理性推进保温与结构一体化转型升级——河北创新驱动一体化工作纪实

文/周卫国

理性推进保温与结构一体化转型升级
——河北创新驱动一体化工作纪实

文/周卫国

周卫国，河北省墙材革新和建筑节能管理办公室 副主任

河北省自推行建筑保温与结构一体化工作以来，一直坚持积极、稳妥、科学发展的态度，在积累了大量实践经验的基础上，创新性地提出了适合本省实际情况的工作思路。近日，河北省住建厅下发文件在本省全面推行建筑保温与结构一体化技术（以下简称一体化技术），以促进全省建设领域节能减排工作，进一步提升建筑节能工程质量和安全性能。文件提出了具体的工作目标和要求：“凡具备一体化技术推广应用条件的市、县（市），2014年主城区的新建工程应全面推行一体化技术，其它县（市）2014年底前在主城区启动一体化技术试点示范。保障性住房、绿色建筑项目、政府投资的公共建筑和公共机构办公建筑，要率先采用一体化技术。2015年，全省采用一体化技术的新建建筑，力争达到城镇建设工程总量的60%；2020年，力争达到80%以上”。回顾河北省推行一体化工作的进程，有很多创新的内容和值得思考的问题。

一、筑牢基础、研究解决阻碍一体化技术发展的关键问题

准确定义 “一体化技术”，使其具有可操作性，是做好此项工作的前提。河北省住建厅为此做了大量的基础性调研工作，在积极支持、引导企业研究开发一体化技术的同时，逐步澄清了一体化技术的模糊概念，提出了适合本省全面发展的整体工作思路。

早在2011年之前，河北就针对何为“一体化技术”？推行一体化技术存在的问题做了许多研究、实验和验证工作，提出了科学界定一体化技术的“定义”、推行一体化技术的方法以及应注意的问题。此工作思路经国家相关媒体发起的“如何定义建筑节能与结构一体化”的大讨论，在全国引起了较大的反响和业内人士的普遍关注。

随后，在和业内人士广泛的交流中，我们的工作思路更加清晰，对一体化关键技术实质内容不断补充、完善和提高，许多模糊不清、人云亦云的误解问题得到了解决，为政府部门制定政策和引导企业发展奠定了坚实的理论与实践基础。此次下发的文件不再沿用人们已经惯用的“墙体不需要另行保温措施即可满足现行建筑节能标准要求”和“同步施工”等不科学的约束、限制条件。制订了新的一体化技术准入条件，明确了一体化技术即“实现建筑保温功能与墙体围护功能于一体，有较长的耐久性且满足消防防火要求的技术”，其核心是解决耐久性及防火性问题。同时，还针对影响一体化技术发展的主要问题，提出了对保温系统与主体结构连接方式和连接构件的可靠性、耐久性等多项相关指标的考量。这种宽泛的一体化技术概念有助于技术创新和企业发展，有助于科学地统筹考虑保温系统的性能与安全、防火性能等问题，有助于在全面发展的多种保温系统中好中取优、优胜劣汰，最终解决性能优良的保温材料无法与建筑同寿命和防火的行业难题。

二、新、旧工作思路的思考与抉择

长久以来，人们普遍认为判断一体化技术的标准是：只有不再“穿棉衣”才是一体化技术的标志；只有通过“同步施工”才是实现一体化技术的途径；惟有将保温材料夹在或砌筑在建筑主体围护结构内的技术才是一体化技术；惟有采用厚或超厚保温材料的保护层（抹面层）才能实现与主体结构连在一起的一体化构造等等。

其实，上述理解很不科学，这些易误解的提法与“一体化”的概念大相径庭。何为“一体化”? 即，将多种材料组合、连接形成一体的保温系统。从建筑主体围护结构水平截面看，所有复合墙体的截面均为保温材料被夹在或砌筑在建筑主体围护结构内的一体化形式，区别仅仅是保护层的厚与薄和与主体结构的连接方式、连接构件的材料不同而已。如薄抹灰保温系统是通过EPS板和塑料锚栓连接的；EPS钢丝网架板外墙外保温系统是通过EPS板和大量的斜插钢丝连接的；复合砌体结构是通过内、外叶墙拉结筋或砌块的肋连接的等等。迄今为止，尚未出现过复合墙体与保温系统不连在一起的情况。

