泡沫玻璃板在建筑節(jié)能工程中的應(yīng)用與實踐

張欣田

(浙江德和絕熱科技股份有限公司,浙江 杭州 314500)

泡沫玻璃板在建筑節(jié)能工程中的應(yīng)用與實踐

張欣田

(浙江德和絕熱科技股份有限公司,浙江 杭州 314500)

闡述了泡沫玻璃板應(yīng)用于建筑節(jié)能工程中的優(yōu)越性及其設(shè)計與施工要點，并對構(gòu)造節(jié)點和配套砂漿等提出建議,以保證和提高建筑節(jié)能工程的質(zhì)量。

泡沫玻璃；建筑節(jié)能工程；屋面保溫；外墻保溫

1 泡沫玻璃材料的特性

實施建筑節(jié)能是國家長期的既定方針和國策。筆者公司自2005年起就開始了泡沫玻璃板在建筑節(jié)能工程的應(yīng)用，并于2006年取得了浙江省建設(shè)科技推廣證書。12年來,已應(yīng)用于大量的建筑節(jié)能工程項目,累積了不少寶貴的經(jīng)驗。通過此文,愿與設(shè)計、施工和同行業(yè)共享心得,以減少不必要的設(shè)計、施工質(zhì)量事故,創(chuàng)建更多的泡沫玻璃優(yōu)質(zhì)建筑節(jié)能工程。

首先，我們要講一講泡沫玻璃材料的特性。眾所周知,泡沫玻璃是用廢碎玻璃或水淬玻璃渣經(jīng)過粉磨、配料、高溫熔融發(fā)泡及冷卻退火而制成的一種無機硬質(zhì)保溫材料,切割加工過程中不添加任何有機材料,所以說,泡沫玻璃的不燃性能和穩(wěn)定的閉孔結(jié)構(gòu)是與生俱來的，并由此帶來了下列一系列優(yōu)點：

1)綠色環(huán)保 泡沫玻璃的主要成分是二氧化硅,并經(jīng)高溫燒制,不含任何有害有毒的化學物質(zhì),其物化性能相當穩(wěn)定,是任何復(fù)合型無機類及有機類保溫板材無法比擬的。泡沫玻璃制品尤其適用于食品、冷庫、醫(yī)藥車間和倉庫及居住與公共建筑的墻體內(nèi)、外保溫節(jié)能工程。

2)使用溫度區(qū)間寬 泡沫玻璃使用溫度范圍從-196 ℃～+450 ℃；材料內(nèi)部礦物組成主要是硅玻璃相,具有良好的耐腐蝕性能,尤其對深冷設(shè)備和容器外殼進行絕熱保溫時,泡沫玻璃幾乎成為獨一無二的最佳選擇。常溫下的保溫效果也很優(yōu)良,在建筑物室內(nèi)、外保溫工程中,更是不可多得的綠色環(huán)保建筑材料。

3)無機不燃、輕質(zhì)高強 泡沫玻璃屬于A1級無機不燃建筑材料，且不會霉蛀,不會受到嚙齒類動物及微生物等的侵害。泡沫玻璃的干密度為100～180 kg/m3,抗壓強度為0.5～0.9 MPa,抗折強度為0.4～0.8 MPa,在保溫材料中屬輕質(zhì)高強材料。因此,特別適用于承受較大載荷的地面(冷庫、游泳池、隧道、凍土帶地基隔熱層等)、樓面、上人屋面、艦艇甲板基層等的絕熱保溫工程中。

4)保溫性能穩(wěn)定,使用壽命長 嚴格按照國家行業(yè)標準《泡沫玻璃絕熱制品(JC/T 647—2014)》的要求組織生產(chǎn)的產(chǎn)品,其體積吸水率均≤0.5%,常溫導(dǎo)熱系數(shù)按不同體積密度控制在0.052～0.064 W/(m·K)之間；由于泡沫玻璃化學成分穩(wěn)定,內(nèi)部氣泡組織具有緊密的閉孔結(jié)構(gòu),防水防潮性能好且穩(wěn)定,保溫性能不會隨著環(huán)境濕度的變化而變化；在建筑節(jié)能工程中的使用壽命可以達到與主體結(jié)構(gòu)同壽命。

2 設(shè)計及材料的選用

泡沫玻璃板在建筑節(jié)能工程中,主要應(yīng)用于屋面保溫、墻體內(nèi)、外保溫,以及樓面、地面保溫等。從建筑節(jié)能工程實踐來看,設(shè)計是保證工程質(zhì)量的第一關(guān),也是關(guān)鍵所在。往往由于設(shè)計時對某些節(jié)點及構(gòu)造方面的疏忽,導(dǎo)致工程出現(xiàn)難以彌補的質(zhì)量問題。下面主要論述節(jié)能設(shè)計中應(yīng)注意的若干問題。

