建筑保温隔热结构设计探讨论文

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摘要：进行外墙外保温系统中保温隔热结构设计及理论研究，提出保温隔热系统结构设计理论、保温隔热层厚度等，研究表明对于不同基层墙体，选用不超过40mm的保温隔热砂浆，即可达到标准中关于墙体传热系数与蓄热系数的要求。

关键词：建筑节能；外墙外保温；保温隔热

1保温隔热材料设计原理

保温隔热系统结构为基层处理-保温隔热层-抗裂保护层-饰面层。基层处理：根据不同建筑基体表面情况分别采用相应的处理方式，包括采用普通水泥砂浆找平、聚合物水泥灰浆拉毛或者不处理。以聚苯为主要原材料来生产保温隔热材料在世界各地均比较盛行，产品形式主要有聚苯板、聚苯复合材料、聚苯乙烯颗粒等，其中聚苯板目前使用比较多。然而，聚苯板不适合外形不规则的建筑部位保温，聚苯板之间粘结处易开裂，聚苯板与罩面砂浆亲和力差，综合成本较高，因而使用受到限制。将聚苯乙烯颗粒与胶粉料混合制成的不定型涂抹式保温隔热材料可以克服聚苯板的这些不足。胶粉聚苯颗粒保温隔热灰浆设计主要考虑原则如下：

(1)对聚苯乙烯泡沫颗粒的级配(粒径为2-5mm，容重为20-30kg/m3)、以及它和胶凝材料的配比的优化设计，使得此材料的密度、导热系数、蓄热系数、收缩率以及强度等各性能指标都得到了优化。

(2)添加了硅铝玻璃空心球体料(比表面积为400-1500m2/kg，球体粒径为5m-60m，氧化硅的含量在50%以上)，它和聚苯乙烯泡沫颗粒都属于轻质多孔材料，起到了保温隔热作用；另外，“滚珠效应”改善了材料的和易性、整体性，一次施工达4cm以上，并且不需二次找平，显著提高了施工效率。

(3)由于外加剂的作用，引入了1%-5%的气泡，隔断了热传输通道，既达到了保温隔热的效果，也起到了保水的效果，提高了水泥水化程度，增强了保温层的强度。

(4)主要原料是废旧聚苯乙烯泡沫，既利用再生资源，又减少了白色污染，所以此灰浆材料既是很好的环保产品，也很大程度的节约了资源。

(5)采用干粉料预混合干拌技术与聚苯泡沫颗粒分装工艺，现场只需按比例加水搅拌即可施工，解决了传统工艺中生产搅拌期长、运输成本高、存放周期短、现场配料计量不准确、施工不方便等技术经济问题。

2抗裂砂浆设计原理

随着国家墙体材料的革新和节能建筑推广应用工作的深入，传统砂浆所暴露出的许多缺陷，如因墙面空鼓、开裂、脱落等而引起墙体渗漏、透风、剥落等问题，在建筑工程中越来越突出，严重影响了工程质量和正常使用，也制约了保温隔热材料的推广应用。大量资料表明，造成这些问题的主要原因，除了地基不均匀沉降等引起的结构裂缝外，主要可以归纳为以下两个方面：一是墙材自身吸水率高、收缩大；二是所用砂浆保水性差、收缩变形大、粘结强度低、耐候抗裂性差及匹配不合理等。所研制的抗裂砂浆主要从以下几个方面对普通砂浆性能进行改善：

(1)材料补偿收缩机理。

为达到抗裂砂浆早期零收缩的目的，在原料中引入体积稳定剂，由于在水化后生成大量膨胀性晶体，产生体积膨胀，体内产生压应力和压应变，补偿了各类收缩变形，抵消或部分抵消了相应的拉应力，从而提高了整体的抗裂性。

(2)聚合物改性机理。

在水泥砂浆中掺入聚合物后，会引起水泥砂浆性质的一系列变化，诸如，抗折强度提高、抗压强度降低、弹性模量降低、刚性降低、柔性增加、变形能力提高、耐磨性增加、粘结强度提高、耐久性提高等。

(3)应力分散机理。

在抗裂砂浆施工中引入耐碱网格布，可以使抗裂砂浆的应力分散均匀，从而避免因应力集中引起的开裂。还可以通过引入纤维达到应力分散的目的。

(4)提高砂浆的保水功能。

在抗裂砂浆中加入保水剂，可以有效防止表面水分散失；同时在抗裂砂浆施工完成后，马上在表面刷防水养护液，也能有效防止水分散失，同时形成新的抗裂层，具有双层抗裂功能。

3保温隔热层厚度设计

国家标准GB50176-1993《民用建筑热工设计规范》对围护结构保温和隔热性能指标(K，R，0；，max)计算方法和计算参数做出了规定；行业标准JGJ26-1995《民用建筑节能设计标准(采暖居住建筑部分)》对带有抗震柱、圈梁等热桥部位的复合墙体的外墙平均传热系数K的计算方法做出了规定：行业标准JGJ134-2001《夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准》对夏热冬冷地区节能50%目标时的外墙传热系数和蓄热系数也做了规定。

作者简介：李磊跃(1975-)，男，温州市经济建设规划院，研究方向：工程项目建筑经济学、建筑施工技术与组织、工程合同管理、安全与风险管理等；杨远程(1986-)，女，温州市经济建设规划院，硕士。

式中：Ri为窗户、空气层等热阻.上述K的计算方法适用于不带抗震柱、圈梁等热桥部位的多层结构。对于该保温隔热层结构，根据对材料层厚度、导热系数和蓄热系数的测定值，按公式(1)、公式(2)和公式(3)可以计算得到该保温隔热材料与其他主体建筑配合使用形成的围护结构热阻R、热惰性指标D、传热系数K以及达到节能50%的目标时墙体的最小厚度的值.使用加气混凝土砌块作为墙体结构，若围护结构其他部分(窗户、屋面等)能达到节能标准的相关规定，外墙不需要保温隔热施工即可达到50%的节能目标；而对于混凝土砌块或粘土实心砖，保温隔热层厚度需要分别增加到29.4mm和20.1mm才能满足节能目标，同时这些传统材料尤其粘土实心砖，既浪费能源，又对环境造成严重污染，不满足现阶段我国推广的“四节”节能产品的节能要求。钢筋混凝土主要用作建筑的梁和柱等承重、框架结构，其热阻较小，为达到节能50%的节能目标，其表层保温隔热层厚度不得小于30.7mm；可见钢筋混凝土梁、柱是建筑物中最主要的“热桥”部位，保温隔热施工中一定要尽量消除该种“热桥”。

参考文献

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[3]郭志良，韩金亮.浅谈混凝土外墙单面网聚苯板外保温施工及质量控制[J].华北航天工业学院学报，2006，(4)：78-79.