新材料在建築節能中的應用及質量問題探析
摘要:建築節能工程中的新材料、新技術、新工藝,給建築施工技術創新帶來了深刻的影響,文章主要對建築新材料在節能工程應用中常見的質量問題從理論上進行了研析,並提出應對方法。
關鍵詞:新材料;新技術;新工藝;建築節能
隨著科學技術的飛速發展,我國的建築施工技術水平也相應得到了較大提高。當前的建築市場競爭激烈,要想開拓市場站穩腳跟,謀求更大的發展,就必須依靠科技創新來增強企業實力,保證施工的關鍵技術、材料、工藝、裝置緊跟國際發展趨勢,與行業先進水平同步,靠增加科技含量來提高工程質量,降低生產成本,創造最佳效益。
建築物的能耗主要是由構成建築物的圍護結構材料和建築物內的用能裝置影響,由於建築節能的要求,這兩方面的施工技術都發生了深刻變化。在圍護結構中牆體變成了保溫牆體,屋面變成了保溫隔熱屋面,門窗和幕牆不僅有保溫隔熱要求而且部分還增加了遮陽系統,樓地面增加了保溫或採暖製冷系統:不僅要提高裝置的效率,而且逐步發展可再生能源和新型能源。因此,相應的施工技術也應與時俱進。
1節能牆體對施工新技術的要求
1.1保溫牆體多為無機與有機材料的複合
我國傳統圍護結構牆多為無機材料組成,如磚石砌體、混凝土、水泥砂漿等,如今為了節能保溫的需要,引入了大量有機保溫材料如模塑聚苯乙烯泡沫板、擠塑聚苯乙烯泡沫板、硬泡聚氨酯等,因為這些有機保溫材料的保溫效能要比傳統牆體材料的保溫效能強,所以有機保溫材料在建築圍護結構節能中廣泛應用,形成了一種無機與有機材料複合牆體,這樣就對施工工藝提出了新的要求。典型的保溫牆體,是有機與無機材料相間複合而成,而這種牆體除了傳統的承重、隔聲要求外,還增加了保溫隔熱的要求。要求無機材料和有機材料組合成一個整體,在自然環境中能共同作用,因此對組成牆體的材料效能及施工工藝有了新的要求,如抹灰再不是傳統意義上的水泥砂漿抹灰,膩子也不是普通外牆膩子,塗料也不同於水泥砂漿外牆,貼面磚也不是貼於傳統牆面上,施工工藝產生了深刻的變化。
1.2保溫牆面的抗裂性比傳統牆體要求高
從材料學和結構學看,傳統無機材料牆面出現裂縫是常見的和允許的,只要不影響結構安全,而節能保溫工程的要求較高。一是無機材料和有機材料組成的複合牆體容易產生裂縫;二是外保溫系統的外飾面和防護層使用環境較惡劣;三是材料的導熱係數和溼度影響其保溫效能。防裂性是牆體保溫工程要解決的關鍵技術之一,因為一旦保溫層、抗裂防護層發生開裂,牆體保溫效能就會發生很大改變,非但滿足不了節能要求,甚至還會危及牆體的安全。
根據工程實踐和統計資料顯示,變形裂縫特別是溫度變形裂縫或者是由變形和外力共同作用產生的牆體裂縫幾乎佔全部可遇裂縫的80 %以上,由於衝擊、風壓、地震力等外力引起的機械破壞比重小,因此,控制裂縫關鍵是應控制在約束條件下約束體和被約束體都可產生一定程度的變形材料的變形量不超過材料本身的極限變形。這與拉應力不超過當時抗拉強度的結論是統一的。
影響抗裂的因素很多,由抹面砂漿與增強網構成的抗裂防護層對整個系統的抗裂效能起著較關鍵的作用。抹面砂漿的柔韌極限拉伸變形應大於最不利情況下的自身變形幹縮變形、化學變形、溼度變形、溫度變形及基層變形之和,從而保證抗裂防護層抗裂性要求。複合在抹面砂漿中的增強網如玻纖網格布,一方面能夠有效地增加抗裂防護層的拉伸強度,另一方面由於能有效分散應力,可以將原本可能產生的較寬裂縫有害裂縫分散成許多較細裂縫無害裂縫,從而形成其抗裂作用。表面塗塑材質及塗塑量對玻纖網格布的早期耐鹼性具有較重要的意義,而玻纖品種對長期耐鹼性具有決定意義。