既然现实中根本不存在保温系统不连在一起的情况，也就不存在非一体化技术了。所以，判断一体化技术的核心应重点考量其耐久性和防火性，对现有的、发展中的一体化技术，应通过各自的综合性能优、劣对比，选择出符合推广应用条件的进行推广。

另外，一体化技术设定“同步施工”的门槛需慎重，它关系到国家现行标准体系的重大变革。“同步施工”仅是个例，绝不能以偏概全，更不能误将欧、美等发达国家一直沿用了几十年的薄抹灰保温系统，我国现今仍在普遍使用的技术因此而拒之门外，继而偏离了以推行一体化技术来解决耐久和防火的既定目标的轨道。

澄清上述误解后，河北省采取了只注重结果，形式和过程作参考的认定方法。即，凡可满足有较长的耐久性且满足消防防火要求并通过认定的技术，均视为“可以推广的一体化技术”。

三、河北创新政策出台的重点问题解析

正因为对一体化技术的“定义”理解有歧义，又因为防火问题引出的许多不科学解释和只重形式而淡化结果的倾向，有必要从技术层面进行解析，就此，河北省做了一些创新性改进。

1、《行标》149保温系统影响防火性能的问题分析与借鉴

依据《行标》JG 149规定薄抹灰保护层厚度的试验结果看，保护层厚度在最小值3mm时，燃烧试验开始2～4分钟后保护层发生较大软化变形并脱落，保温材料燃烧。通过增加保护层厚度达到最大值7mm时，软化变形问题基本解决，但随着时间的延长出现脱落、引起保温材料燃烧的现象依然存在，改变的只是抵抗燃烧的时间。原因是《行标》JG 149规定中，保温系统的连接构造存在不足。此问题在德国的相应保温系统中也依然存在，不同的是他们通过增加保护层厚度以及系统构造等措施延长时间，达到本国法规规定的逃生时间而已。

河北省仍然选择7mm的保护层，通过改变保温系统连接构造等一系列措施后，再次对一组试样进行燃烧试验，5～10分钟开始出现保护层微量变形，但随着时间的延长，变形达到极限后趋于稳定，未出现爆裂、破损和脱落现象。证明《行标》JG 149规定的薄抹灰系统保护层厚度对保温材料的保护是有效的，主要问题是保温系统连接构造存在设计缺陷。河北省近年创新研发的薄抹灰保温系统，参照《建筑外墙外保温系统的防火性能试验方法》GB/T 29416—2012，经过连续3个小时的实体火考验（远远大于GB/T 29416规定的 0.5小时），厚度6～7mm的保护层完好无损。试验表明，该创新一体化技术的各项技术指标均在《行标》JG 149规定的控制范围内，证明《行标》JG 149薄抹灰系统的防火等设计缺陷、问题是能够通过修订解决的。同时证明，创新技术的保护层已经具备了保护保温材料和主体结构的基本功能，可以实现解决耐久性和防火性的既定目标。

2、保温系统的保护层薄与厚的辩证关系。

人们的惯性思维普遍认为：厚保护层可以防火和与建筑物同寿命，保温系统的保护层越厚越好，它是一体化技术的重要指标。甚至误解为越厚越安全，有的做到了50 mm厚。从而忽视了厚保护层带来的诸多危害和不利因素。根据《行标》JG 149规定的保护层厚度为3～7mm；《规程》JGJ 144规定厚保护层厚度为25～30mm。目前，一些自认为是一体化技术的保温体系已经违反了国家标准的相关规定。

按规定，当保护层厚度超过30mm时，将不再适用《规程》JGJ 144的规定，应视为混凝土结构采用《混凝土结构设计规范》GB 50010-2010为设计标准。该标准对混凝土结构配筋和板厚设计均有规定，对于受力构件其钢筋直径不小于8mm；非受力构件其钢筋直径不小于6mm，对于现浇钢筋混凝土板的厚度要求不应小于40～60mm 。不论如何，现有的超厚保护层配筋存在设计缺陷和安全隐患。