2.1 選材

泡沫玻璃板按干密度分成四種型號,由于配方及工藝的不同,Ⅰ型與其他型號的價格相差約50%～100%；由于建筑節(jié)能保溫工程使用面廣量大,在非特殊情況下,建議采用Ⅱ型或 Ⅲ型產(chǎn)品。尤其是屋面保溫工程,選用導(dǎo)熱系數(shù)稍大于Ⅰ型的Ⅱ型或 Ⅲ型,雖略會增加一點厚度,但可顯著降低工程造價,而且其板材的抗壓強度更高,有利于提高平屋面的承載能力,特別是上人屋面、種植屋面及屋頂泳池等等,較高的力學強度是提高工程質(zhì)量的要素。

2.2 板材厚度的確定

泡沫玻璃板型號選定后,就可查詢其導(dǎo)熱性能和其他物理力學性能,見表1。

表1 《泡沫玻璃絕熱制品(JC/T 647—2014)》中的物理性能指標

查詢到導(dǎo)熱系數(shù)后,通過相應(yīng)節(jié)能軟件的運算,就可以確定板材的厚度。計算時,泡沫玻璃板導(dǎo)熱系數(shù)的修正系數(shù)可取1.05(筆者公司實測值)；浙江省《居住建筑節(jié)能設(shè)計標準(DB 33/1015—2003)》推薦值為：為1.1。蓄熱系數(shù)[W/(m2·k)]：筆者公司實測值為0.67；浙江省《居住建筑節(jié)能設(shè)計標準(DB 33/1015—2003)》推薦值為0.81(修正系數(shù)與體積密度和使用環(huán)境條件有關(guān),可酌情選用)。

筆者公司生產(chǎn)的板材可選厚度為25～160 mm，厚度級差一般為5 mm進制。應(yīng)當說明的是，外墻外保溫板的厚度不宜超過70 mm,若超過最大適用厚度,則可采用內(nèi)、外復(fù)合保溫方案。屋面保溫對板材的選用厚度無限制。

2.3 適用建筑物高度的限制

泡沫玻璃板外墻外保溫系統(tǒng)適用的建筑物高度,請遵循各省市頒發(fā)的相關(guān)技術(shù)規(guī)程或建設(shè)系統(tǒng)行政許可要求。筆者個人觀點：超過60 m的建筑物不宜采用外保溫系統(tǒng),推薦采用墻體內(nèi)保溫系統(tǒng),尤其是受臺風影響的沿海地區(qū)。

2.4 墻體基層處理

基層墻體為混凝土墻、混凝土砌塊或灰砂磚砌體墻時,須涂刷混凝土Ⅰ型界面劑(JC907),再抹找平層砂漿或直接粘貼泡沫玻璃板(墻表面平整度達到規(guī)范規(guī)定的施工要求時)。

基層墻體為加氣混凝土時,砌塊強度等級應(yīng)不低于A7.5,其表面須涂刷混凝土Ⅱ型界面劑(JC907),再抹10 mm厚泥砂漿找平。內(nèi)保溫時可不設(shè)找平層。

2.5 重視節(jié)點構(gòu)造

細節(jié)決定成敗,這句話在工程實踐中也有充分的體現(xiàn)。一些節(jié)能工程質(zhì)量事故往往在于設(shè)計時一時的疏忽或不經(jīng)意,最后造成較大的經(jīng)濟損失。

2.5.1 分格縫

按建筑設(shè)計規(guī)范要求設(shè)置分格縫是必須的。實際上,采用其他材料的外墻外保溫系統(tǒng)也都必須設(shè)置分格縫, 泡沫玻璃板外墻外保溫系統(tǒng)也不例外,目的是釋放熱脹冷縮所造成的應(yīng)力。雖然泡沫玻璃板的膨脹系數(shù)較低,但其表層抗裂砂漿層的熱膨脹系數(shù)較大。由于保溫層的熱阻很大,阻止了抹面砂漿層熱量向墻體內(nèi)的傳遞,故同樣的氣溫和日照條件下,保溫墻體表面的溫度要高于非保溫墻體的表面溫度,晝夜的溫差和日照溫差會更大,故熱脹冷縮的現(xiàn)象更為突出。由于抗裂砂漿在日復(fù)一日的反復(fù)熱脹冷縮過程中,會引起強度相對較低的保溫材料剪切變形和層裂,造成墻面裂縫和空鼓。這種情況往往發(fā)生在工程完工幾個月之后。此時,腳手架已拆除,尤其是高層建筑,修復(fù)起來就十分困難,且費用較大。如果在設(shè)計時,按規(guī)范要求按一定距離設(shè)置縱、橫向的分格縫,并按標準圖集構(gòu)造詳圖施工,即可避免。應(yīng)當指出的是,分格縫的間距應(yīng)小于非保溫墻面的間距。分格縫的構(gòu)造見圖1。

