王公勝，匡 靜，李德榮[甘肅省建筑科學(xué)研究院（集團(tuán)）有限公司， 甘肅 蘭州 730070]

隨著我國建筑業(yè)飛速發(fā)展，外墻保溫相關(guān)技術(shù)也在較短時(shí)間內(nèi)得到了創(chuàng)新應(yīng)用與發(fā)展，尤其是薄抹灰外保溫體系歷年來為國家相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)程推薦技術(shù)并在建筑節(jié)能工程項(xiàng)目中應(yīng)用廣泛。然而，近年來發(fā)生的有保溫材料參與的建筑火災(zāi)事件，使得工程項(xiàng)目更關(guān)注采用安全性高、耐久性好、耐熱性強(qiáng)的不燃（A 級(jí)）保溫材料。同時(shí)，我國需應(yīng)用保溫墻材的大部分地區(qū)因氣候嚴(yán)寒寒冷、高地震活動(dòng)和高烈度情況、30 層以上的高層建筑日益倍增、經(jīng)濟(jì)發(fā)展相對(duì)落后的復(fù)雜省情，針對(duì)各類地區(qū)建筑節(jié)能體系的特殊需求在不斷增長，內(nèi)容要求也在不斷提升[1]。在寒冷氣候區(qū)，建筑取暖的節(jié)能問題日益突出，建筑外保溫體系產(chǎn)品須具有特別好的保溫性，并且其耐火性能要強(qiáng)；針對(duì)高地震活動(dòng)和高烈度設(shè)防情況，建筑外保溫體系產(chǎn)品須保證安全，即在地震等地質(zhì)災(zāi)害情況下保證建筑質(zhì)量安全。對(duì)于類似甘肅省的 30 層以上高層建筑日益倍增多和社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平較低的情況，建筑外保溫體系產(chǎn)品須保證材料選取經(jīng)濟(jì)實(shí)惠、質(zhì)量好、安全可靠及長久耐用[2]。目前，國內(nèi)的保溫建材大多無法同時(shí)滿足以上需求，需要基于對(duì)建筑節(jié)能領(lǐng)域發(fā)展現(xiàn)狀與問題的把握研發(fā)出滿足要求的新型保溫材料。

綜上所述，對(duì)于現(xiàn)階段外保溫體系的發(fā)展情況，國內(nèi)社會(huì)對(duì)其節(jié)能降耗、耐火防火以及耐用安全等性能的提升越來越高，為滿足建筑領(lǐng)域節(jié)能發(fā)展，要不斷加強(qiáng)保溫產(chǎn)品的相關(guān)技術(shù)創(chuàng)新和研究突破，同時(shí)還要考慮地區(qū)經(jīng)濟(jì)水平、研發(fā)能力，在保證材料質(zhì)量和成本的前提下，加快外保溫產(chǎn)品的新型材料應(yīng)用、新型工藝制造水平研究建設(shè)[3]。

1 鋼絲網(wǎng)架復(fù)合巖棉外墻保溫厚抹灰體系特點(diǎn)

1.1 產(chǎn)品防火與保溫性能特點(diǎn)

