高层建筑外墙外保温技术探讨

高层建筑外墙外保温技术探讨
王恩盛
［摘要］近年来，国家和各地政府针对建筑节能颁布了一系列法规和技术措施，建筑的外墙保温就是其中重要的一个控制环节，在实际工程中也正通过各种管理措施逐步落实，但受多种因素的影响，建筑外墙保温尤其是高层建筑外墙保温的可靠性、安全性和耐久性仍然是需要注意的问题。建筑外墙外保温对于落实国家节能政策具有重要的意义，而高层建筑由于自身的特点和外界环境因素的影响对外保温的要求更加严格。如何选择合理的外墙外保温做法，既关系到建筑节能降耗政策的落实，还有可能影响到国家人民生命财产安全。本文简单介绍了外墙外保温体系在设计施工过程中应该注意的问题及相关措施
［关键词］高层建筑外墙外保温技术探讨注意问题
随着经济建设地快速发展，我国的房屋建设逐步进入高峰期，除工业建筑外，我国城乡既有建筑总面积达400多亿平方米，这些建筑在使用过程中不断消耗大量的能源，建筑能耗已占全国总能耗的30%。据预测，到2020年，我国城乡还将新增建筑约300亿平方米，建筑节能已成为国家发展战略的重大问题。近年来，国家和各地政府针对建筑节能颁布了一系列法规和技术措施，建筑的外墙保温就是其中重要的一个控制环节，在实际工程中也正通过各种管理措施逐步落实，但受多种因素的影响，建筑外墙保温尤其是高层建筑外墙保温的可靠性、安全性和耐久性仍然是需要注意的问题。高层建筑如何选择外墙保温的形式与构造做法以达到预期的节能目标，避免造成安全事故和对城市环境的负面影响成为当前设计与施工必须面对的问题。
外墙保温技术的分类
现在市场上保温材料多种多样，每一类材料又根据厂家不同，构造方式差异形成不同的产品，随着科技研发的进步更有新的保温材料不断涌现。但无论材料如何变，外墙节能保温技术根据保温施工顺序主要分为三类：外墙内保温、外墙外保温和现浇混凝土模板内置保温板体系三大类。外墙外保温得利于保护建筑主体、消除冷热桥影响、受内部功能限制少、适用性强等多方面优点，所以应用普遍。但外保温系统位于建筑物的外表面，直接面向大气环境。除系统性能应承受室外多种不利因素的作用和满足外墙的保温隔热要求外，其可靠性、安全性和耐久性尤为重要。在高层建筑中使用外保温体系较低层建筑承受风荷载较大且维修不便，更是设计施工时应重点考虑的问题。
高层外墙外保温设计施工过程中应注意的问题及措施
外墙外保温在使用过程中会受到冷热应力、风压、地震力、水或水蒸汽、火灾、太阳射线等多种因素的影响，如何有效避免或者减少不利因素的影响，在设计或者施工过程中应注意以下问题：
1、高层外墙外保温体系与基层墙体应有可靠的固定。
与多层或平房建筑相比，高层建筑承受风荷载较大，接受阳光照射更强，热应力更大，变形也更大。就抗风压而言，要求保温层无空腔，杜绝空气层，从而避免在风压特别是负风压状态下保温层内空气层的体积膨胀而造成对保温层的变形破坏。另一方面，冷热应力作用下的温差变化会导致热胀冷缩，而建筑主体与保温层膨胀系数的差异使之始终处于一种不稳定状态，造成主体与保温材料、面层材料之间的连接破坏。外墙外保温的链接固定方式有三种：粘接固定、机械固定、现浇一体。高层建筑尤其是超高层外墙风压大，选择时根据建筑高度、面层材料合理选择，既要满足节能做法的安全可靠，又要考虑经济适用。若一味考虑各方面都要增加安全系数而大幅度增加造价，造成浪费，又背离了建筑节能降耗的初衷。以国内现在较常用的挤塑聚苯板为例，一般选择粘贴挤塑板的同时采用耐碱网格布与固定件（塑料锚栓）增强联接性能，提高面层强度及抗裂性。
2、高层外墙外保温体系要选择合适的饰面层。
