超轻发泡水泥外墙外保温结构体系.docx

1、超轻发泡水泥外墙外保温结构体系超轻发泡水泥外墙外保温结构体系1. 开发适合中国国情的建筑外墙外保温材料体系迫在眉睫当前，中国建筑能耗已占到社会总能耗的27%。据统计。我国建筑单位面积总能耗比气候条件接近的发达国家高出25倍，而欧洲发达国家在进一步提高建筑节能标准。若不采取节能措施，到2020年我国将有50%的能源消耗在建筑上，我国有承受着世界气候环境公约的重大压力。鉴于此，住房和城乡建设部提出了到2020年北方和沿海经济发达地区新建建筑实现节能65%，北京今年将执行节能75%。建筑外墙外保温技术作为我国建筑节能技术的主导方向，迅速开发适合中国国情的建筑外墙外保温材料体系迫在眉睫。2. 目前有机

2、、无机墙体保温材料的性能及所存在的问题长期以来，我国墙体保温材料体系由于有机材料在保温效果等方面的优势一直牢牢占据着市场的主导地位，有机类保温材料具有密度小、可加工性好、保温隔热效果好的优点，产品易燃、安全性能差，变形系数大、不耐老化、透气性差，使用寿命短。传统的无机类保温材料防火性能好、使用寿命长，缺点是密度大、保温隔热效果差、施工繁琐、质量稳定性差。两类材料都有各自的显著优势和严重的且难以克服的缺陷。2009年10月底，公安部与住房和城乡建设部联合下发了民用建筑外保温系统及外墙装饰防火暂行规定（下称暂行规定），对外墙外保温工程作出了新的极为严格的规定，但苦于市场上实在没有既能达到保温效果，

3、又能达到防火指标且价格较能被市场接受的新型保温材料，暂行规定实际上并未能全面落实，随后的上海静安、沈阳皇朝万鑫大火，使建筑物外墙防火问题成为各级领导直至普通老百姓的关注热点，使能够防火的无机保温材料迅速升温。3月15日，公安部消防总局发文明确规定今后民用建筑外墙保温必须使用不燃的A级材料。应该指出的是，很多无机保温材料虽然防火但密度大、导热系数高、远远达不到节能指标、耐水性差、产品质量参差不齐，可以说，开发一个防火节能双达标，且能满足使用强度的无机保温材料，是保证百姓居住安全、实现国家节能降耗目标的需要，是全社会的迫切愿望。3. 北极熊新型超轻发泡水泥外墙外保温结构体系的研发为解建筑节能工程燃

4、眉之急，北极熊公司已开发出以超轻发泡水泥保温材料为主材的新型外墙外保温结构体系、超轻节能墙板、屋面板等产品及相配套的施工工法和规范。以上技术已获授权实用新型专利1项，专利名称：“一种水泥基建筑用防水保温板材”，专利号：2.5；已申报正在审理中的实用新型专利5项，发明专利13项。目前的无机保温材料防火是最大优势，但密度大、导热系数高，当密度很小时，成型困难、强度很低，根本无法应用。要想做到密度小、导热系数低，且有足够应用的强度，业内人士认为密度、导热系数、施工所需强度这三者是无法兼顾的，根本不可能做到。北极熊公司作为中国硫铝酸盐水泥的领头羊，以多年特种水泥、特种建筑材料、混凝土外加剂、干混砂浆、

5、混凝土制品等多专业的制造和应用经验，经过几年的艰苦努力，先后开发出：1 超轻发泡水泥复合粉、2 CSA水泥发泡剂、3 防水快硬型水泥基自流平砂浆、4 防水快硬型聚合物水泥砂浆、5 聚合物水泥防水涂料、6 及以上材料制作的外墙外保温结构体系、墙板、屋面板、网架板、金属面超轻发泡水泥材料夹芯板的制作工艺。以国家建筑节能工程质量验收规范为指导原则，着手编制了相关的施工技术规程，为目前建筑节能工程提供防火、防水、节能、耐久、经济的新型保温材料、新型外墙保温结构体系、施工工法和规范，以解当前燃眉之急。3.1. 北极熊公司超轻发泡水泥保温材料主要性能：（与目前市场上主要几种外墙外保温材料的对比）3.1.1

