一、外保溫系統(tǒng)簡介
系統(tǒng)由超薄石材、保溫層、界面層、粘結(jié)砂漿、機(jī)械連接件組成。根據(jù)設(shè)計(jì)院設(shè)計(jì)計(jì)算，本系統(tǒng)聚氨酯保溫材料的厚度為3.5cm，卡拉麥里金（新疆花崗巖）石材厚度為8mm。長運(yùn)大廈采用酚醛樹脂保溫材料，目前聚氨酯（酚醛樹脂）復(fù)合板材在歐美廣泛應(yīng)用于住宅和商業(yè)建筑墻體，這種復(fù)合板材可根據(jù)客戶需求制成任意規(guī)格，不需框架，能實(shí)現(xiàn)構(gòu)件生產(chǎn)工廠化、標(biāo)準(zhǔn)化、技術(shù)系統(tǒng)化，建設(shè)速度快，保溫性能好，代表了外墻面裝飾與保溫系統(tǒng)的發(fā)展方向，是今后建筑保溫發(fā)展的大趨勢。
二、外保溫系統(tǒng)技術(shù)做法及改進(jìn)措施
依據(jù)：本系統(tǒng)主要依據(jù)為09系列山東省建筑標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)圖集L09JT22《WQ超薄石材復(fù)合保溫板墻體構(gòu)造及裝飾做法》。
超薄石材復(fù)合保溫系統(tǒng)是在工廠將硬泡聚氨酯與超薄石材、界面層復(fù)合成裝飾保溫一體化的板材，在工程現(xiàn)場通過粘掛結(jié)合、以粘為主的方式將超薄石材復(fù)合保溫板固定于建筑外墻，通常采用點(diǎn)框粘結(jié)法施工，每塊板涂抹膠粘劑的面積與板面積之比不小于50%。
900mm×600mm及以下規(guī)格尺寸時(shí)，點(diǎn)框粘法按圖集L09JT22執(zhí)行。工程現(xiàn)場1200mm×600mm規(guī)格板材做法為：
沿板周邊用不銹鋼抹子涂抹配制好的膠粘劑帶（膠寬50mm，厚10mm），然后在板面中間部位均勻布置10個(gè)粘結(jié)點(diǎn)，每點(diǎn)直徑不小于160mm，膠厚10mm，中心距200mm。
做法如下圖所示：
改進(jìn)措施：
1、掛件及固定件型式
圖集原做法為如下：
圖集做法采用1mm厚度鍍鋅鋼板套絲連接加固上下兩層復(fù)合板，不僅連接螺釘只能單向調(diào)節(jié)，實(shí)際施工難度較大，更重要的是采用這種連接方式存在應(yīng)力徐變后受力逐層傳遞問題，這樣不僅起不到相應(yīng)的加固作用，反而自上而下傳遞的力量還會(huì)對(duì)其他掛件產(chǎn)生額外的荷載負(fù)擔(dān)，墻體稍微發(fā)生位移或震動(dòng)，就會(huì)對(duì)安全產(chǎn)生極大隱患；另外，只靠1mm厚度上的幾道套絲進(jìn)行固定連接，在可行性及安全性等方面也難以給予保證。
變更后的連接件使每一塊復(fù)合板成為一個(gè)獨(dú)立的受力體，各板塊相互之間沒有剛性連接，安裝方便，安全性高。連接件采用≧3㎜厚鋁型件。
2、掛件與超薄板連接方式
圖集原做法為如下：
現(xiàn)做法改為：一塊板至少由3套挑件及3套掛件共6套連接件獨(dú)立連接，單獨(dú)受力。
3、錨固件拉拔試驗(yàn)
圖集規(guī)定如下：錨栓的有效錨固深度在混凝土墻中不小于25mm，在砌體墻中不小于50mm。單個(gè)錨栓抗拉承載力標(biāo)準(zhǔn)值在C25混凝土墻體上不小于0.8 KN，在砌體墻上不小于0.3 KN，且應(yīng)進(jìn)行拉拔力現(xiàn)場試驗(yàn)。改進(jìn)后的錨栓埋進(jìn)深度65㎜。
根據(jù)圖集要求，委托有關(guān)工程檢測部門進(jìn)行現(xiàn)場拉拔檢測，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下：