圖1 分格縫構(gòu)造

2.5.2 防水設(shè)置

女兒墻頂部必須設(shè)置防水遮檐,可以采用外挑混凝土圈梁、不銹鋼遮檐或玻璃板外掛遮檐等,目的是防止雨水落入保溫板的粘結(jié)層和護面層,造成保溫層起殼和外翹。見圖2。而且，頂排保溫板粘貼與圈梁底面間應(yīng)留置一條30～40 mm的分格縫。由于不采取防水措施而造成不少工程質(zhì)量事故,往往是因設(shè)計失誤所致，教訓(xùn)十分深刻。

圖2 女兒墻遮檐構(gòu)造

3 泡沫玻璃板在屋面保溫工程中的應(yīng)用

泡沫玻璃板屋面保溫層的構(gòu)造設(shè)計應(yīng)符合 《屋面工程技術(shù)規(guī)范(GB 50345—2012)》和《倒置式屋面工程技術(shù)規(guī)程(JGJ 203—2010)》的規(guī)定。泡沫玻璃板可適用于各種不同基層和形狀的(平、斜)屋面保溫。正置式及倒置式屋面的基本構(gòu)造層次應(yīng)符合以下規(guī)定：

3.1 正置式屋面工程保溫系統(tǒng)

正置式屋面工程保溫系統(tǒng)構(gòu)造見圖3。

圖3 正置式平屋面保溫系統(tǒng)構(gòu)造

3.2 倒置式屋面工程保溫系統(tǒng)

倒置式屋面工程保溫系統(tǒng)構(gòu)造見圖4。

圖4 倒置式平屋面保溫系統(tǒng)構(gòu)造

3.3 屋面保溫簡要說明

屋面保溫簡要說明如下：

1) 泡沫玻璃板與平屋面基層間可分別采用干鋪或粘貼兩種施工方法。每排保溫板間應(yīng)錯縫排列,板縫間不座漿；板塊間縫隙大于5 mm時,可用碎塊或泡沫塑料條填充。

2)干鋪法施工要求底面平整度好,板底坐實。屋面周邊、落水口、排水溝等部位應(yīng)采取找平層預(yù)留空,或事后鑿低部分找平層,將最外排泡沫玻璃板、洞口保溫板滿粘在基層上,布膠厚度不應(yīng)小于3 mm,板縫高差的平整度不應(yīng)大于1.5 mm。

3)采用粘貼法施工時,粘貼面積宜為板面的40%以上,混凝土屋面既可采用專用粘結(jié)砂漿粘貼,也可用C5級以上普通建筑砂漿。在屋面周邊、落水口、排水溝等部位則應(yīng)采用滿粘,布膠厚度、板縫高差的平整度同上。

4)保護層宜采用50 ～80 mm厚C20細石混凝土,內(nèi)配φ4@200雙向鋼絲網(wǎng)片整澆,網(wǎng)片應(yīng)在分格縫處斷開；分格縫寬度宜大于30 mm,具體由工程設(shè)計確定。保護層與女兒墻之間應(yīng)預(yù)留寬度為30～40 mm 伸縮縫,縫內(nèi)均應(yīng)填嵌泡沫塑料條和防水密封材料。

5) 倒置式在泡沫玻璃板保溫層上施工細石混凝土保護層時,應(yīng)在泡沫玻璃板面設(shè)置隔離層(采用塑料薄膜或防水卷材等)。

4 泡沫玻璃板外墻保溫系統(tǒng)

4.1 泡沫玻璃板外墻外保溫系統(tǒng)

外保溫系統(tǒng)是建筑節(jié)能工程中最廣泛采用的設(shè)計方案。根據(jù)飾面層材料的不同可分為涂料飾面型(C型)和面磚飾面型(T型)。其系統(tǒng)基本構(gòu)造見表2。

表2 泡沫玻璃板外保溫系統(tǒng)基本構(gòu)造

具體內(nèi)容可參考《泡沫玻璃板保溫系統(tǒng)應(yīng)用技術(shù)規(guī)程(DG/TJ08-2193-2016)》及相應(yīng)的建筑構(gòu)造圖集。

