钢结构外墙材料保温技术探讨

2023-02-11

进入2 1世纪, 我国建筑产业化进程将更加迅速, 如何采用新技术、新材料, 为居民提供安全舒适、经济合理、功能齐全的建筑, 也就成为房地产业一项迫切的任务。钢结构建筑由于适宜工厂大批量生产, 工业化、商品化程度高, 可以将设计、生产、施工、安装一体化, 提高建筑产业化水平, 因而在建筑市场有着良好的发展前景。

钢结构无论是结构性能, 使用功能及经济效益上, 都具有一定的优越性。钢结构建筑具有适合工业化生产、环保、可再利用的特点, 有利于建筑行业的科技进步、劳动生产率的提高、工程质量的改善。发展钢结构建筑能带动建材、冶金、化工和机械等产业的发展, 提高建筑建设水平和提高居民居住水平, 促进国民经济增长, 都有重要的意义。

1 钢结构住宅外墙保温材料类型和应用

社会的进步、行业的发展、资源的节约、环保的要求、建筑的功能化、材料的现代化是新型墙体保温材料发展的必然趋势, 目前市场上主要分为以下几种钢结构节能建筑外墙保温材料。

(1) 砖:主要包括多孔砖和空心砖、粉煤灰砖 (多孔砖) 等。

(2) “块”:指建筑砌块, 主要有实心砌块和空心砌块。如小型混凝土空心砌块、加气混凝土砌块等。

(3) “板”:主要指建筑板材, 有硅酸钙板、G R C板、蒸压加气混凝土板、石膏墙板、钢丝网架水泥夹芯板、复合轻质夹芯隔墙板等。

目前外墙保温材料主导产品以混凝土小型空心砌块、空心砖和轻质板材为主, 也是应用最多的外墙保温材料。

对于低层建筑, 应用的外墙保温材料种类很多, 发展趋势是环保节能的绿色墙材。

目前在多层、小高层及高层建筑中, 混凝土小型空心砌块和加气混凝土砌块的应用占主导地位。一些轻质、高强、保温的墙板, 如钢丝网架水泥聚苯乙烯夹芯板等, 目前在高层框架、接层建筑中也有大量的应用。

在国家经贸委下发的外墙保温材料革新“十五”规划中指出, 以框架结构为主的高层建筑, 应积极发展满足建筑功能要求, 保温隔热性能优良, 轻质高强, 便于机械化施工的各类内、外墙板;多层砌筑结构和高层框架结构, 承重外墙保温材料应重点发展承重混凝土小型空心砌块和承重利废空心砖;非承重外墙保温材料应以利废的各类非承重砌块和轻板为主。对于以工厂化制造为重要特点的钢结构建筑, 以应用工厂预制的高性能板材作为外墙结构较适宜。对于多层和小高层, 应全部使用绿色节能墙板。对于高层建筑, 应以墙板为主, 对不适合使用墙板的部位, 可以使用砌块类外墙保温材料, 但需要对外墙进行处理, 以满足节能保温的要求。

2 国内外墙体外墙材料发展现状

随着国家可持续发展战略的实施, 对建筑物节能的重视程度和要求越来越高。在2 0 0 4年中央经济工作会议上, 胡锦涛总书记提出, 要大力发展节能省地型建筑。今年, 温家宝总理在政府工作报告中也提出, 鼓励发展节能省地型建筑与公共建筑。

在建筑物的外墙结构方面, 我国正在大力鼓励发展绿色建材。主要是严格限制粘土砖的生产与使用, 大力推广各种非粘土砖的、轻型、大尺寸的块材与板材, 同时, 使已广泛使用的绿色外墙保温材料进一步提高生产率、利用工业废渣、节约能耗, 使产品系列化与配套化。

目前, 新型外墙保温材料的发展趋势和方向主要有以下几个方面。

(1) 大量利用工业废渣代替部分或全部天然资源的外墙保温材料。

用工业废渣代替粘土制造实心砖或空心砖, 并以空心砖为主。例如, 粉煤灰砖、煤研石砖、矿渣砖、煤渣砖等。某些工业废渣经一定的加工处理可代替部分水泥制作混凝土砌块、加气混凝土砌块与墙板、纤维水泥板、硅酸钙板等。其中利用最广的是粉煤灰。废弃的泡沫聚苯乙烯经破碎后作为轻集料, 与水泥或粉煤灰+水泥混合制成砌块或墙板。