6、. 导热系数低：众所周知，导热系数是衡量保温材料保温性能的一项重要指标，导热系数越低，保温性能越好。根据国家标准规定，眼下市场上常用：有机保温材料:标准规定挤塑聚苯板的导热系数0.03%w/mk、膨胀聚苯板0.041% w/mk；无机类保温材料:珍珠岩保温材料0.09% w/mk、玻璃发泡板0.0580.062% w/mk、岩棉板0.044% w/mk、一般水泥发泡板0.060.28% w/mk。北极熊超轻发泡水泥0.0350.056% w/mk、密度40kg/m3的发泡体导热系数0.035% w/mk、密度80kg/m3的发泡体导热系数0.04% w/mk、密度110kg/m3的发泡体导热系

7、数0.045% w/mk。从以上数据可以看出北极熊超轻发泡水泥与聚苯板导热系数基本持平，优于其他无机保温材料。3.1.2. 防火性能A级：无机材料的优势比较明显。岩棉、矿棉和玻璃棉等无机保温材料防火阻燃性高，甚至不燃烧，完全可以达到暂行规定中的A级标准。北极熊超轻发泡水泥除了极微量外加剂外，几乎为纯无机材料，经检测达到A级标准。有机材料多为石油制品，不仅易燃，而且热分解时还会产生大量有毒物质苯乙烯，对于有机材料来讲防火性能是其致命伤。3.1.3. 干体积密度低：在孔隙率大致相同的情况下，密度和导热系数是成正比的，要求导热系数越低，体积密度也越小。反之，体积密度越大，导热系数越高。当前外墙保温无

8、机材料普遍体积密度很大，故而导热系数也很高，这样的材料应用于外墙保温势必成比例的增加保温层厚度。如聚苯板导热系数0.041% w/mk，一般保温层设计厚度为80mm厚；珍珠岩保温材料0.09% w/mk，为聚苯板的2.195倍，保温层的设计厚度则应为176mm，这在外墙保温施工时是无法做到的。现在欧洲已执行建筑节能75%的标准，聚苯板的厚度都已达到300mm厚，北京今年也将执行建筑节能75%的标准，因此千方百计降低外墙保温材料的干体积密度，进而同时降低导热系数，无疑是无机外墙保温材料的发展方向和艰巨任务。北极熊超轻发泡水泥干体积密度仅高于膨胀聚苯板，远低于任何其他无机保温材料。3.1.4. 抗

9、压强度较低：经国家建筑材料监督检测中心检测的北极熊超轻发泡水泥抗压强度检测值如下：从以上数据看，北极熊超轻发泡水泥抗压强度低于珍珠岩保温材料、玻璃发泡板，在干体积密度大体相同情况下高于岩棉保温板。3.1.5. 使用寿命与建筑物同寿命：北极熊超轻发泡水泥为无机材料，从建筑保温材料的使用寿命上看，无机保温材料有极大优势。无机保温材料外墙保温系统可与建筑物同寿命。然而，有机保温材料的使用寿命则相对较短，以聚苯板为例，其使用寿命为1520年，对于设计使用年限为5070年的普通建筑物来说，若使用聚苯板做外墙保温，将意味着同一建筑物寿命期内需做数次外墙保温，这将是一个巨大的工程，所花的费用也是无可估量的。

10、3.1.6. 透气性能强：透气性能也是一项衡量保温材料保温性能稳定性的重要指标。透气性是指水蒸汽扩散阻力。如果外墙外保温系统透气性不好，水汽扩散受阻，将阻碍墙体向外排湿，影响饰面涂料的颜色，而且还会产生应力，使涂膜鼓泡、脱落。另外，还会导致墙身含湿量逐步增加，使节能达标的外墙外保温系统受阻，造成室内空气混浊，且不适合人居住。与此相反，北极熊超轻发泡水泥以及传统的无机类保温材料玻璃棉、岩棉、矿棉制品等，具有较大的水蒸汽渗透率，将显著改善人居环境。3.2. 北极熊新型外墙外保温结构体系优势：以超轻发泡水泥复合干粉、防水快硬型聚合物水泥砂浆为主材的北极熊新型外墙外保温结构体系优势明显。北极熊超轻发泡