还有，薄保护层、厚保护层、超厚保护层等，应分别套用《行标》JG 149、《规程》JGJ 144、《规范》GB 50010等标准。因此，保护层的厚、薄不具有单一性能的可比性，也不能证明其好坏。如：保温系统的防火性能检测，国家近日已发布实施了《国标》GB/T 29416，该标准仅适用于薄保护层，无法对厚、超厚保护层等保温系统进行检测。目前，超厚保护层设计实施阶段应满足《建筑设计防火规范》GB 50016—2006的相关耐火极限要求；试验参照《建筑构件耐火试验方法》GB/T 9978.8-2008 第8部分：非承重垂直分隔构件的特殊要求进行。上述标准的耐火极限要求对保温系统的影响尚无与其相对应的检测内容。因此，厚、超厚保护层火烧应力爆裂程度对保温系统的影响只能定性、无法定量判断。

经过试验验证，保护层的薄与厚对保温系统安全性、耐久性和防火性能的影响不成正比。由于不同保护层厚度执行的标准、依据不同，还必须分别考虑与其密切相关的连接结构、构件的可靠性。不必要的过厚保护层将造成资源的浪费，在结构上留下安全隐患。

3、同步施工不应成为一体化的核心和必备条件。

保温与主体同步施工的提法，源于解决施工期间的防火问题，后被误解为可以“防火”的一体化技术，该提法对目前正在着手解决的施工、应用期间发生火灾问题尚缺乏验证和标准。同步施工只不过是鉴于某些技术的特殊施工工艺决定的，不具有普遍的实际意义。它既不能用于既有建筑改造，又不是解决防火难题的良药，更不是一体化技术必然选择的代表，绝不能机械地将它视为一体化技术的核心和必备条件。

现实中，有很多种“同步施工的技术都能达到墙体不需另行采取保温措施即可满足标准的要求”，如：《规程》JGJ 144中的“EPS钢丝网架板现浇混凝土外墙外保温系统”；“单面钢丝网架EPS板现浇混凝土外墙外保温系统”；“机械固定EPS单面钢丝网架板外墙外保温系统”；EPS单面（双面）钢丝网架板等多种类型，相近的还有泰柏板、舒乐舍板、3D板等。《现浇混凝土复合膨胀聚苯板外墙外保温技术要求》JG/T 228-2007中也涵盖了多种同期施工的保温技术，地方标准中也有许多满足要求的技术，还有我们见到的大模内置等等。

如此多的同步施工技术为何很少采用？究其原因是在保温、耐久和防火等方面，尚存诸多难以克服的问题。例如，100～200/m2根斜插钢丝组成的钢丝网架贯通性热桥对保温性能的影响；穿过EPS板的斜插钢丝以及钢结构件结露锈蚀对厚抹灰系统结构安全的影响；厚抹灰保护层遭遇火灾时的热应力爆裂等很多问题均应引起重视。如果上述同步施工技术能够解决一切问题，外墙保温领域普遍存在的大量问题就不会发生了，推行一体化的工作也就无的放矢了。

实践证明，只有依靠优良的连接构造和综合性能好的保温材料，才能实现解决耐久性及防火性问题的既定目标。对于是否同步施工的技术，理应公平、科学地判断其构造合理性、结构安全性，是否达到了保温、耐久和防火的技术要求，不应引导发生歧视性的误判。

4、一体化技术判断考量侧重点分析五要素

（1）保温系统安全性能考量

重点考量、判断保护层与主体结构的主要结构连接件的选用和耐老化试验结果。依据《墙体材料应用统一技术规范》GB 50574—2010和相关标准对各种材料的规定，观察连接保温系统的各结构件和保护层是否达到了规范要求。当采用厚和超厚混凝土保护层时，混凝土受力构件和非受力构件应分别符合《规程》JGJ 144、《规范》GB 50010要求。

