提高外墙外保温系统的综合性能

墙体保温作为建筑节能的重要一环，已有很大的应用；但作为建筑墙体的一部分，墙体保温系统的综合性能有待提高，综合性能的不高，影响了建筑的节能效果、安全性、外饰面的美观、使用寿命等许多重要性能。提高综合性能对实现真正的建筑节能非常有意义。
保温系统的综合性能应从保温性能、防火安全、受力安全、使用寿命、施工性能等多方面组成。考虑保温系统的性能，应从多方面综合考虑，避免因强调某些性能，而弱化了另一些性能，影响建筑的效果。保温系统的开发更应该考虑综合性能的优化，使系统能满足建筑的要求。
一、决定墙体保温系统综合性能的主要因素
1、保温性能
　墙体保温系统的保温性能主要由保温材料和施工决定。当采用板（块）状保温材料时，由材料的保温性能与厚度决定；当用砂浆类材料时，除与材料保温性能和厚度有关外，与施工关系很大。
2、防火性能
　主要由保温材料的防火性能、系统设计与施工管理决定。保温材料的防火性能主要决定系统的防火性能，当保温材料确定时（如用B级材料），系统的设计与施工起重要作用，如保护层的材料性能、厚度，施工方法与管理。
3、受力性能
　受力性能决定墙体饰面的效果，可用多重、怎样形式的饰面。以粘结为主的系统，主要由保温材料的抗拉、抗剪强度决定；以粘锚结合的系统，除粘结作用外，锚固有一定的作用；以锚固为主的系统，由锚固决定。
4、使用寿命
　由系统设计、所用材料与施工质量决定。
5、施工性能
　主要由系统设计决定。
二、常用保温系统综合性能的提高
　目前常用的保温系统主要有薄抹灰系统和砂浆系统。其中，薄抹灰系统的保温性能、防火性能较好，受力性能、施工性能有待提高。砂浆系统的防火性能较好，受力性能、保温性能、施工性能有待提高。
　提高综合性能的方法有许多种，如墙体自保温、复合保温板和保温装饰复合板等。复合保温板与保温砂浆、薄抹灰保温系统相比是综合性能较高的墙体保温系统。
三、提高保温系统综合性能的案例：AD复合保温板墙体保温系统
　AD复合保温板墙体保温系统，是对薄抹灰系统进行改进，将其综合性能进一步提高的墙体保温系统。采用板（块）状保温材料，保证保温效果；通过无机板、锚固件、基层形成的受力系统，提高系统的受力性能，以适应不同饰面的要求；采用工厂化预制，减少现场的手工作业，提高施工性能；采用适当的材料和设计，提高系统的使用寿命。
　AD复合保温板墙体保温系统，是将保温材料粘贴复合在有较高机械强度和很好耐久性的无机板上，使两者合二为一，成为复合保温板，采用粘结加锚固或直接锚固在墙体上。粘结加锚固时复合保温板及外饰面产生的力，可由保温材料（粘结剂）传至墙体和无机板（锚固件）传至墙体；直接锚固时，复合保温板及外饰面产生的力从无机板（锚固件）直接传至墙体，保温层可不受力。锚固件采用不锈钢和镀锌铬处理，有很可靠的机械强度和使用寿命，在锚固件与墙体接触部位采用高质量的聚乙烯或尼龙材料。
（1）保温性能的提高
　AD复合保温板系统由所选用的保温材料及相应的厚度决定，与薄抹灰系统相同，易保证。
　保温材料可采用多种品种，当保温材料有A级不燃要求时，采用岩矿棉板，同时解决岩棉板用于外墙保温时的常见问题。
　在A级材料中，岩矿棉板是较有优势的材料：导热系数小，λ=0.04，耐久性较好，属高无机保温材料，应用较多。但存在抗拉强度低，易下坠，影响保温效果；易吸水，吸水后影响保温效果更严重。
　AD板采用胶粘剂把无机板与岩棉板复合，解决了岩棉板抗拉强度低和易下坠的问题；进一步，采用岩棉条（将岩棉转90°），使抗拉强度从7.5KPa提高至近200KPa，抗压强度从7.5KPa提高至近100KPa。把难以在现场施工中应用的岩棉条在工厂中应用，极大地发挥了岩棉板的优势。采取锚固件防水，板缝耐候胶、防水膜双重防水，解决岩棉层吸水问题。
（2）防火性能的提高
　当保温层为非A类保温材料时，AD复合保温板系统的防火性能与薄抹灰系统相比有一定程度的提高。因保护层为8mm厚的纤维水泥压力板，防火性能比3~5mm厚的聚合物水泥层提高许多；且火灾较多发生在保温施工过程中，保护层未做好时，和保温施工完成但保护层不可靠时。AD复合保温板工厂化制作，装配式施工。在现场施工时，保护层已完成，因此大大提高了防火性能。当保温材料为A级时，系统防火性能更好。
（3）受力性能的提高
　AD复合保温板系统受力性能按需要而定，系统用于非透明幕墙的保温时，因系统不受负风压，仅有重力作用，系统可采用纯锚固件固定；一条力的传递路线为，纤维水泥压力板—锚固件—墙体基层。当用于面砖、石材等重质饰面的建筑时，系统可采用粘结与锚固双重受力系统，并可按需要确定锚固件的数量。力的传递路线为，AD复合保温板—胶粘剂—墙体基层、纤维水泥压力板—锚固件—墙体基层。双重保障，提高了面砖、石材等重质饰面的建筑外保温的安全性。