表1 錨固件在加氣混凝土砌塊墻中的拉拔值
表2 錨固件在混凝土墻中的拉拔值
以上數(shù)據(jù)表明，錨栓的拉力是合格的。結(jié)合試驗(yàn)數(shù)據(jù)，現(xiàn)場施工選用該種錨固件應(yīng)保證進(jìn)墻深度不小于65mm（加長錨栓）。
4、超高措施
圖集設(shè)計(jì)說明中規(guī)定“該圖集最大使用高度不超過40m。超高使用時(shí)，應(yīng)采取有效措施確保系統(tǒng)安全可靠”。
高度超過36m以上時(shí)，1200*600板型錨固件不少于8組，900*600板型錨固件不少于6組，其他板型應(yīng)適當(dāng)增加。板的粘貼方法改為條粘粘貼法。窗口處石材采用錨固栓連接固定及粘貼。
5、超大規(guī)格石材
圖集規(guī)定“石材的主規(guī)格為900mm×600mm，厚度為5mm-8mm”，對(duì)于次要規(guī)格的超大石材，橫向?qū)挾让吭黾?00-400mm即加設(shè)一套挑件，另外，背部粘結(jié)砂漿不小于規(guī)定的50%粘結(jié)面積。改進(jìn)后要求增加兩套掛件。
6、加氣混凝土砌塊
盡管試驗(yàn)確定錨固件在加氣混凝土墻中的拉拔值是合格的，但鑒于加氣塊的質(zhì)地酥松、密度小、強(qiáng)度低、抗沖擊能力弱等特點(diǎn)，為更好保證系統(tǒng)的安全性，在加氣塊墻體安裝的四個(gè)連接件中至少要有兩個(gè)采取鍍鋅M6×220mm穿墻栓加固措施，安裝時(shí)以復(fù)合板為基準(zhǔn)按上下對(duì)角線位置施工。
做法如下圖所示：
三、系統(tǒng)性能優(yōu)勢
1、穩(wěn)定性能
聚氨酯系有機(jī)高分子材料，化學(xué)性能穩(wěn)定，耐腐蝕能力極強(qiáng)，在酸雨、CO2的作用下不會(huì)發(fā)生變化。改性聚氨酯抗老化強(qiáng)度的溫度范圍大，使用溫度為-50——150℃，在低溫情況下不脆裂、在高溫情況下不流淌，可正常使用，短期使用溫度可達(dá)250℃無任何損壞，是使用溫度范圍最廣的保溫材料，可應(yīng)用于包括嚴(yán)寒和高溫地區(qū)的所有地區(qū)，并且不會(huì)發(fā)生霉變、寄養(yǎng)寄生蟲。聚氨酯硬泡體在正負(fù)70℃溫度變化下，空氣潮濕度45-75%環(huán)境下尺寸變化率＜1%，其原因?yàn)闅馀輧?nèi)的CFCs氣體在這種環(huán)境下，體積不發(fā)生變化，網(wǎng)絡(luò)骨架（氣泡壁）很薄是由硬泡基料異氰酸酯固化構(gòu)成，變形可忽略不計(jì)。
酚醛泡沫素有“保溫材料之王”的美稱，屬高分子有機(jī)硬質(zhì)鋁箔泡沫產(chǎn)品，是由熱固性酚醛樹脂發(fā)泡而成。它可以現(xiàn)場澆注發(fā)泡、可模制、也可機(jī)械加工，可制成板材、管殼及各種異型產(chǎn)品。它具有輕質(zhì)、防火、遇明火不燃燒、無煙、無毒、無滴落，使用溫度圍廣（-196～+200℃），低溫環(huán)境下不收縮、不脆化的特點(diǎn)。由于酚醛泡沫閉孔率高，則導(dǎo)熱系數(shù)低（可低于0.030w/mk），隔熱性能好，并具有一定的抗水性和水蒸氣滲透性，是較好的保溫節(jié)能材料，更是暖通制冷工程理想的絕熱材料。由于酚醛具有苯環(huán)結(jié)構(gòu)，所以尺寸穩(wěn)定，變化率＜1％。且化學(xué)成分穩(wěn)定，防腐抗老化，特別是能耐有機(jī)溶液、強(qiáng)酸、弱堿腐蝕。目前以改性酚醛樹酯（PF）為代表的新一代A級(jí)防火保溫材料正深刻而迅速影響著今后保溫行業(yè)的發(fā)展方向，是國際上公認(rèn)的建筑行列中最有發(fā)展前途的一種新型保溫材料。