(2) 用压蒸法制造外墙保温材料。

用压蒸法制造块状或板状外墙保温材料可少用或不用水泥, 用石灰或电石代替全部或部分水泥;与非压蒸的水泥制品相比, 可使生产周期由14~2 8天缩短至2~3天;产品与非压蒸的水泥制品相比, 具有高比强度、低干缩率、高防火性能等。目前在国内主要是加气混凝土 (A L C) 砌块与条板和压蒸纤维增强水泥板与硅酸钙板。用水泥以外的其它胶凝材料 (石膏、菱苦土等) 制造外墙保温材料。利用农业废弃物代替木质纤维制造人造板, 用无石棉纤维水泥板替代石棉水泥板。大力推广与发展复合墙体与复合墙板。建筑物的外墙、屋面与窗户是降低建筑能耗的关键所在, 而其中外墙是关键。迄今为止, 世界上尚没有一种单一材料即可满足保温隔热, 又可满足作为外墙的其它多种要求。因此只能采取复合技术, 也即采用复合墙体或复合墙板以达到建筑节能的目标。

3 典型的外墙保温材料介绍

(1) 轻质保温复合墙板。单一的块状或板状的建筑材料均不能满足建筑节能的要求, 必须与一些高效的热绝缘材料相复合, 如岩棉板、玻璃棉、膨胀珍珠岩、阻燃聚苯乙烯泡沫板、聚氨醋泡沫板、酚醛泡沫树脂板等。通常采取现场复合方式施工, 按保温材料的布置位置可分为外保温、内保温与夹芯保温三种, 目前以外墙外保温应用最为广泛。

目前我国生产和使用的预制复合墙板主要有岩棉复合外墙板、彩色压型板聚苯乙烯 (或岩棉、聚氨酷) 复合墙板和钢丝网架水泥夹芯板等。混凝土岩棉复合外墙板系由1 5 0 m m厚钢筋混凝土结构承重层、5 0 m m厚的岩棉保温层和5 0 m m厚混凝土饰面层所组成, 此种复合墙板是承重板, 在若干城市内曾推广应用, 但因使用中常发生板面出现裂缝、接缝渗漏等问题, 故现己很少采用。彩色压型钢板复合墙板全国生产能力己达1 0 0 0余万平方米, 因价格较高, 主要用于工业与公共建筑中。钢丝网架水泥夹芯板是在工厂内将低碳冷拔钢丝焊成三维空间网架, 中间填充轻质保温芯材 (主要用阻燃的聚苯乙烯泡沫板) 而制成的半成品, 在施工现场再在夹芯板的两侧喷抹水泥砂浆或直接在工厂内全部预制完成。据统计, 目前此种夹芯板全国年生产能力己逾1000万。

(2) 矿物棉、岩棉、玻璃棉:具有保温隔热性能好 (λ=0.047W/ (m·K) , S24=0.56W/ (m2·K) ) , 耐一定的温度, 防火性能好及吸声、隔音等优点;且干法施工, 施工效率高。缺点是吸湿性强, 应注意防潮;松散材料在墙面铺设、固定并保持平整度较困难。

(3) 泡沫塑料及多孔聚合物:主要有聚苯乙烯泡沫塑料 (包括挤塑型和发泡型) 和聚氨脂泡沫塑料, 具有保温性能好 (聚苯乙烯:λ=0.0 4 2 W/ (m·K) , S 2 4=0.3 5 W/ (m 2·K) ;聚氨脂:λ=0.0 3 3 W/ (m·K) , S24=0.36W/ (m2·K) ) , 吸声 (吸声系数α2000=0.84) 、隔音, 且吸水率低及干法作业等优点。缺点是对罩面砂浆防裂要求较高, 整体造价偏高, 防火性能有待改善。

(4) 膨胀珍珠岩及其制品:保温隔热性能较好 (水玻璃珍珠岩板:λ=0.062W/ (m·K) , S24=1.76W/ (m2·K) ) , 蓄热能力较强, 防火、耐腐蚀, 吸声、隔音, 无毒、无味, 价格低廉, 干法施工。缺点是材料吸水率较高, 质脆, 应注意防潮、防裂。

(5) 硅酸钙绝热制品:保温隔热性能较好, 热稳定性好 (硅钙板:ρ≤250kg/m3时, λ=0.048W/ (m·K) , S24=1.76W/ (m2·K) ) , 耐热防火 (耐热温度可达1 0 0 0度) , 强度较高, 耐水、耐腐蚀, 吸声、隔音, 且可加工性好, 干法施工。缺点是生产工艺相对较复杂, 产品价格偏高。

摘要：国外保温材料工业已经有很长的历史, 建筑节能用保温材料占绝大多数。我国用于建筑节能的保温隔热材料则相对较少。目前, 国家正在出台相关政策, 大力推广建筑节能, 这将极大地促进保温隔热材料在建筑工程上的应用。本文探讨了外墙保温材料在钢结构建筑中的应用。

关键词：钢结构建筑,保温,外墙