特別強調現場配製的普通水泥砂漿抹在保溫層上不容易解決抗裂問題。水泥砂漿的收縮相當大,與保溫材料組合在一起工作。由於它們各自的收縮膨脹效能不同,在交介面上容易產生裂縫。因此,傳統意義上的水泥砂漿抹灰在有機保溫材料上很容易產生裂縫,無法起到保護保溫材料不受潮的作用。
2門窗、透明幕牆及遮陽系統施工
透明圍護結構的保溫隔熱,除提高玻璃和框扇本身的熱工效能和保證中空玻璃的密閉性之外,還與玻璃和邊框接縫,以及框扇搭接縫的嚴密程度有密切的關係。只有各部分接縫足夠嚴密,才能保證儘量減少空氣的滲透,而空氣滲透是能量損失的重要途徑之一。
施工中提高氣密性一般是採用各種密封條或密封膠來解決。各種門窗的密封膠條種類繁多,應與型窗的設計合理結合。最理想是設計型窗或幕牆時,同時設計配套的密封條,必要時需多道密封。而且必須選用彈性好、耐老化的材料,一般以三元乙丙和氯丁橡膠為宜,劣質的密封條將過早老化失效,會給使用者帶來極大的不便和經濟上的損失。玻璃的鑲嵌除採用密封壓條外,往往採用玻璃膠或兩者相結合使用。玻璃幕牆,尤其是隱框玻璃幕牆,更多采用矽酮結構膠,但應特別注意密封膠與玻璃以及所接觸配套材料的相容性,否則將導致密封失敗,甚至產生嚴重的安全隱患。
除窗和幕牆本身的密閉之外,不可忽視窗和牆體接觸部位的密封與防水,長期以來,在居住建築中,一直採用水泥砂漿來堵塞窗框與牆體接縫的做法是錯誤的,砂漿的幹縮,必然造成縫隙的空氣滲透。尤其是水泥砂漿遇水鹼性將對鋁合金框材產生腐蝕作用,加速窗戶的損壞。正確的方法應該是在框與牆接觸的縫隙中填入高效的保溫材料例如發泡聚氨酯等,然後再在窗戶的兩邊與牆的交界處,用密封膠封閉,防止雨水侵入。戶門和陽臺門應選用填充聚苯板或岩棉板的門,並與防火、防水要求相結合。
提高門窗及幕牆結構與圍護結構的一體化節能技術水平,改善牆體總體節能效果。重點解決門窗、幕牆錨固及填充技術和利用太陽能、空氣動力節能技術。大型公共建築新近出現一種稱之為“雙層皮”的幕牆結構形式,即在外窗或幕牆外面再設一層玻璃幕牆,一般是外層為單玻,內層為中空玻璃,兩層間的距離20 cm～60
cm不等。每層樓內,外層玻璃的上、下端均設有可調節的通風口。冬季有陽光照射時,可以開啟外層幕牆下端和內層窗上端的通風口,使兩層玻璃之間被陽光加熱的空氣進入室內,減少採暖能耗。而夏日則可將外層上、下端的通風口都開啟,使兩層牆之間的空氣層,在陽光照射下形成很好的向上流通的氣流,把熱空氣散發掉,降低內層窗外表面的溫度,從而減少室內的降溫空調負荷。如果在雙層幕牆之間加設可調節的遮陽百葉,其增加舒適度和節能效果就更加顯著了。
3結束語
總之,建築節能工程施工中採用了大量新材料、新技術、新工藝,這給建築施工技術創新帶來深刻的影響。以上僅對外牆外保溫、新型節能門窗等新技術應用例證,從中已經看到施工技術與傳統施工技術的不同,本人認為建築節能工程的實施將帶來建築圍護結構施工的巨大變化,部分施工工藝及標準隨之也應做適當改變。
近年來,建築工程領域不斷出現的新技術和新工藝給傳統的建築施工技術帶來了較大的衝擊,這一系列新技術的出現,不但解決了過去傳統施工技術無法實現的技術瓶頸,推廣和引導了新的施工裝置和施工工藝的出現,而且新的施工技術使得施工效率得到了空前的提高。隨著社會的不斷髮展進步,將會出現更多的新技術、新裝置和新材料,要勇於創新,大膽應用,並結合現代化科學管理,在建設工程施工生產中不斷取得好成績。同時,為不斷推進建築業技術進步,加大建築業推廣先進適用新技術的力度,對建築業新技術內容也應加以調整和補充,不斷適應新的生產力發展要求,實現企業的可持續發展。
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