在我國公安部2011年3月14日，公安部下發(fā)“公消【2011】65號(hào)”文件《中華人民共和國公安部關(guān)于進(jìn)一步明確民用建筑外保溫材料消防監(jiān)督管理有關(guān)要求的通知》，通知明確要求將民用建筑外保溫材料納入建設(shè)工程消防設(shè)計(jì)審核、消防驗(yàn)收和備案抽查范圍，且在新標(biāo)準(zhǔn)發(fā)布前，民用建筑外保溫材料應(yīng)采用燃燒性能為Ａ級(jí)的材料。因此，酚醛樹脂保溫材料是首選材料之一。
分析瓷磚薄抹灰外保溫系統(tǒng)掉磚現(xiàn)象的直接原因似乎是由于面磚和砂漿的重力剪切引起的，但是，即使保溫板保護(hù)砂漿、面磚粘結(jié)砂漿加上面磚的重量達(dá)到100Kg/m2，其剪切力也小于1KN/m2,相比于EPS及EPS與聚合物砂漿之間的抗剪強(qiáng)度（一般大于拉拔強(qiáng)度。根據(jù)DBJ14-035-2007-5.0.6之規(guī)定 “設(shè)計(jì)為面磚飾面時(shí)，涂膠粘結(jié)面積不得小于聚苯板面積的50%”，以及4.2.1-1“垂直于板面方向的抗拉強(qiáng)度≥0.1MPa”，即EPS與聚合物砂漿之間的抗剪強(qiáng)度抗剪強(qiáng)度至少大于 0.1MPa×50%＝0.05MPa＝50 KN/m2）還是非常小的。因此，重力不是掉瓷磚的根本原因。
以我國北方很多地區(qū)為例，按照節(jié)能65%的標(biāo)準(zhǔn)施工的薄抹灰外保溫工程，即使在秋天，保溫板的外表面也能達(dá)到65℃以上,而當(dāng)期凌晨的最低溫度可能低至10℃,日溫差能達(dá)到50℃以上；如果在中午下一場暴雨，則可能在10分鐘以內(nèi)降低到20℃以下，即10分鐘內(nèi)的溫差能達(dá)到40℃以上。實(shí)測表明，保溫板外表面、保護(hù)砂漿、面磚粘結(jié)砂漿及面磚的升降溫基本上是同步的，即面磚與其粘結(jié)砂漿的溫度變形量相差10倍，因此，在遇到大的溫差時(shí)，二者的變形量之差也是很大的，這是掉磚的直接原因之一。
另外，對(duì)于外保溫貼磚工程，從發(fā)現(xiàn)的掉磚現(xiàn)象來看，破壞部位集中在：①面磚粘結(jié)劑與面磚的粘結(jié)界面；②面磚粘結(jié)劑與底層抹灰砂漿的粘結(jié)界面；③面磚粘結(jié)劑內(nèi)部破壞；④底層抹灰砂漿破壞。其中尤以前兩者為多。
由溫差變化導(dǎo)致的熱脹冷縮即熱應(yīng)力，會(huì)引起非結(jié)構(gòu)構(gòu)造的體積變化，從而使之始終處于一種不穩(wěn)定狀態(tài)，因此，熱應(yīng)力是高層建筑外墻外保溫層主要破壞力量之一。相對(duì)于多層或平房建筑，高層建筑由于外層接受陽光照射更強(qiáng)，熱應(yīng)力更大，變形也更大。而在本保溫裝飾一體化系統(tǒng)中，改性聚氨酯（酚醛樹脂）直接發(fā)泡于飾面基材，與飾面基材是反應(yīng)性粘接，粘接牢固，并不需要中間粘結(jié)材料，這樣就減少了掉磚的中間環(huán)節(jié)。盡管PU（PF）保溫層與花崗石飾面層兩層材料的導(dǎo)熱系數(shù)相差四、五十倍，但由于ＰＵ（ＰＦ）本身具有優(yōu)良的穩(wěn)定性能，在大范圍氣溫溫度變化下材質(zhì)基本不發(fā)生變化，而花崗石石材質(zhì)地堅(jiān)韌密實(shí)、強(qiáng)度高、比重大，在氣溫條件下的尺寸變化也可忽略不計(jì)，因此由于溫度變化以及受晝夜和季節(jié)室外氣溫的影響，導(dǎo)致面層發(fā)生形變的量差也微乎其微，其過程并不遵循薄抹灰系統(tǒng)防裂技術(shù)要求的“逐層漸變釋放應(yīng)力”原理。