　外墙外保温系统的受力及风压破坏分析
　不考虑建筑变形产生的拉力或压力影响，墙体保温系统主要受重力和风压。因重力主要是由保温系统的重量和装饰层的重量决定，以剪力的形式体现。从数量上看，每平方米的重量为十几公斤至几十公斤，且数值相对稳定（除地震时，重力加速度变化，剪力的数值发生变化），与系统的抗剪强度（粘结抗剪强度0.1Mpa×0.4，锚固1KN×9个=4900kg/m2）每平方米四千九百公斤相比，两者相差近百倍，因此，系统抗剪非常安全。
　负风压由不同的地区、建筑的不同部位、高度决定，以拉力的形式体现在保温系统上。从数值上看，上海地区100米阳角部位，100年一遇的*大风压值为5.3Kpa，且风压有高频振动。系统的平均抗拉强度45Kpa（粘结强度0.1Mpa，40％粘贴，锚固0.6KN×9个），从两者的数值比较看，也很安全。
　保温系统的受力破坏分析

　　　


　当系统稳定时，保温系统上受风压，系统以均匀的拉力（负风压）与抗拉力（粘结抗拉强度）平衡，由于抗拉强度＞拉力，系统稳定。
　当系统局部脱开时，因脱开部分引起系统的受力状况改变，脱开部分所受风压的拉力，变成集中于一线的对保温系统局部的一个剥离力，该剥离力的数值为脱开部分的面积×负风压值，由脱开面积和负风值决定，风压一定时，面积越大，数值越大。抗剥离力由粘结强度与剥离时的受力长度决定。剥离发生在保温板的角上，剥离受力长度随着剥离的面积增加而增长，但增加的数值不如面积增加得多；当角剥离发展成边剥离时，剥离受力长度不会变化，而剥离面积会增加，此时剥离力会大于抗剥离力，系统破坏。
　实际发生的破坏中，从抗拉力分析都是安全的，但如果从抗剥离力分析，有可能破坏。
　因此，为防止保温系统的破坏，加强边角处的锚固非常有效。如图，保温板一角的面积为128cm2，受负风压后可转化为剥离力为68N（0.0128m2×5.3KPa）。锚固件拉拔力0.6KN。抗拉拔力转化为抗剥离力，保证系统安全。
　AD复合保温板墙体保温系统采用高强度的金属锚固件（拉拔力＞0.6KN），锚固在保温板的边角，大幅度地提高了系统的受力性能。
（4）使用寿命的提高
　AD复合保温板系统使用寿命，由材料的使用寿命和施工质量决定。系统中受力材料由纤维水泥压力板、锚固件组成。其中*薄弱处为尼龙膨胀管，其使用寿命也可达50年；防水采用长寿命耐候胶与防水膜双重防水，因此系统的使用寿命长于薄抹灰系统。
（5）施工性能的提高
　AD复合保温板系统施工性能，AD板的大部分工作采用工厂化制作，现场工作量减少，工期加快，有利于施工质量的提高，施工费用、管理费用的降低。
　AD复合保温板系统作为一种提高薄抹灰系统综合性能的保温系统，具有防火、受力、寿命等多方面的优越性，既可用于面砖、石材等重质饰面的墙体保温，又可用于非透明幕墙的墙体保温，满足不同建筑饰面的需要。当采用A级保温材料时，又有保温系统的防火安全的优点，是一种综合性能较高的外墙保温系统。
　AD复合保温板已获两项中国专利，分别为2008年上海市高新技术转化项目、2009年上海市重点新产品项目，2010年住房和城乡建设部“建筑节能减排十大应用新产品”。
　AD复合保温板系统的已经应用于上海大黄馨园、青岛远雄国际广场、连云港中央华府、上海新月雅园、上海海淞苑、上海绿地观邸、上海浦江公馆、上海妇产科医院杨浦新院、上海兴江海景园、上海南汇区人民法院、交通部东海救助局业务指挥大楼、上海市消防局综合训练中心、上海市人民检察院办案及技术业务大楼等。