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1、 外墙外保温技术的探索要求 p与结构寿命同步 p外保温终身保修 外保温面临的自然破坏力 p热应力 p水的相变破坏 p负风压的破坏 p火灾 p地震力 p研究外保温基础理论 探索 内在规律性 外墙外保温技术探索外墙外保温技术探索 p一 保温层构造位置对建筑结构运动状态的影响 p二 柔性释放应力的技术路线 p三 变形速度差是引发保温层空 鼓 裂的主要矛盾 逐层渐变是减少相邻材料导热系数差的主要技术方 法 p四 水的相变是保温层破坏的重要因素 保温层要有 阻水 透气的基本功能 p五 无空腔是稳定的抗风构造 p六 防火等级评价标准 p七 外墙外保温面砖应用技术 网格布系统不能承受 外保温面砖的系统合力
2、保温层构造位置影响温度场的变化 保温层构造位置影响热应力的变化 一 保温层构造位置对建筑结构 运动状态的影响 保温层构造位置对建筑结构温度场的影响计算 n 环境温度模型及取值 季节节 室内气 温 oC 室外最高 温度 oC 室外最低 温度 oC 春季 3月 2325 34 4 夏季 6月 2539 023 0 秋季 9月 2326 59 7 冬季 12月 201 5 11 5 外保温 济南 汇统 热像图中外墙表面温 度分布均匀 外保温建筑结构所处温度环境稳定 外侧保温内侧未 保温的女儿墙 热像图 外保温做法时若建筑结构挑出部 位如阳台 雨罩 靠外墙阳台拦板 空调室外机搁板 附壁柱 凸窗 装 饰
3、线 檐沟 靠外墙阳台分户隔墙 女儿墙内外侧及压顶 博士帽等部位 不做保温就会存在热工缺陷 产生不 同的结构形变 引起开裂 飘窗未做保温 而形成热桥 不完全的外保温如同 给房子穿了棉袄没穿鞋 雨蓬没有做保温后 形成的热桥效应数值模拟 外保温层 夏季外界温度 39度时 的基层墙体和外保温 层的温度场分布 胶粉聚苯颗粒外保温体系冬季各墙温 度随时间变化分布图 南墙 西墙东墙 北墙 内保温室内热像图 外墙和内墙 温差为10 内保温墙面开裂 外墙变形大于内 保温表面变形 p内保温使建筑外墙和内墙分别处于 不同的温度环境 p室内年温差10 左右 室外年温差 约50 80 p环境温度每变化10 时会引起墙体
4、 混凝土材料万分之一胀缩 内保温建筑结构温度环境内保温建筑结构温度环境 超高层保温构造位置的选择超高层保温构造位置的选择 南京世贸外滩新城南京世贸外滩新城 p外保温做法使建筑物外墙主要受室内相对稳定的温度场 影响 温差变形应力较小 p内保温做法使建筑物外墙主要受室外环境温度影响 内 外墙体分别处于不同的温度场内 产生的温差变形不同 p因建筑物外墙不同部位会产生不同的形变 建筑结构处 于不稳定状态 易出现开裂现象 内 外保温混合做法的温度环境内 外保温混合做法的温度环境 内 外保温温度场 内保温外墙面 外保温外墙面 内外保温混做 法的女儿墙 内 外混合保温墙面开裂 内 外保温结合处墙面开裂 内保
5、温外墙面与 内墙面温差较大 内保温与外保温室内热像图比较 外保温外墙面与内 隔墙温差不大 温差温差2 2 温差温差10 10 以上以上 内保温 6 楼室外热像图 外保温 7 楼室外热图 A线外表面平均温差5 A线外表面平均温差1 5 天津新都花园 内保温与外保温室外热像图比较内保温与外保温室外热像图比较 内外保温系统冬夏季墙体表面温度最高 最低时保温 墙体沿墙厚方向温度分布图 a 外保温 b 内保温 8 55 温度分布图小结 p无论内保温形式还是外保温形式 保温层内温度变化 均是最剧烈的 p基层墙体内温度变化幅度明显不同 p采用外保温形式 结构层 基层 温度变化幅度最大 值为8 而采用内保温时