當(dāng)前綜合防火、耐火性能評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)和 JGJ 26-2018《嚴(yán)寒和寒冷地區(qū)居住建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》為評(píng)判依據(jù)對(duì)外墻外保溫材料進(jìn)行研判，能夠達(dá)到保溫性能且 A 級(jí)燃燒性能的材料較少，部分無機(jī)保溫材料的燃燒性能等級(jí)為 A級(jí)，但由于導(dǎo)熱系數(shù)高，即保溫性能差，其導(dǎo)熱系數(shù)一般在 0.05～0.07 W/(m·K) 之間，且質(zhì)量相對(duì)較重，一般為130～200 kg/m3，在受力變形后會(huì)出現(xiàn)斷裂（韌性差），易造成損傷開裂，對(duì)于 30 層左右的高層建筑，不僅要考慮抗震性能，還需特別關(guān)注墻體材料的承重和負(fù)風(fēng)壓的影響作用。在其安全、耐久及質(zhì)量可靠方面，還沒有相關(guān)的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)和實(shí)踐基礎(chǔ)[2]。巖棉的導(dǎo)熱系數(shù)相比發(fā)泡陶瓷、發(fā)泡水泥和泡沫玻璃等無機(jī)材料的導(dǎo)熱系數(shù)較低，主要在0.040～0.045 W/(m·K) 區(qū)間內(nèi)，自身重量也?。恢饕性?120～150 kg/m3區(qū)間內(nèi)。且因近年來，巖棉生產(chǎn)工藝和物理力學(xué)性能的極大改進(jìn)，從過去采用沉降法生產(chǎn)的不憎水巖棉發(fā)展到目前采用擺錘法生產(chǎn)的憎水性巖棉板，使之具有防火性能與結(jié)構(gòu)同等級(jí)（耐火極限相同）、保溫、隔熱、隔聲性好等優(yōu)點(diǎn)[4]。

甘肅省建筑科學(xué)研究院（集團(tuán)）有限公司（簡稱甘肅省建科院集團(tuán)）在進(jìn)行資料收集、文獻(xiàn)查閱以及針對(duì)大量棉板產(chǎn)品的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析基礎(chǔ)上，研究發(fā)現(xiàn)省內(nèi)某企業(yè)生產(chǎn)的巖棉板，其導(dǎo)熱系數(shù)的平均值為 0.036 7 W/(m·K)，標(biāo)準(zhǔn)值為0.038 7 W/(m·K)，具有良好的保溫隔熱性能；并且質(zhì)量較輕，為 120 kg/m3。

結(jié)合甘肅目前的建筑節(jié)能設(shè)計(jì)情況，主要是對(duì)外墻外保溫材料采用導(dǎo)熱系數(shù)平均值進(jìn)行設(shè)計(jì)。一般未給出標(biāo)準(zhǔn)值，其節(jié)能效果保證率僅為 50%，失效概率為 50%，即可能有 50% 設(shè)計(jì)結(jié)果達(dá)不到節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)要求，風(fēng)險(xiǎn)較大。而如果用導(dǎo)熱系數(shù)標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行設(shè)計(jì)，其節(jié)能效果保證率則為95%，失效概率為 5%，即僅有 5% 設(shè)計(jì)結(jié)果達(dá)不到節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)要求，風(fēng)險(xiǎn)較小。

甘肅省建筑科學(xué)研究院（集團(tuán)）有限公司和生產(chǎn)企業(yè)共同商定，其生產(chǎn)的巖棉保溫板導(dǎo)熱系數(shù)標(biāo)準(zhǔn)值定為0.04 W/(m·K)，故其保證率將＞95%，其失效概率＜5%，且質(zhì)量達(dá)到 120 kg/m3，大大提高了采用上述巖棉保溫板的節(jié)能效果，且自重較低。

1.2 安全耐久性能特點(diǎn)

根據(jù) 2019 年國家住建部批準(zhǔn)發(fā)布的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn) JGJ/T 480-2019《巖棉薄抹灰外墻外保溫工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定，上述薄抹灰外墻外保溫體系設(shè)計(jì)使用年限為 25 a，與建筑物設(shè)計(jì)使用年限為 50 a 不同壽命。為克服此項(xiàng)缺點(diǎn)，甘肅省建筑科學(xué)研究院（集團(tuán)）有限公司與本土巖棉產(chǎn)品生產(chǎn)企業(yè)共同研發(fā)一種其耐久性能與建筑物同壽命的鋼絲網(wǎng)架復(fù)合巖棉保溫板厚抹灰體系，使其設(shè)計(jì)使用年限從目前的 25 a 提高到 50 a。其耐久性達(dá)到 50 a 的主要依據(jù)如下。