11、水泥不仅具有聚苯板等有机保温材料导热系数低和干体积密度小的优越特性，同时又和其他无机保温材料一样具有A级防火性能、使用寿命和建筑物同步、透气性好的特性，可以说它兼有了无机和有机保温材料的多种优异性能。但美中不足的是，由于密度的大幅降低，这也导致了抗拉粘结强度降低。国家建筑节能工程施工质量验收规范GB50411-2007文件中4.2.3对粘结材料的粘结强度提出了明确要求，规范所指的保温材料为膨胀聚苯板和胶粉聚苯颗粒保温砂浆，前者为有机材料、后者为有机、无机复合材料，它们与外墙的粘结是比较困难的，若保温材料抗拉粘结强度低，会导致保温材料不能和外墙牢固的结合，在这个体系中抗拉粘结强度指标是至关重要的

12、。根据北极熊超轻发泡水泥的众多优点和其抗拉粘结强度低的劣势，本着扬长避短的方针，设计了以超轻发泡水泥为保温芯材的一种新型外墙外保温结构体系。技术方案是先在外墙墙体上人工涂抹、机械喷涂或支模板灌注超轻发泡水泥保温材料待超轻发泡水泥保温材料硬化后抹压第一遍抗裂防水聚合物水泥砂浆将第一层金属网铺设在中间之后抹压第二遍抗裂防水聚合物水泥砂浆 铺设第二层金属网于砂浆上在混凝土外墙上钉水泥钉或安装膨胀螺栓 将两层金属网绑扎或焊接于水泥钉或膨胀螺栓上随后再次抹压抗裂防水聚合物水泥砂浆 最后做饰面层。这个结构体系的主要优点是：3.2.1. 基本无变形：超轻发泡水泥保温材料和外墙墙体同为混凝土材料，变形系数大致

13、相同，二者结合较好。3.2.2. 整体性好：超轻发泡水泥保温材料可采用人工涂抹、机械喷涂或支模灌注，除了按设计要求留出伸缩缝和沉降缝外，形成一个粘结于外墙墙体上的几十平方米的整体板块，整体性较好，而其他外墙保温材料是一小块一小块黏贴上的。3.2.3. 保温能力强：由于保温层为现场整体施工，几十平方米为一个板块，板缝少，板缝采用高伸缩率的聚合物水泥防水涂料和低密度岩棉填缝，产生的冷桥相当少，且由于超轻发泡水泥保温材料本身导热系数很低，所形成的外墙保温体系保温能力无疑是非常高的。3.2.4. 与外墙结合牢固可靠：支模现浇时预埋于墙体上的金属螺栓和分布于外墙墙体上的水泥钉或膨胀螺栓将超轻发泡水泥保温

14、层、两层金属网、抗裂防水聚合物水泥砂浆层所形成的几十平方米的保温大板块和外墙墙体牢固连接在一起，并可视荷载适度增加水泥钉或膨胀螺栓的设置数量，以拟补抗拉粘结强度低的缺点，使保温体系与外墙实现可靠地连接。3.2.5. 保温功能长效可靠：在外墙保温面层抹压抗裂防水聚合物水泥砂浆，缝隙采用高伸缩率聚合物水泥防水涂料掺加低密度岩棉填缝，对超轻发泡水泥保温层进行了有效保护，以防止潮湿空气和水的渗入，从而防止保温能力的降低和冻融破坏。3.2.6. 施工效率高：外墙墙体无须找平，施工工艺简单，速度快、效率高。3.2.7. 防火等级高：防火性能达到A级；3.2.8. 造价低：单位造价比其他能达到A级防火和节能