6、 结构层 基层 温度变 化幅度最大值为55 因此 从该方面看外保温墙 体将更有利于基层墙体的稳定 一个产业的覆灭一个产业的覆灭 n保温层两侧墙体受温度变化的影响 塑料片 水汽 珍珠岩 混凝土墙体构件夹心保温示意图 夹心保温温度场 钢结构外挂板的复蹈钢结构外挂板的复蹈 5cm5cm 5cm 岩棉 钢筋混凝土 岩棉两侧混凝土被热应力拉断 冬夏季冬夏季墙体表面温度墙体表面温度最高 最低最高 最低时 时 夹心混凝土岩棉保温夹心混凝土岩棉保温墙体沿墙厚方向温度分布墙体沿墙厚方向温度分布 保温层对建筑物形成新的温度场 使建筑物受力状态发生变化 选择正确的保温构造能延长建筑物寿命 二 柔性释放应力的技术路线
7、 古代技术合理内核 古罗马建筑技术长城 p保温系统各构造层变形量设定 p基层混凝土墙体的变形量为0 2 温差 20 p胶粉聚苯颗粒保温浆料的变形量为3 p抗裂防护层的变形量为5 7 p柔性腻子层的变形量为10 15 p涂料装饰层的变形量为 150 逐层渐变 柔性释放应力的合理内核 外保温工程抹面层不宜设抗裂分隔缝 不宜设凹凸的装饰构造 1 1 外保温工程采用的是柔性构造 而抹面层 的柔性设计有利于应力的均匀分布 完全 能够承受温度应力的作用 无需再设置应 力集中释放构造 2 由力学的圣维南原理可知 分隔缝只对 分隔缝附近范围内的温度应力影响明显 而对较远范围的温度应力影响极其有限 因此 设置分
8、隔缝并不能有效地释放整个 外保温系统的温度应力 a 冬季 11 5 b 夏季 39 分隔缝 分隔缝 分隔缝处温度应力分布图 在抹面层设凹凸的装饰构造会影响抹面层应力的均匀分布 应力集 中发生在凹凸装饰构造处易出现隐患 注 以膨胀聚苯板薄抹灰系统为模型 分隔缝宽度20mm 3 分隔缝的设置人为地破坏了外保温 系统的整体性 不利于应力的均匀分布 以上模拟计算表明 分隔缝处是温度应力集中发生点 上图 分割 缝两边的温度应力出现突变 该部位的应力负担 明显比其他部位大 因此 该部位易被温度应力破 坏而使外界水分渗入到保温层内 从而影响保温效 果和使用寿命 三 变形速度差是引发保温层空 鼓 裂的主要矛盾
9、 逐层渐变是减少 相邻材料导热系数差和变形速度差的 主要技术方法 相邻材料导热系数差过大 聚苯板表面薄抹灰 沈阳某工程 原因1 相邻材料导热系数差过大易引起开裂 聚苯板面层薄抹灰引起开裂抹胶粉聚苯颗粒过渡层无开裂 相邻材料导热系数差大 EPS板22倍 XPS板31倍 聚苯板导热系数0 042抹灰砂 浆导热系数0 93 浇注聚苯 板后将聚苯板不平整处打磨 保温层附着力不均匀 相邻材料导热系数差较小 13倍 聚苯颗粒浆料导热系数0 070 抹灰砂浆导热系数0 93 浇 注聚苯板后采用胶粉聚苯颗 粒保温浆料找平 相邻材料导热系数差过大 保温层附着力不均匀 保温材 料 导热系数 W m K 保温与抗
10、裂导热倍 数 聚苯颗粒 找平层厚 度 mm 找平与抗 裂导热倍 数 发泡聚 苯板 0 04023 1015 挤塑聚 苯板 0 03031 1515 聚氨酯0 0246 5 2015 保温材料导热系数与聚苯颗粒找平层的关系 注 抗裂砂浆薄抹灰做法 抗裂砂浆导热系数0 93 一个产业的困惑 n相邻材料导热系数差对刚性材料的破坏 建筑材料导热系数倍数 钢筋混凝土框架1 74 W m K 加气混凝土0 2 W m K 抹灰砂浆 0 93 W m K n2 3个年温差 空鼓 开裂 n框架门字形裂缝 n加气混凝土抹灰砂浆空鼓 8 4 水泥砂浆的两个矛盾期 导致普通水泥砂浆抹 灰的保温面层开裂 原因2 保温
11、面层构造及材料误区 内蒙纪委小区住宅楼 钢丝网架聚苯板保温层 保温面层采用水泥砂浆抹灰引起开裂 水泥砂浆两个矛盾期引起开裂 水泥砂浆早期强度增长快 收缩期长 抹面砂浆柔韧性不够引起保温面层开裂 保温面层采用水泥砂浆抹灰引起开裂 钢丝网架聚苯板保温 相邻材料变形速度差大 22倍 聚苯板导热系数0 042 抹灰砂浆导热系数0 93 保温层两侧形成较大温差 基墙和保温层表面抹灰砂浆 高20m时 夏天抹灰砂浆多胀7mm 冬天抹灰砂浆多缩7mm 裂缝总量 线膨胀系数 温差 高度 钢丝网架聚苯板水泥砂浆厚抹灰应归类为夹心保温 刚施工完即产生裂缝 西二旗某钢丝网架聚苯板外墙外保温工程 墙面裂缝 15cm厚抹