關(guān)于系統(tǒng)性能和建筑節(jié)能工程施工工藝流程及要求,限于篇幅,不在此贅述,請參閱國家或企業(yè)的相關(guān)技術(shù)規(guī)程、圖集。本文僅對該系統(tǒng)在建筑節(jié)能工程應(yīng)用中的一些特殊要求作簡要說明。

1) 泡沫玻璃板標準板面尺寸有兩種：620 mm×480 mm和605 mm×460 mm,特殊板面尺寸可在訂貨時商定,亦可于施工時現(xiàn)場進行切割。

2)泡沫玻璃板、粘結(jié)砂漿和抹面抗裂砂漿應(yīng)配套采用。由于泡沫玻璃板的收縮系數(shù)較小,在配套砂漿的生產(chǎn)中添加了補償水泥收縮率的外加劑,使之與材料性能相匹配。所以,應(yīng)選用泡沫玻璃板專用粘結(jié)砂漿和抹面抗裂砂漿,否則，會產(chǎn)生工程質(zhì)量事故。

3)施工人員應(yīng)經(jīng)培訓(xùn)上崗,通過樣板墻的示范和觀看操作視頻,掌握操作要領(lǐng)。

4)在墻面找平層完工并通過驗收后才能開始泡沫玻璃板的粘貼工作。粘貼時采用雙面掛漿：在墻面上抹3～4 mm的專用粘結(jié)砂漿,再用齒板抹子拉成漿條,又在泡沫玻璃板一個大面上括上1 mm左右的專用粘結(jié)砂漿,并清除板側(cè)面的流漿,然后將板材平穩(wěn)地按壓在已掛漿的墻面上,并使之與鄰板保持平整；上下板間錯縫排布。陰陽角板縫應(yīng)交叉銜接。分格縫處應(yīng)預(yù)留相應(yīng)的距離(按設(shè)計要求)。

5)粘貼工序完成后,應(yīng)進行平整度檢查,要求小于1.5 mm。按氣溫不同,養(yǎng)護7～15 d,使保溫板粘接強度達到護面層施工要求。

6)抹面抗裂砂漿的施工：在保溫板墻面抹2～3 mm 抗裂砂漿,然后鋪貼玻璃纖維網(wǎng)布,用木抹子輕壓網(wǎng)布,使砂漿擠出網(wǎng)格。兩排網(wǎng)布的搭接寬度為100 mm；門窗及管線洞口按標準圖集要求進行加固。分格縫按標準圖要求精心施工。

當?shù)谝坏揽沽焉皾{固化后(夏天4 h,氣溫10～20 ℃約8～16 h),即可按設(shè)計要求排布錨栓位置,并鉆錨釘孔；然后塞入塑料錨栓，打入錨釘。最后抹第二道抗裂砂漿,要蓋住網(wǎng)布及錨栓,一般厚度應(yīng)不小于3 mm，面磚飾面應(yīng)不小于4～5 mm。分格縫側(cè)面抹2～3 mm第二道抗裂砂漿。

7) 應(yīng)做好抹面抗裂砂漿層的后期養(yǎng)護和保護工作,晴天應(yīng)適時噴水養(yǎng)護。達到設(shè)計強度后再進行飾面層施工。

4.2 泡沫玻璃板外墻內(nèi)保溫系統(tǒng)

泡沫玻璃板墻體內(nèi)保溫系統(tǒng)特別適用于夏熱冬冷和夏熱冬暖地區(qū),對降低空調(diào)能耗特別明顯。當墻面平整度≤4 mm時,可不做水泥砂漿找平層,直接用粘結(jié)砂漿鋪貼泡沫玻璃板；當層高小于6 m時,可不用網(wǎng)布加固。泡沫玻璃板粘貼并達到粘結(jié)強度后,可用石膏粉刷砂漿抹面,厚度10～12 mm。石膏砂漿的吸濕性能優(yōu)于水泥砂漿,因而提高了居住舒適性,同時降低了造價,提高了保溫性能。當然,也可采用抗裂砂漿抹面。

5 結(jié) 語

泡沫玻璃板是一種性能穩(wěn)定的硬質(zhì)保溫板材,能保障建筑物的節(jié)能降耗效果曠日持久；考慮到使用壽命等因素,其綜合造價較低,且極大地提高了建筑物的防火等級。只要我們精心設(shè)計、精心施工,建筑節(jié)能工程的質(zhì)量是十分可靠的。

Application and Practice of the Foam Glass Plate in Building Energy Saving Engineering

ZHANGXintian

2017-01-18

張欣田(1940—),男,浙江嘉興人, 高級工程師,從事建筑工程材料研究工作。

TU55+1

B

1008-3707(2017)06-0043-04