（1）對(duì)采用非憎水巖棉保溫厚抹灰體系的巖棉板的某兩棟家屬樓進(jìn)行檢測試驗(yàn)，其中家屬樓使用年限為 30 a，以不同朝向、不同樓層高度的為試驗(yàn)對(duì)照變量，共抽取近 80 塊巖棉保溫板，開展對(duì)比試驗(yàn)。在試驗(yàn)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，得出相關(guān)結(jié)論：兩棟樓的巖棉保溫板導(dǎo)熱系數(shù)的平均值皆為 0.041 W/(m·K)，標(biāo)準(zhǔn)值一棟樓為 0.043 W/(m·K)，另一棟樓為 0.044 W/(m·K)，極差很小。巖棉板重力平均值為一棟樓為 100.01 kg/m3，另一棟為 100.5 kg/m3；重力標(biāo)準(zhǔn)值一棟樓為 105.29 kg/m3，另一棟為 106.95 kg/m3，極差也很小。上述試驗(yàn)分析數(shù)據(jù)說明，盡管該兩棟家屬樓使用已近 30 a，采用鋼絲網(wǎng)厚抹灰體系，不同朝向不同層高在太陽及雨水共同作用下以及春夏秋冬四季室外溫濕度變化的影響下，該鋼絲網(wǎng)厚抹灰體系都對(duì)巖棉板起到了保護(hù)作用，增強(qiáng)了外墻外保溫的耐久性能。

（2）對(duì)采用鋼絲網(wǎng)復(fù)合巖棉外墻外保溫厚抹灰體系的某單位辦公樓進(jìn)行現(xiàn)場調(diào)查研究，該樓使用年限為 20 a，試驗(yàn)沒有發(fā)現(xiàn)外保溫層出現(xiàn)空鼓裂縫情況，但該辦公樓山墻采用薄抹灰體系，表面都出現(xiàn)了嚴(yán)重的不規(guī)則裂縫。從上述對(duì)兩個(gè)單位的建筑采用巖棉外墻外保溫厚抹灰體系進(jìn)行調(diào)查、檢測分析可以說明，該體系具有較好的耐久性能。

（3）擬采用的鋼絲網(wǎng)架復(fù)合巖棉保溫外墻厚抹灰體系是在工廠預(yù)制成型，內(nèi)外鋼絲網(wǎng)架是采用斜插絲相互連接(直徑 2～3 mm)，提高了巖棉保溫板整體剛度和牢固性，使巖棉板在運(yùn)輸和施工過程中的整體牢固性能有極大的提高。

（4）由于在巖棉板面層增設(shè)了鋼絲網(wǎng)架，可以減輕巖棉保溫板表面抹灰層的收縮和溫度應(yīng)力，提高了抹灰面層的抗裂性能和耐久性。

（5）將巖棉板與鋼絲網(wǎng)架復(fù)合后，可以使該體系采用厚抹灰抗裂砂漿或混凝土層面，從而提高了該體系的耐候及耐久性能。

（6）該體系用錨栓（粘錨結(jié)合體系）和錨筋（保溫板與主體結(jié)構(gòu)一體化施工體系）固定鋼絲網(wǎng)復(fù)合巖棉板。通過保溫體系裝飾和面層以及保溫層的自重、不同建筑高度負(fù)風(fēng)壓影響、不同地震活躍程度、不同地震烈度設(shè)防因素下產(chǎn)生的拉力進(jìn)行計(jì)算，從而計(jì)算得到錨栓及錨筋數(shù)量。此外，在計(jì)算過程中，還需要考慮錨栓和錨筋的構(gòu)造要求?；谏鲜鲇?jì)算，得到粘錨結(jié)合保溫體系錨栓與主體結(jié)構(gòu)一體化施工體系錨筋的數(shù)量和長度，提高了上述兩種體系錨固的安全可靠性。

（7）考慮到目前甘肅省在大力推廣《嚴(yán)寒和寒冷地區(qū)居住建筑節(jié)能 75% 設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》，比第三步 65% 節(jié)能指標(biāo)保溫層厚度和重量將有所增加，為此規(guī)定在外墻每層樓板標(biāo)高處增設(shè)通長角鋼托架的技術(shù)，以進(jìn)一步提高鋼絲網(wǎng)復(fù)合外墻外保溫體系的安全和可靠性能。

