泡沫玻璃板在建筑节能工程中的应用与实践

张欣田

(浙江德和绝热科技股份有限公司,浙江 杭州 314500)

泡沫玻璃板在建筑节能工程中的应用与实践

张欣田

(浙江德和绝热科技股份有限公司,浙江 杭州 314500)

阐述了泡沫玻璃板应用于建筑节能工程中的优越性及其设计与施工要点，并对构造节点和配套砂浆等提出建议,以保证和提高建筑节能工程的质量。

泡沫玻璃；建筑节能工程；屋面保温；外墙保温

1 泡沫玻璃材料的特性

实施建筑节能是国家长期的既定方针和国策。笔者公司自2005年起就开始了泡沫玻璃板在建筑节能工程的应用，并于2006年取得了浙江省建设科技推广证书。12年来,已应用于大量的建筑节能工程项目,累积了不少宝贵的经验。通过此文,愿与设计、施工和同行业共享心得,以减少不必要的设计、施工质量事故,创建更多的泡沫玻璃优质建筑节能工程。

首先，我们要讲一讲泡沫玻璃材料的特性。众所周知,泡沫玻璃是用废碎玻璃或水淬玻璃渣经过粉磨、配料、高温熔融发泡及冷却退火而制成的一种无机硬质保温材料,切割加工过程中不添加任何有机材料,所以说,泡沫玻璃的不燃性能和稳定的闭孔结构是与生俱来的，并由此带来了下列一系列优点：

1)绿色环保 泡沫玻璃的主要成分是二氧化硅,并经高温烧制,不含任何有害有毒的化学物质,其物化性能相当稳定,是任何复合型无机类及有机类保温板材无法比拟的。泡沫玻璃制品尤其适用于食品、冷库、医药车间和仓库及居住与公共建筑的墙体内、外保温节能工程。

2)使用温度区间宽 泡沫玻璃使用温度范围从-196 ℃～+450 ℃；材料内部矿物组成主要是硅玻璃相,具有良好的耐腐蚀性能,尤其对深冷设备和容器外壳进行绝热保温时,泡沫玻璃几乎成为独一无二的最佳选择。常温下的保温效果也很优良,在建筑物室内、外保温工程中,更是不可多得的绿色环保建筑材料。

3)无机不燃、轻质高强 泡沫玻璃属于A1级无机不燃建筑材料，且不会霉蛀,不会受到啮齿类动物及微生物等的侵害。泡沫玻璃的干密度为100～180 kg/m3,抗压强度为0.5～0.9 MPa,抗折强度为0.4～0.8 MPa,在保温材料中属轻质高强材料。因此,特别适用于承受较大载荷的地面(冷库、游泳池、隧道、冻土带地基隔热层等)、楼面、上人屋面、舰艇甲板基层等的绝热保温工程中。

4)保温性能稳定,使用寿命长 严格按照国家行业标准《泡沫玻璃绝热制品(JC/T 647—2014)》的要求组织生产的产品,其体积吸水率均≤0.5%,常温导热系数按不同体积密度控制在0.052～0.064 W/(m·K)之间；由于泡沫玻璃化学成分稳定,内部气泡组织具有紧密的闭孔结构,防水防潮性能好且稳定,保温性能不会随着环境湿度的变化而变化；在建筑节能工程中的使用寿命可以达到与主体结构同寿命。

2 设计及材料的选用

泡沫玻璃板在建筑节能工程中,主要应用于屋面保温、墙体内、外保温,以及楼面、地面保温等。从建筑节能工程实践来看,设计是保证工程质量的第一关,也是关键所在。往往由于设计时对某些节点及构造方面的疏忽,导致工程出现难以弥补的质量问题。下面主要论述节能设计中应注意的若干问题。

2.1 选材

泡沫玻璃板按干密度分成四种型号,由于配方及工艺的不同,Ⅰ型与其他型号的价格相差约50%～100%；由于建筑节能保温工程使用面广量大,在非特殊情况下,建议采用Ⅱ型或 Ⅲ型产品。尤其是屋面保温工程,选用导热系数稍大于Ⅰ型的Ⅱ型或 Ⅲ型,虽略会增加一点厚度,但可显著降低工程造价,而且其板材的抗压强度更高,有利于提高平屋面的承载能力,特别是上人屋面、种植屋面及屋顶泳池等等,较高的力学强度是提高工程质量的要素。

2.2 板材厚度的确定

泡沫玻璃板型号选定后,就可查询其导热性能和其他物理力学性能,见表1。

表1 《泡沫玻璃绝热制品(JC/T 647—2014)》中的物理性能指标

查询到导热系数后,通过相应节能软件的运算,就可以确定板材的厚度。计算时,泡沫玻璃板导热系数的修正系数可取1.05(笔者公司实测值)；浙江省《居住建筑节能设计标准(DB 33/1015—2003)》推荐值为：为1.1。蓄热系数[W/(m2·k)]：笔者公司实测值为0.67；浙江省《居住建筑节能设计标准(DB 33/1015—2003)》推荐值为0.81(修正系数与体积密度和使用环境条件有关,可酌情选用)。

