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提高外墙外保温系统的综合性能

信息来自:上海爱迪技术发展有限公司 余女士 021-64155116 18964505880  发布日期:2013年5月7日
  墙体保温作为建筑节能的重要一环,已有很大的应用;但作为建筑墙体的一部分,墙体保温系统的综合性能有待提高,综合性能的不高,影响了建筑的节能效果、安全性、外饰面的美观、使用寿命等许多重要性能。提高综合性能对实现真正的建筑节能非常有意义。
保温系统的综合性能应从保温性能、防火安全、受力安全、使用寿命、施工性能等多方面组成。考虑保温系统的性能,应从多方面综合考虑,避免因强调某些性能,而弱化了另一些性能,影响建筑的效果。保温系统的开发更应该考虑综合性能的优化,使系统能满足建筑的要求。
一、决定墙体保温系统综合性能的主要因素
1、保温性能
 墙体保温系统的保温性能主要由保温材料和施工决定。当采用板(块)状保温材料时,由材料的保温性能与厚度决定;当用砂浆类材料时,除与材料保温性能和厚度有关外,与施工关系很大。
2、防火性能
 主要由保温材料的防火性能、系统设计与施工管理决定。保温材料的防火性能主要决定系统的防火性能,当保温材料确定时(如用B级材料),系统的设计与施工起重要作用,如保护层的材料性能、厚度,施工方法与管理。
3、受力性能
 受力性能决定墙体饰面的效果,可用多重、怎样形式的饰面。以粘结为主的系统,主要由保温材料的抗拉、抗剪强度决定;以粘锚结合的系统,除粘结作用外,锚固有一定的作用;以锚固为主的系统,由锚固决定。
4、使用寿命
 由系统设计、所用材料与施工质量决定。
5、施工性能
 主要由系统设计决定。
二、常用保温系统综合性能的提高
 目前常用的保温系统主要有薄抹灰系统和砂浆系统。其中,薄抹灰系统的保温性能、防火性能较好,受力性能、施工性能有待提高。砂浆系统的防火性能较好,受力性能、保温性能、施工性能有待提高。
 提高综合性能的方法有许多种,如墙体自保温、复合保温板和保温装饰复合板等。复合保温板与保温砂浆、薄抹灰保温系统相比是综合性能较高的墙体保温系统。
三、提高保温系统综合性能的案例:AD复合保温板墙体保温系统
 AD复合保温板墙体保温系统,是对薄抹灰系统进行改进,将其综合性能进一步提高的墙体保温系统。采用板(块)状保温材料,保证保温效果;通过无机板、锚固件、基层形成的受力系统,提高系统的受力性能,以适应不同饰面的要求;采用工厂化预制,减少现场的手工作业,提高施工性能;采用适当的材料和设计,提高系统的使用寿命。
 AD复合保温板墙体保温系统,是将保温材料粘贴复合在有较高机械强度和很好耐久性的无机板上,使两者合二为一,成为复合保温板,采用粘结加锚固或直接锚固在墙体上。粘结加锚固时复合保温板及外饰面产生的力,可由保温材料(粘结剂)传至墙体和无机板(锚固件)传至墙体;直接锚固时,复合保温板及外饰面产生的力从无机板(锚固件)直接传至墙体,保温层可不受力。锚固件采用不锈钢和镀锌铬处理,有很可靠的机械强度和使用寿命,在锚固件与墙体接触部位采用高质量的聚乙烯或尼龙材料。
(1)保温性能的提高
 AD复合保温板系统由所选用的保温材料及相应的厚度决定,与薄抹灰系统相同,易保证。
 保温材料可采用多种品种,当保温材料有A级不燃要求时,采用岩矿棉板,同时解决岩棉板用于外墙保温时的常见问题。
 在A级材料中,岩矿棉板是较有优势的材料:导热系数小,λ=0.04,耐久性较好,属高无机保温材料,应用较多。但存在抗拉强度低,易下坠,影响保温效果;易吸水,吸水后影响保温效果更严重。
 AD板采用胶粘剂把无机板与岩棉板复合,解决了岩棉板抗拉强度低和易下坠的问题;进一步,采用岩棉条(将岩棉转90°),使抗拉强度从7.5KPa提高至近200KPa,抗压强度从7.5KPa提高至近100KPa。把难以在现场施工中应用的岩棉条在工厂中应用,极大地发挥了岩棉板的优势。采取锚固件防水,板缝耐候胶、防水膜双重防水,解决岩棉层吸水问题。
(2)防火性能的提高
 当保温层为非A类保温材料时,AD复合保温板系统的防火性能与薄抹灰系统相比有一定程度的提高。因保护层为8mm厚的纤维水泥压力板,防火性能比3~5mm厚的聚合物水泥层提高许多;且火灾较多发生在保温施工过程中,保护层未做好时,和保温施工完成但保护层不可靠时。AD复合保温板工厂化制作,装配式施工。在现场施工时,保护层已完成,因此大大提高了防火性能。当保温材料为A级时,系统防火性能更好。
(3)受力性能的提高
 AD复合保温板系统受力性能按需要而定,系统用于非透明幕墙的保温时,因系统不受负风压,仅有重力作用,系统可采用纯锚固件固定;一条力的传递路线为,纤维水泥压力板—锚固件—墙体基层。当用于面砖、石材等重质饰面的建筑时,系统可采用粘结与锚固双重受力系统,并可按需要确定锚固件的数量。力的传递路线为,AD复合保温板—胶粘剂—墙体基层、纤维水泥压力板—锚固件—墙体基层。双重保障,提高了面砖、石材等重质饰面的建筑外保温的安全性。