基于上述 7 個(gè)方面的依據(jù)和相關(guān)試驗(yàn)，將鋼絲網(wǎng)架復(fù)合巖棉外墻外保溫體系的設(shè)計(jì)使用年限提高到 50 啊，即與建筑物耐久性同壽命。

2 體系優(yōu)勢

通過上述對(duì)鋼絲網(wǎng)架復(fù)合巖棉外墻外保溫體系的研究可以看出，該體系有如下幾方面的創(chuàng)新優(yōu)勢。

（1）對(duì)本土巖棉產(chǎn)品生產(chǎn)企業(yè)生產(chǎn)的質(zhì)量為 120 kg/m3的巖棉板進(jìn)行了大量試驗(yàn)和數(shù)理統(tǒng)計(jì)分析，給出了巖棉保溫導(dǎo)熱系數(shù)標(biāo)準(zhǔn)值為 0.04 W/(m·K)，使其保證率達(dá)到了 95%以上，失效概率＜5%，大大提高了節(jié)能設(shè)計(jì)的可靠性。

（2）通過大量的調(diào)查和試驗(yàn)研究分析，本研究提升了鋼絲網(wǎng)復(fù)合巖棉板外墻外保溫產(chǎn)品的耐火性能、防火性能，并提升產(chǎn)品耐久性，保證其與建筑壽命相同，其設(shè)計(jì)年限增加 25 a，從而具有一定的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。

（3）擴(kuò)大該外墻保溫體系的適用范圍，即可在粘錨結(jié)合體系、自保溫體系和保溫板與主體結(jié)構(gòu)同步一體化施工這3 種體系中應(yīng)用。

3 各體系應(yīng)用范圍

3.1 粘錨結(jié)合體系

該體系適用于抗震設(shè)防烈度 8 度及 8 度以下地區(qū)、建筑物高度≤100 m 的各類新建、改建、擴(kuò)建的民用建筑外墻外保溫構(gòu)造，也適用于其他工業(yè)建筑的外墻外保溫構(gòu)造。

3.2 自保溫體系

該體系適用地震設(shè)防烈度 8 度及 8 度以下地區(qū)、建筑物高度≤24 m、結(jié)構(gòu)形式為鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)或鋼結(jié)構(gòu)的各類新建、改建和擴(kuò)建民用與工業(yè)建筑外墻外圍護(hù)自保溫填充墻及內(nèi)隔墻，且當(dāng)作為內(nèi)隔墻使用時(shí)不限制建筑高度。

3.3 一體化施工體系

該體系適用于抗震設(shè)防烈度 8 度及 8 度以下地區(qū)、建筑物高度≤100 m、結(jié)構(gòu)形式為鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)、框剪結(jié)構(gòu)和剪力墻結(jié)構(gòu)的各類新建、改建、擴(kuò)建民用建筑和工業(yè)建筑外圍護(hù)結(jié)構(gòu)。

4 結(jié) 語

鋼絲網(wǎng)架復(fù)合巖棉板外墻外保溫厚抹灰體系是在建筑防火要求與建筑節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)提升的基礎(chǔ)上研發(fā)提出的，經(jīng)過多次技術(shù)論證并投入大量資金和人力建成生產(chǎn)線，并配套編制技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、設(shè)計(jì)圖集作為技術(shù)應(yīng)用規(guī)范與指導(dǎo)。上述各項(xiàng)工作，使目前的巖棉外墻外保溫體系上升了一個(gè)新的技術(shù)高度，為國家碳達(dá)峰規(guī)劃實(shí)現(xiàn)、節(jié)能減排綠色發(fā)展及構(gòu)建資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會(huì)做出了貢獻(xiàn)，在經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和環(huán)境效益方面均有重大貢獻(xiàn)和深遠(yuǎn)影響。