笔者公司生产的板材可选厚度为25～160 mm，厚度级差一般为5 mm进制。应当说明的是，外墙外保温板的厚度不宜超过70 mm,若超过最大适用厚度,则可采用内、外复合保温方案。屋面保温对板材的选用厚度无限制。

2.3 适用建筑物高度的限制

泡沫玻璃板外墙外保温系统适用的建筑物高度,请遵循各省市颁发的相关技术规程或建设系统行政许可要求。笔者个人观点：超过60 m的建筑物不宜采用外保温系统,推荐采用墙体内保温系统,尤其是受台风影响的沿海地区。

2.4 墙体基层处理

基层墙体为混凝土墙、混凝土砌块或灰砂砖砌体墙时,须涂刷混凝土Ⅰ型界面剂(JC907),再抹找平层砂浆或直接粘贴泡沫玻璃板(墙表面平整度达到规范规定的施工要求时)。

基层墙体为加气混凝土时,砌块强度等级应不低于A7.5,其表面须涂刷混凝土Ⅱ型界面剂(JC907),再抹10 mm厚泥砂浆找平。内保温时可不设找平层。

2.5 重视节点构造

细节决定成败,这句话在工程实践中也有充分的体现。一些节能工程质量事故往往在于设计时一时的疏忽或不经意,最后造成较大的经济损失。

2.5.1 分格缝

按建筑设计规范要求设置分格缝是必须的。实际上,采用其他材料的外墙外保温系统也都必须设置分格缝, 泡沫玻璃板外墙外保温系统也不例外,目的是释放热胀冷缩所造成的应力。虽然泡沫玻璃板的膨胀系数较低,但其表层抗裂砂浆层的热膨胀系数较大。由于保温层的热阻很大,阻止了抹面砂浆层热量向墙体内的传递,故同样的气温和日照条件下,保温墙体表面的温度要高于非保温墙体的表面温度,昼夜的温差和日照温差会更大,故热胀冷缩的现象更为突出。由于抗裂砂浆在日复一日的反复热胀冷缩过程中,会引起强度相对较低的保温材料剪切变形和层裂,造成墙面裂缝和空鼓。这种情况往往发生在工程完工几个月之后。此时,脚手架已拆除,尤其是高层建筑,修复起来就十分困难,且费用较大。如果在设计时,按规范要求按一定距离设置纵、横向的分格缝,并按标准图集构造详图施工,即可避免。应当指出的是,分格缝的间距应小于非保温墙面的间距。分格缝的构造见图1。

图1 分格缝构造

2.5.2 防水设置

女儿墙顶部必须设置防水遮檐,可以采用外挑混凝土圈梁、不锈钢遮檐或玻璃板外挂遮檐等,目的是防止雨水落入保温板的粘结层和护面层,造成保温层起壳和外翘。见图2。而且，顶排保温板粘贴与圈梁底面间应留置一条30～40 mm的分格缝。由于不采取防水措施而造成不少工程质量事故,往往是因设计失误所致，教训十分深刻。

图2 女儿墙遮檐构造

3 泡沫玻璃板在屋面保温工程中的应用

泡沫玻璃板屋面保温层的构造设计应符合 《屋面工程技术规范(GB 50345—2012)》和《倒置式屋面工程技术规程(JGJ 203—2010)》的规定。泡沫玻璃板可适用于各种不同基层和形状的(平、斜)屋面保温。正置式及倒置式屋面的基本构造层次应符合以下规定：

3.1 正置式屋面工程保温系统

正置式屋面工程保温系统构造见图3。

图3 正置式平屋面保温系统构造

3.2 倒置式屋面工程保温系统

倒置式屋面工程保温系统构造见图4。

图4 倒置式平屋面保温系统构造

3.3 屋面保温简要说明

屋面保温简要说明如下：

1) 泡沫玻璃板与平屋面基层间可分别采用干铺或粘贴两种施工方法。每排保温板间应错缝排列,板缝间不座浆；板块间缝隙大于5 mm时,可用碎块或泡沫塑料条填充。

2)干铺法施工要求底面平整度好,板底坐实。屋面周边、落水口、排水沟等部位应采取找平层预留空,或事后凿低部分找平层,将最外排泡沫玻璃板、洞口保温板满粘在基层上,布胶厚度不应小于3 mm,板缝高差的平整度不应大于1.5 mm。

3)采用粘贴法施工时,粘贴面积宜为板面的40%以上,混凝土屋面既可采用专用粘结砂浆粘贴,也可用C5级以上普通建筑砂浆。在屋面周边、落水口、排水沟等部位则应采用满粘,布胶厚度、板缝高差的平整度同上。