 外墙外保温系统的受力及风压破坏分析
 不考虑建筑变形产生的拉力或压力影响,墙体保温系统主要受重力和风压。因重力主要是由保温系统的重量和装饰层的重量决定,以剪力的形式体现。从数量上看,每平方米的重量为十几公斤至几十公斤,且数值相对稳定(除地震时,重力加速度变化,剪力的数值发生变化),与系统的抗剪强度(粘结抗剪强度0.1Mpa×0.4,锚固1KN×9个=4900kg/m2)每平方米四千九百公斤相比,两者相差近百倍,因此,系统抗剪非常安全。
 负风压由不同的地区、建筑的不同部位、高度决定,以拉力的形式体现在保温系统上。从数值上看,上海地区100米阳角部位,100年一遇的*大风压值为5.3Kpa,且风压有高频振动。系统的平均抗拉强度45Kpa(粘结强度0.1Mpa,40%粘贴,锚固0.6KN×9个),从两者的数值比较看,也很安全。
 保温系统的受力破坏分析

   


 当系统稳定时,保温系统上受风压,系统以均匀的拉力(负风压)与抗拉力(粘结抗拉强度)平衡,由于抗拉强度>拉力,系统稳定。
 当系统局部脱开时,因脱开部分引起系统的受力状况改变,脱开部分所受风压的拉力,变成集中于一线的对保温系统局部的一个剥离力,该剥离力的数值为脱开部分的面积×负风压值,由脱开面积和负风值决定,风压一定时,面积越大,数值越大。抗剥离力由粘结强度与剥离时的受力长度决定。剥离发生在保温板的角上,剥离受力长度随着剥离的面积增加而增长,但增加的数值不如面积增加得多;当角剥离发展成边剥离时,剥离受力长度不会变化,而剥离面积会增加,此时剥离力会大于抗剥离力,系统破坏。
 实际发生的破坏中,从抗拉力分析都是安全的,但如果从抗剥离力分析,有可能破坏。
 因此,为防止保温系统的破坏,加强边角处的锚固非常有效。如图,保温板一角的面积为128cm2,受负风压后可转化为剥离力为68N(0.0128m2×5.3KPa)。锚固件拉拔力0.6KN。抗拉拔力转化为抗剥离力,保证系统安全。
 AD复合保温板墙体保温系统采用高强度的金属锚固件(拉拔力>0.6KN),锚固在保温板的边角,大幅度地提高了系统的受力性能。
(4)使用寿命的提高
 AD复合保温板系统使用寿命,由材料的使用寿命和施工质量决定。系统中受力材料由纤维水泥压力板、锚固件组成。其中*薄弱处为尼龙膨胀管,其使用寿命也可达50年;防水采用长寿命耐候胶与防水膜双重防水,因此系统的使用寿命长于薄抹灰系统。
(5)施工性能的提高
 AD复合保温板系统施工性能,AD板的大部分工作采用工厂化制作,现场工作量减少,工期加快,有利于施工质量的提高,施工费用、管理费用的降低。
 AD复合保温板系统作为一种提高薄抹灰系统综合性能的保温系统,具有防火、受力、寿命等多方面的优越性,既可用于面砖、石材等重质饰面的墙体保温,又可用于非透明幕墙的墙体保温,满足不同建筑饰面的需要。当采用A级保温材料时,又有保温系统的防火安全的优点,是一种综合性能较高的外墙保温系统。
 AD复合保温板已获两项中国专利,分别为2008年上海市高新技术转化项目、2009年上海市重点新产品项目,2010年住房和城乡建设部“建筑节能减排十大应用新产品”。
 AD复合保温板系统的已经应用于上海大黄馨园、青岛远雄国际广场、连云港中央华府、上海新月雅园、上海海淞苑、上海绿地观邸、上海浦江公馆、上海妇产科医院杨浦新院、上海兴江海景园、上海南汇区人民法院、交通部东海救助局业务指挥大楼、上海市消防局综合训练中心、上海市人民检察院办案及技术业务大楼等。