其次，考量连接结构、构造是否科学合理，连接件的耐久性等。应注意薄抹灰和厚抹灰的受力形式不同，连接构件亦有不同的性能要求，必须区别对待。如：EPS钢丝网架板现浇混凝土外墙外保温系统中穿过EPS的斜插钢丝，在失去强碱性混凝土的保护后，必然发生结露锈蚀的现象；塑料连接件耐老化的影响等问题。

采用脆性无机保温材料时，必须慎重对待。如：B03、 B40级的蒸压加气混凝土；发泡水泥等强度很低的保温材料，其厚度应控制在100 mm以下。否则，必须符合《砌体结构设计规范》GB 50003—2011和《国标》GB 50574对各种材料的要求，同时，还要考虑地震力作用的影响，应满足《建筑抗震设计规范》GB 50011—2010和《自承重砌体墙技术规程》CECS 281: 2010的相关要求。

（2）保温系统耐久性能考量

根据《国标》GB 50574对各种不同材料的冻融试验条件，在满足第（1）条要求后，主要以保护层材料的冻融试验结果为判断依据。当采用保温装饰一体化板保温系统时，增加考量连接结构和板缝的连接、密封、构造措施等内容。

当保温材料在保温系统中以受力连接构件出现时，无机脆性材料必须注意耐水软化系数值，这是保温系统耐久性的重要指标之一。还应检测该保温材料的抗折、抗压强度和冻融性；有机保温材料应重点考虑耐老化性能的检测。

（3）保温系统防火性能考量

保护层抵抗火灾高温的能力。主要看耐高温应力爆裂和变形的破坏情况；其次，看连接构件耐高温的可靠性，应能保证保护层不脱落、不开裂。根据保护层的厚度分别选择不同的标准和方法。

1）薄抹灰保护层参照《国标》GB/T 29416、《行标》JG 149等标准。根据相关试验结果看，薄抹灰保护层极少发生爆裂现象，多为脱落和开裂导致系统破坏。

2）厚抹灰保护层参照《规程》JGJ 144、《国标》GB/T 9978.8、GB/T 29416等标准，对同步施工的不同做法的保温系统，进行混凝土耐高温应力爆裂和耐高温变形脱落试验。当保护层采用轻质混凝土时，还要观察其自身强度的变化。

3）超厚抹灰保护层应满足《规范》GB 50016第5.1.1条和GB/T 9978.8的规定，在不低于规定的建筑物相应构件（非承重外墙）的燃烧性能和耐火极限的条件下，观察保护层的耐高温应力爆裂的破坏深度（不得发生穿透现象）和斜插钢丝的裸露情况，应避免钢丝被烧红后引燃保温系统内的可燃材料。

4）保温装饰一体化板保温系统必须满足《国标》GB/T29416的要求，即保温系统整体必须达到防火要求。绝对不能只看可燃材料通过复合无机材料检测后达到了复合A2级即可，还要看连接结构和板缝的连接、密封、构造等设计的科学合理性、安全性。

（4）保温系统的保温性能对比考量

1）主要对比保温材料的选用和保温构造设置的合理性，对于采用无机保温材料或复合无机保温材料的，必须考虑吸水率对导热系数的影响；

2）热桥的多少对保温系统热工性能影响很大, 应充分考虑贯通性热桥，特别是导热系数很大的金属材料的贯通性热桥影响。如：砌体结构内、外叶墙的拉结筋；复合砌块的连接肋；EPS钢丝网架板的斜插钢丝等。

（5）其它综合性能的对比考量

能够满足推广一体化技术（保温、耐久和防火）要求条件的：

1) 整体采用统一的保温系统优于多种保温系统混合使用的对比，应以前者为优；

2）保温装饰一体化板保温系统满足前面各条要求的，优于现场再做装饰的保温系统；

3）保温系统以材料用量少、施工简单、价格低的为优；

4）保温系统适用范围宽、提高节能标准能力强的为优；

5）保温系统采用薄保护层的优于厚保护层；

6）保温系统采用有机保温材料的优于无机保温材料。 ▲

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