高层建筑尤其是超高层建筑受风荷载或者地震力影响要远大于多层建筑，这些外力会导致高层建筑结构和保温面层的挤压、剪切或扭曲变形，而保温面层刚性越大，承受的力就越大，引起的破坏就可能越严重。这就要求高层建筑外墙外保温材料在有相当附着力的前提下，必须满足柔性渐变的原则，以分散和消纳应力，尽量减轻保温层表面的荷载，防止在外力的影响下保温层出现大面积开裂、剥离甚至脱落。鉴于建筑物外墙外保温系统所处的环境比较严酷，况且对造成瓷砖饰面日久脱落的原因的研究，日前还不够系统、透彻，在外保温高层建筑上采用饰面砖做法应该慎重对待；高层保温用瓷砖面层现在在国外基本已经被否定了，一是不环保高耗能、二是很可能脱落尤其是高层落下那就是人命关天。现在很多工程都在选用外墙挂板替代瓷砖，节能环保还能进一步固定保温板，比涂料使用寿命更长、墙面更美观、施工更方便，应该是今后的发展趋势。
3、提高高层建筑外保温层的耐雨水侵蚀以及抗冻融能力。
水或水蒸汽在迁移过程中会出现墙体结露或保温层内部含水率增高的现象，同时，水蒸汽的迁徙形成贯穿的通路会降低保温效果，增加冻融破坏的几率。解决这一点首先应选用憎水性好、水蒸汽渗透性好的外保温材料，并在施工过程中根据不同材料特性制定施工计划，如EPS板材出厂时要经过一段成熟期，需放置一段时间才可使用。如果熟化时间不足，板材的质量不能得到保证，施工后板材收缩，使系统开裂；XPS板本身的强度较高，从而造成板材较脆，不易弯折，板上存在的应力时应力集中，容易使板材损坏、开裂；胶粉聚苯颗粒由于是施工现场进行搅拌，所以不同时间的胶粉浆料的密度不能保证完全一致，存在个体差异性，如果操作工人素质不高很容易偷工减料使整体的质量下降。其次，还要通过构造措施（设置抗裂分隔缝、抗裂砂浆防护层等）减少裂缝的产生，增强保温体系的耐候性。
4、高层外墙外保温体系应通过材料选择及构造措施降低火灾发生的危险性。
高层建筑比多层建筑的防火等级要求更高，其保温层应具有更好的抗火灾性能，并应具有在火灾情况下防止火灾蔓延和防止释放烟尘或有毒气体的特性，材料强度和体积也不能损失降低过多，面层无爆裂、无塌落，否则，就会给住户或消防人员造成伤害，对施救工作造成巨大的困难。现在用于高层建筑的外保温应采用阻燃性聚苯板，在制造过程中，添加阻燃剂，在小火源情况下，可以阻燃自熄。鉴于现在市场上保温材料厂家众多，良莠不齐，施工时应选用正规厂家的合格产品。从技术层面讲，目前可被广泛采用的具有高效保温隔热功能的保温材料以模塑聚苯乙烯泡沫塑料(EPS)、挤塑聚苯乙烯泡沫塑料(XPS)和聚氨酯硬泡等有机高分子材料为主，这仍是目前及今后一定时期内的主流产品，具有一定引发火灾的危险性。而这些保温材料的防火性能提升空间不大，其阻燃性的有限提升也不能满足防火安全性的要求。所以，采取防火构造措施是现阶段提升防火能力的最佳途径。常见的措施有：
（1）防火隔离带：水平设置在建筑层与层之间的防火隔断，一般采用不燃或难燃保温材料，系统的任何材料之间不留空隙，具有一定的宽度；
（2）挡火梁：一种门窗洞口的隔火构造方式，与防火隔离带类似，水平设置在门窗洞口上边缘，并伸出门窗洞口竖向边缘一定长度。
（3）为维持火灾条件下系统的稳定性，保障系统不具有火焰传播性，可考虑使用金属固件。
5、高层外墙外保温体系的耐候性应满足要求
我国目前使用较为普遍的外保温材料大多为有机材料，如发泡聚苯板（EPS）、挤塑聚苯板（XPS）、喷涂聚氨酯（SPU）及胶粉聚苯颗粒等。有机材料具有质轻、可加工性好、致密性高、保温隔热效果好等优点，缺点是不耐老化、变形系数大、稳定性差、生态环保性差。在高层建筑外墙受紫外线、冻融循环、风压等影响较大，更易出问题，选择合理的外墙外保温体系至关重要，否则会对我们今后的生存环境产生灾难性的影响。正常使用和维护条件下，外墙外保温工程的使用年限应不少于25年。无论采用何种面层，高层建筑外墙外保温层最好在粘接的基础上采用其他方式加强其与基层墙体的联接。
综上所述，外墙外保温体系在节能降耗、保护主体结构、维持室内环境舒适度方面有其明显的优势，在一段时间内市场应用前景很广阔。如何加强对现有保温材料的改型研究，提高其耐火等级，同时发展与外保温配套的功能性涂料和构造措施，满足不同气候区的节能和装饰要求，是外墙外保温体系需要研究改进的课题。尤其是在我国经济高速发展，建设用地日益紧张的情况下应该根据高层外墙外保温的特点与需求，提出针对性的措施，为我们国家的节能降耗政策提供切实可行的落实方案。