4)保护层宜采用50 ～80 mm厚C20细石混凝土,内配φ4@200双向钢丝网片整浇,网片应在分格缝处断开；分格缝宽度宜大于30 mm,具体由工程设计确定。保护层与女儿墙之间应预留宽度为30～40 mm 伸缩缝,缝内均应填嵌泡沫塑料条和防水密封材料。

5) 倒置式在泡沫玻璃板保温层上施工细石混凝土保护层时,应在泡沫玻璃板面设置隔离层(采用塑料薄膜或防水卷材等)。

4 泡沫玻璃板外墙保温系统

4.1 泡沫玻璃板外墙外保温系统

外保温系统是建筑节能工程中最广泛采用的设计方案。根据饰面层材料的不同可分为涂料饰面型(C型)和面砖饰面型(T型)。其系统基本构造见表2。

表2 泡沫玻璃板外保温系统基本构造

具体内容可参考《泡沫玻璃板保温系统应用技术规程(DG/TJ08-2193-2016)》及相应的建筑构造图集。

关于系统性能和建筑节能工程施工工艺流程及要求,限于篇幅,不在此赘述,请参阅国家或企业的相关技术规程、图集。本文仅对该系统在建筑节能工程应用中的一些特殊要求作简要说明。

1) 泡沫玻璃板标准板面尺寸有两种：620 mm×480 mm和605 mm×460 mm,特殊板面尺寸可在订货时商定,亦可于施工时现场进行切割。

2)泡沫玻璃板、粘结砂浆和抹面抗裂砂浆应配套采用。由于泡沫玻璃板的收缩系数较小,在配套砂浆的生产中添加了补偿水泥收缩率的外加剂,使之与材料性能相匹配。所以,应选用泡沫玻璃板专用粘结砂浆和抹面抗裂砂浆,否则，会产生工程质量事故。

3)施工人员应经培训上岗,通过样板墙的示范和观看操作视频,掌握操作要领。

4)在墙面找平层完工并通过验收后才能开始泡沫玻璃板的粘贴工作。粘贴时采用双面挂浆：在墙面上抹3～4 mm的专用粘结砂浆,再用齿板抹子拉成浆条,又在泡沫玻璃板一个大面上括上1 mm左右的专用粘结砂浆,并清除板侧面的流浆,然后将板材平稳地按压在已挂浆的墙面上,并使之与邻板保持平整；上下板间错缝排布。阴阳角板缝应交叉衔接。分格缝处应预留相应的距离(按设计要求)。

5)粘贴工序完成后,应进行平整度检查,要求小于1.5 mm。按气温不同,养护7～15 d,使保温板粘接强度达到护面层施工要求。

6)抹面抗裂砂浆的施工：在保温板墙面抹2～3 mm 抗裂砂浆,然后铺贴玻璃纤维网布,用木抹子轻压网布,使砂浆挤出网格。两排网布的搭接宽度为100 mm；门窗及管线洞口按标准图集要求进行加固。分格缝按标准图要求精心施工。

当第一道抗裂砂浆固化后(夏天4 h,气温10～20 ℃约8～16 h),即可按设计要求排布锚栓位置,并钻锚钉孔；然后塞入塑料锚栓，打入锚钉。最后抹第二道抗裂砂浆,要盖住网布及锚栓,一般厚度应不小于3 mm，面砖饰面应不小于4～5 mm。分格缝侧面抹2～3 mm第二道抗裂砂浆。

7) 应做好抹面抗裂砂浆层的后期养护和保护工作,晴天应适时喷水养护。达到设计强度后再进行饰面层施工。

4.2 泡沫玻璃板外墙内保温系统

泡沫玻璃板墙体内保温系统特别适用于夏热冬冷和夏热冬暖地区,对降低空调能耗特别明显。当墙面平整度≤4 mm时,可不做水泥砂浆找平层,直接用粘结砂浆铺贴泡沫玻璃板；当层高小于6 m时,可不用网布加固。泡沫玻璃板粘贴并达到粘结强度后,可用石膏粉刷砂浆抹面,厚度10～12 mm。石膏砂浆的吸湿性能优于水泥砂浆,因而提高了居住舒适性,同时降低了造价,提高了保温性能。当然,也可采用抗裂砂浆抹面。

5 结 语

泡沫玻璃板是一种性能稳定的硬质保温板材,能保障建筑物的节能降耗效果旷日持久；考虑到使用寿命等因素,其综合造价较低,且极大地提高了建筑物的防火等级。只要我们精心设计、精心施工,建筑节能工程的质量是十分可靠的。

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

ZHANGXintian

2017-01-18

张欣田(1940—),男,浙江嘉兴人, 高级工程师,从事建筑工程材料研究工作。

TU55+1

B

1008-3707(2017)06-0043-04