用量以达到相似的发泡效果。

3 结论

(1)不同的发泡剂在用量相同时表现出不同的泡体结构和性能。HFC系列发泡剂所制聚氨酯泡体的结构、Tg和拉伸性能与HCFC-141b比较接近,且其拉伸强度与断裂伸长率符合JC/T 998—2006标准规定要求。

(2)催化剂有机锡对聚氨酯泡体的催化作用比较明显。适当增加有机锡用量能使发泡速率与凝胶速率相匹配。有机锡在一定范围内能调节泡体的结构,使之达到期望的性能。

(3)调整催化剂有机锡的用量可以实现在不同发泡温度下产生相似的发泡效果,可通过调节催化剂用量适应不同的施工温度。

参考文献

[1]张树华.聚氨酯硬泡外墙隔热保温技术[J].聚氨酯,2007(1):62-66.

[2]Maslov A N,Smirnova L A,Ryabov S A,et al.Mechanical properties of polyurethane foams modified by polymer-polyols[J].Polymer Science Series B,2006,48(7/8):190-193.

[3]徐归德.应用于建筑工业的硬质聚氨酯泡沫塑料[J].化学推进与高分子材料,2004,2(5):1-7.

[4]梁成刚,刘志红.戊烷发泡剂取代CFCs在PU硬泡中的应用[J].内蒙古石油化工,2003,28:26-30.