12、灰层 钢丝网架聚苯板水泥砂浆厚抹灰应归类为夹心保温 钢丝网架聚苯板水泥砂浆抹灰贴面砖开裂 保温层外表面年温差可达70 不包括深色面砖 保温层两侧变形不一致 钢丝网架外侧水泥砂浆强度高 海泡石 珍珠岩 有机硅保温墙面开裂 原因3 强度高的保温材料易空鼓 容重高 强度高的保温材料更容易产生空鼓 带防护面层的外保温预制板材热应力变形 板材变形引起板缝处开裂 保温面层腻子允许变形指标不够 柔性腻子刚性腻子 腻子变形量不够 无法满足温差变形要求 原因4 饰面材料不匹配 保温面层涂料的柔性指标不够 4年对比 耐老化涂料不耐老化涂料 保温面层涂料附着力差 漆膜强度高 附着力不好 与腻子不匹配涂料延展性差 漆
13、膜过硬 四 水的相变是保温面层破坏的 重要因素 保温体系要有阻水 透气的基本功能 湿度 温度 oC 20 30 40 50 60 70 80 90 51 83 5 62 84 5 71 93 85 5 82 94 86 5 91 63 85 77 4 102 64 86 78 4 113 55 77 79 4 121 94 56 78 710 4 132 85 47 79 611 4 143 76 48 610 612 4 151 54 77 39 611 613 4 162 45 68 210 512 614 4 173 36 59 211 513 515 3 184 27 410 112
14、414 516 3 1915 18 411 113 415 517 3 201 969 31214 416 418 3 212 86 910 212 915 317 419 3 223 67 811 113 916 318 420 3 234 58 71214 817 219 421 3 245 49 612 915 818 220 323 3 250 56 210 513 916 719 121 323 2 261 37 111 414 817 620 122 324 2 272 1812 315 718 621 123 225 2 2838 813 216 619 52224 226 2
15、293 89 71417 520 42325 227 2 室内空气结露温度表 没有保温的外墙 n冬 夏季室内温度假定为20度 湿度60 n以北京地区夏季 冬季一昼夜的外界温度变化作为数值模拟的温度输 入荷载 计算结果如下 未保温墙体内夏季表面温度随外界温 度的变化曲线 一天 从上图可知 p不做保温时 在夏季墙体内表面的温度要低于 外表面 如果出现结露 结露位置只能在内表 面 p内墙面的温度要远远大于空气的结露温度 从 上表可查知露点温度在9 3 到12 之间 在夏季上述假定条件下 内墙面是不会出现结 露现象的 未保温墙体内冬季表面温度随外界温 度的变化曲线 冬季一天 墙体内表面会出现结露时间段
16、 在下午4点左右到第二天上午11点 墙体内表面 温度要低于结露温度 会出现墙体结露现象 湿度 60 时 露点 温度线 冬季外界温度最低 11 5时的墙体温度场分布图 室 内 室 外 结 露 位 置 有保温层的外墙 聚苯板外 表面温度 聚苯板内 表面温度 墙体内表 面温度 保温墙体内表面 保温层内外表面温度随外界温 度的变化曲线 夏季一天 聚苯板外 表面温度 聚苯板内 表面温度 墙体内表 面温度 湿度60 时 露点温 度线 保温墙体内表面 保温层内外表面温度 随外界温度的变化曲线 冬季一天 冬季外界温度最低 11 5时的墙体温度场分布 结 露 位 置 EPS板 室 外 室 内 济南某小区挤塑聚苯板外墙外保温工程墙面裂缝 济南某小区挤塑聚苯板外墙外保温工程墙面裂缝 透汽性差 阻断水迁移 造成板缝部位负担过重 板缝处开裂 对水的平衡能力是外保温运动状态的重要特征 挤塑板拒水性导致粘结难度高 挤塑板透气性差 沈阳某小区挤塑聚苯板外保温工程墙面裂缝 青岛某挤塑板工程 预留板缝采用胶粉聚苯颗粒砌筑作用 p提高透气性 p 聚苯颗粒水蒸汽渗透系20 4ng m s Pa p分散 消纳 限制聚苯板收缩变