酚醛泡沫具有極低的導(dǎo)熱系數(shù)（0.020-0.030W/M.K），熱工性能優(yōu)越。酚醛泡沫材料由無數(shù)“封閉式發(fā)泡”，組成對(duì)于溫度所形成的熱對(duì)流現(xiàn)象有良好的阻隔，使建筑耗能降低，從而使建筑的絕熱保溫性能得到大幅度提高，節(jié)省建筑物空調(diào)系統(tǒng)的耗電量，也為建筑墻體厚度的減少擴(kuò)大建筑可利用空間創(chuàng)造了條件。更重要的是它的使用可為減緩能源緊張、節(jié)約資源利用開辟了新的途徑。
2、粘結(jié)密封性能
聚氨酯液體物料具有流動(dòng)性、滲透性，本身就是一種很好的粘結(jié)劑，它在結(jié)構(gòu)中含有極性基團(tuán)-NCO-對(duì)各種材料的粘結(jié)力極強(qiáng)，可進(jìn)入到粘接面層空隙中發(fā)泡，與基層牢固的粘合并起到密封空隙的作用，其粘結(jié)強(qiáng)度超過聚氨酯硬泡體本身的撕裂強(qiáng)度，從而使硬泡層與粘結(jié)層面成為一體，不易發(fā)生脫層。如下表：
根據(jù)上表顯示：聚氨酯直接發(fā)泡于基面上不需任何處理劑，只要基面含水率＜10%，就能有效粘結(jié)，實(shí)現(xiàn)無縫無空腔整體密封。
保溫裝飾一體化板的合成是聚氨酯液體在模具中經(jīng)高壓發(fā)泡而成，保溫層與裝飾層是機(jī)械100%無空腔連接，其粘合質(zhì)量由表觀可直接檢測出來，可確保飾面層不會(huì)因空鼓原因?qū)е率拿撀洹?/p>
酚醛樹脂抗剝離強(qiáng)度高，采用粘錨結(jié)合的固定模式，為高層建筑的外立面裝飾提供安全保障。
3、防水性能
（1）吸水率：ＰＵ泡沫吸水率低，抗水蒸汽滲透性好，泡沫孔為閉孔呈獨(dú)立狀態(tài)，互不連通，閉孔率＞95%，自結(jié)皮閉孔100%，是結(jié)構(gòu)致密的微孔泡沫塑料，與空氣接觸的表面更加致密，不易透水，屬于憎水材料。吸水率大小與密度有關(guān)，密度越大吸水率越小，保溫層完全可以阻止室內(nèi)水蒸氣向外遷移、室外濕氣向內(nèi)遷移。據(jù)試驗(yàn)：60mm（密度35kg/m3）的聚氨酯板材經(jīng)28天水中淹沒測試，其對(duì)水的吸收率為0.013v/v，聚氨酯硬泡的導(dǎo)熱系數(shù)僅增加0.0009w/m.k，基本不變。
（2）ＰＵ泡沫本身吸水率極小，再經(jīng)水壓工作條件下，可承受1000水柱24h滲透，深度＜5mm，PU既可作保溫層，又可起到防水作用。
反復(fù)凍融循環(huán)，造成面磚粘結(jié)層破壞是引起外保溫系統(tǒng)面磚脫落的又一原因。因?yàn)橥鈮Υu通常用水泥基膠粘劑貼在墻面上,只有外墻磚的背面與水泥介質(zhì)要有較好的親和性,才便于二者牢固結(jié)合,所以具有一定吸水率的外墻磚在施工單位比較受歡迎。檢查一下有瓷磚剝落現(xiàn)象的外保溫體系，會(huì)發(fā)現(xiàn)瓷磚外飾面總是處于飽水狀態(tài)。聚氨酯材料具有的優(yōu)良防水、隔汽性能，材料不含水、吸水率極低，能很好的阻斷水和水蒸氣的滲透，使墻體保持一個(gè)良好、穩(wěn)定的絕熱狀況，是目前其他保溫材料很難實(shí)現(xiàn)的，而花崗石飾面的吸水率通常小于0.5%，因此由于凍融或雨水侵蝕問題引起的面磚脫落在本系統(tǒng)中是不容易發(fā)生的。
酚醛泡沫獨(dú)特的多孔結(jié)構(gòu)和一定比例的開孔結(jié)構(gòu)，使產(chǎn)品具有良好的自呼吸功能。墻體在各種氣候條件下能夠保持水氣平衡，防止墻體積水發(fā)霉變黑等現(xiàn)象。
4、防火性能