15、标准的外墙保温体系要低。3.2.9. 环保无污染：保温材料生产和外墙外保温结构体系施工中对环境无污染、无废渣产生。4. 北极熊超轻发泡水泥保温材料及其外墙外保温结构体系的创新点4.1. 综合指标均良好：当前国内外研究超轻发泡水泥材料的单位很多，目前干体积密度停留在200kg/m3左右、导热系数0.06 w/mk左右、抗压强度0.3 MPa左右，当密度进一步降低时，容易塌孔、强度急剧降低，密度100kg/m3左右时，脱模都已经很困难，更谈不上能满足外墙保温工程的应用。北极熊超轻发泡干粉以特种水泥与其他无机材料、多种外加剂精确混拌的复合干粉加水搅拌后的浆体与专门研制的高分子聚合物发泡剂经发泡剂生产

16、的泡沫混和，硬化后形成低密度、低导热系数且能够满足外墙保温强度的保温材料。通过改变超轻发泡水泥干粉和发泡剂的配合比，可自由的调整发泡浆体的流动性、浆体粘度、浆体凝结时间和强度，从而成功开发出干体积密度30300kg/m3的超轻发泡水泥保温材料，导热系数0.330.08 w/mk、抗压强度0.0130.68 MPa，解决了制作密度小、导热系数低的发泡水泥难以成型和强度极低在工程中无法应用的问题，实现了不燃和节能指标双达标，使发泡水泥保温材料实现了一个历史性的突破。4.2. 性能参数可依据需要自由调整：传统的发泡水泥采用向两层砌体之间、模具内、地面上灌注的施工形式，外墙外保温施工传统方法是制成保温

17、板材、墙体黏贴、表面抹防水抗裂砂浆的形式。北极熊超轻发泡水泥保温结构体系通过改变超轻发泡水泥干粉和发泡剂的配合比，可自由的调整发泡浆体的流动性、浆体粘度、浆体凝结时间，从而将前述传统的施工模式改为将发泡水泥浆体人工涂抹简易支模灌注于墙体上，硬化后抹防水抗裂砂浆，简化了工艺、提高了工效，几乎没有冷桥，形成几十平方米一块保温大板，板整体性好。4.3. 施工无需脚手架：采用简易模板和外墙上模板两侧预埋螺栓的办法，不依靠脚手架和既有建筑支撑支模板，现场浇注超轻发泡水泥浆体；浆体硬化拆除模板后，将预埋螺栓和抗裂防水聚合物水泥砂浆面层中的金属网相连接，板间加设一定数量膨胀螺栓，预埋螺栓起到极为重要的承载作

18、用，这样形成一个和外墙墙体牢固结合的保温体系。4.4. 窗口等拐角处施工便捷：门窗口处保温采用北极熊公司专利技术制作以抗裂防水聚合物水泥砂浆作为包覆外壳的板材，用膨胀螺栓固定于门窗口上，然后抹压抗裂防水聚合物水泥砂浆，结合牢固、工艺简单。4.5. 采用该工艺外墙墙体无需找平。4.6. 参数可调、成本可控：根据不同需要，超轻发泡干粉和发泡剂有不同配方，可实现不同密度 、导热系数、强度和单位成本；4.7. 单位成本低：和其他基本达到节能指标且不燃无机保温材料相比，外墙外保温单位成本较低。5. 采用支模现浇超轻发泡水泥外墙外保温结构体系施工的附图下面结合附图对本发明说明，附图1为1型模板支好后的平面图、附图2为附图1的A-A剖面图、附图3为1型模板的平面图、附图4为附图3的A-A剖面图、附图5为2型模板平面图、附图6为附图5的A-A剖面图，实施例见附图7、附图8、附图9、附图10.图中1为外墙墙体、2为植筋材料、3为金属螺栓、4为发泡水泥基保温层、5为模板、6为螺母、7为压紧角钢、8为膨胀螺栓、9为水泥钉、10为金属网、11为金属薄板、12为装饰层、13为防水快硬型聚合物水泥砂浆、14为彩色防水快硬型聚合物水泥砂浆。附表：“几种外墙外保温结构体系的对比”