盡管硬泡聚氨酯保溫層處于外墻外側(cè)，防火處理仍不容忽視。與聚苯乙烯板材的化學(xué)穩(wěn)定性較差不同，雖然聚苯板具有一定的阻燃性，但溫度80℃以上時(shí)嚴(yán)重收縮變形，遇火便流淌滴落。聚氨酯在添加阻燃劑后具有優(yōu)異的阻燃性能，遇火時(shí)在表面生成炭化結(jié)焦層，有效防止火勢蔓延，燃燒等級(jí)達(dá)到B2級(jí)，經(jīng)進(jìn)一步處理后還可達(dá)到B1級(jí)。外保溫著火幾乎全部都是在施工過程中，聚氨酯本身離火自熄，且該板兩面為無機(jī)材料，施工過程中可有效避免火災(zāi)。
酚醛樹脂不燃A級(jí)，氧指數(shù)高達(dá)42%（一般26%）。在高溫下不熔滴、不軟化、表面碳化。酚醛特有的分子結(jié)構(gòu)決定了不需添加任何阻燃劑就能達(dá)到最優(yōu)的防火等級(jí)，尤其是火災(zāi)時(shí)煙霧少，耐火焰穿透，可用于耐火等級(jí)3～4級(jí)的建筑。
5、抗變形性能
聚氨酯（酚醛樹脂）有較好的彈性模量，是一種柔性變形量較大的材料，它抵抗外界變形能力強(qiáng)，在外力和溫度變形、干濕變形等作用下，不易發(fā)生裂縫，能有效保證體系的穩(wěn)定性、耐久性。當(dāng)所附著的主體結(jié)構(gòu)產(chǎn)生正常變形，諸如發(fā)生收縮、徐變、膨脹等情況時(shí)，硬泡聚氨酯外保溫體系符合逐層柔性漸變，逐層釋放應(yīng)力的原則，因而不會(huì)產(chǎn)生裂縫或者脫落。
6、抗震性能
地震荷載的大小與建筑物總重量成正比關(guān)系。降低建筑物的重量，就能降低地震荷載。墻體材料的重量在建筑物的總重量中占有很大的比重，采用超薄花崗石墻體材料做墻面裝飾比厚板干掛、濕貼技術(shù)減少基體荷載 70% 以上。以魯灰為例： 20mm 厚普通板為62kg /㎡，6mm 厚的超薄板僅為18kg /㎡以下。
7、耐久性
聚氨酯硬泡的使用壽命問題，在硬泡工業(yè)化初期剛開始用作保溫絕熱材料時(shí)，尤其受到關(guān)注。經(jīng)過幾十年的實(shí)踐證明，硬泡的耐老化性是經(jīng)得住時(shí)間考驗(yàn)的。冰箱、冰柜等冷凍冷藏設(shè)備上所用的硬泡，正常運(yùn)行下自始至終都能滿足保溫隔熱的需要。在保溫領(lǐng)域，幾十年來也積累了寶貴的科學(xué)數(shù)據(jù)。為了預(yù)測硬泡的壽命，Potts·C·G等人進(jìn)行了研究，通過對(duì)幾種類型聚氨酯硬質(zhì)泡沫塑料的研究，發(fā)現(xiàn)泡沫塑料使用壽命的對(duì)數(shù)和溫度的倒數(shù)大致呈直線關(guān)系，利用實(shí)驗(yàn)結(jié)果并外推之，硬泡在130℃下可使用30年左右。在歐洲，聚氨酯硬泡保溫?zé)o論是噴涂施工還是保溫板材的施工，都已經(jīng)有30多年的時(shí)間，而且發(fā)展較快，無論是居民還是政府都已經(jīng)接受了聚氨酯保溫材料（國家聚氨酯應(yīng)用推廣小組“赴歐洲考察報(bào)告”）。
至于在使用壽命期限內(nèi)聚氨酯硬泡的導(dǎo)熱系數(shù)會(huì)增加到何種程度，Ball·G·W研究后認(rèn)為，室溫下25年以后，HCFC-141b發(fā)泡的硬泡導(dǎo)熱系數(shù)增加值小于6.7×10-3W/(m·K),可見在使用壽命25年范圍內(nèi)聚氨酯硬泡自始至終能保持良好的保溫性能（陳全良、黃振利“聚氨酯硬泡噴涂外墻外保溫系統(tǒng)研究”）。
酚醛樹脂耐候性及化學(xué)穩(wěn)定性好可抵抗大多數(shù)化學(xué)溶劑，對(duì)于酸性和堿性有良好的抵抗性；酚醛泡沫使用溫度范圍-250℃－+180℃，尺寸安定型好，抗老化佳，使用壽命長。
