外保温技术理论与应用PDF电子书下载

1 概述 1

1.1 外墙外保温技术的发展 1

1.1.1 我国建筑能耗的现状 1

1.1.2 国外外墙外保温技术的发展 1

1.1.3 国内外墙外保温技术的发展 2

1.2 我国建筑节能标准化概况 3

1.2.1 建筑节能设计标准 3

1.2.2 建筑节能工程建设标准 4

1.2.3 建筑节能产品标准 4

1.2.3.1 《膨胀聚苯板薄抹灰外墙外保温系统》 4

1.2.3.2 《胶粉聚苯颗粒外墙外保温系统》 6

1.2.3.3 《现浇混凝土复合膨胀聚苯板外墙外保温技术要求》 6

1.3 国内外墙外保温技术理论研究 6

1.3.1 外墙外保温技术理论的基本点 6

1.3.2 外保温技术理论研究的进展 7

2 保温外墙体的温度场理论研究 8

2.1 保温外墙体的温度场数值模拟 8

2.1.1 保温外墙体温度场计算模型 8

2.1.1.1 热传导方程 8

2.1.1.2 初始条件和边界条件 9

2.1.2 有限差分法求解保温外墙体的一维热传导方程 9

2.1.2.1 外墙体内表面的对流换热边界条件 10

2.1.2.2 外墙体外表面的对流换热边界条件 10

2.1.2.3 太阳辐射热环境的数值模拟 10

2.1.2.4 保温外墙体温度场计算的有限差分方程 13

2.1.3 温度场计算结果及分析 14

2.1.3.1 计算的墙体保温形式 14

2.1.3.2 室内外空气温度 14

2.1.3.3 初始条件及加载时间 15

2.1.3.4 材料参数 15

2.1.3.5 计算结果与分析 16

2.1.4 小结 28

2.2 保温墙体的温度应力计算 29

2.2.1 保温墙体温度应力计算模型 29

2.2.1.1 墙体的温度应力模型 29

2.2.1.2 复合墙体的温度应力模型 31

2.2.1.3 材料参数 32

2.2.2 保温墙体温度应力计算结果及分析 33

2.2.2.1 胶粉聚苯颗粒涂料饰面外保温墙体 34

2.2.2.2 胶粉聚苯颗粒面砖饰面外保温墙体 37

2.2.2.3 胶粉聚苯颗粒涂料饰面内保温墙体 40

2.2.2.4 胶粉聚苯颗粒面砖饰面内保温墙体 44

2.2.2.5 加气混凝土自保温墙体 46

2.2.2.6 混凝土岩棉夹芯保温墙体 50

2.2.3 小结 52

2.3 ANSYS软件模拟外墙外保温系统的温度场和温度应力 52

2.3.1 ANSYS软件温度场和温度应力计算原理 52

2.3.1.1 ANSYS软件模拟温度场 53

2.3.1.2 ANSYS软件模拟温度应力 54

2.3.2 温度场和温度应力计算实例 55

2.3.2.1 计算模型 56

2.3.2.2 温度场计算结果分析 57

2.3.2.3 温度应力计算结果分析 58

2.3.2.4 温度变形 59

2.3.3 小结 59

2.4 总结 60

3 保温外墙体防水透气性能研究 61

3.1 湿迁移的基本原理 62

3.1.1 液态水在多孔材料中的流动 63

3.1.2 水蒸气在多孔材料中的迁移 63

3.2 建筑墙体的防潮 64

3.2.1 水蒸气渗透 64

3.2.2 空气温湿度 66

3.2.2.1 相对湿度和露点温度 66

3.2.2.2 湿球温度、空气温湿图 66

3.2.2.3 室内空气湿度 67

3.2.3 内部冷凝和冷凝量的检验 67

3.2.3.1 冷凝判别 67

3.2.3.2 冷凝强度计算 67

3.2.3.3 采暖期累计凝结量估算 68

3.2.4 建筑墙体内表面冷凝及防止措施 68

3.2.5 不同保温层位置的设置对墙体水蒸气渗透的影响 69

3.2.5.1 外墙外保温冷凝分析 70

3.2.5.2 外墙内保温冷凝分析 71

3.2.5.3 外墙夹芯保温冷凝分析 72

3.2.5.4 外墙自保温冷凝分析 73

3.2.5.5 四种保温构造冷凝结果的对比分析 73

3.2.6 外保温系统露点位置分析 73

3.3 外保温系统的防水性和透气性 75

3.3.1 Kuenzel外墙保护理论 75

3.3.2 材料吸水性能 75

3.3.3 材料憎水性能 75

3.3.4 材料透气性能 76

3.3.5 外保温系统防水和透气性能 76

3.3.6 外保温系统的防水性和透气性设计原则 77

3.4 外保温系统防水屏障和水蒸气迁移扩散构造 78

3.4.1 高分子弹性底涂层 78

3.4.1.1 涂膜防水透气的基本原理 79

3.4.1.2 影响涂层透气性的因素 79

3.4.2 水分散构造层 80

3.5 总结 82

4 外保温系统耐候性能研究 83

4.1 试验简介 83

4.1.1 试验目的 83

4.1.2 试验设备 83

4.1.3 试验方法 84

4.2 耐候墙体温度场的数值模拟 84

4.2.1 耐候性试验环境状态模拟 84

4.2.2 模拟计算结果与分析 85

4.2.3 小结 92

4.3 试验案例分析 92

4.3.1 概述 92

4.3.2 聚氨酯外保温系统耐候性试验分析报告 94

4.3.2.1 试验目的 94

4.3.2.2 系统构造及材料选择 94

4.3.2.3 耐候性试验记录与分析 95

4.3.2.4 小结 101

4.3.3 挤塑聚苯板（XPS板）外保温系统耐候性试验分析报告 102

4.3.3.1 试验目的 102

4.3.3.2 系统构造及材料选择 102

4.3.3.3 耐候性试验记录与分析 102

4.3.3.4 小结 106

4.3.4 EPS板、XPS板、聚氨酯外保温系统耐候性试验情况对比分析 107

4.3.4.1 试验目的 107

4.3.4.2 系统构造及试验结果 107

4.3.4.3 试验结果分析 108

4.3.4.4 小结 110

5 外保温系统防火性能研究 111

5.1 外保温系统防火安全性分析 111

5.1.1 外保温材料应用的现状 111

5.1.1.1 岩棉、矿棉类不燃材料的燃烧特性 112

5.1.1.2 胶粉聚苯颗粒浆料的燃烧特性 112

5.1.1.3 有机保温材料的燃烧特性 112

5.1.1.4 国内外应用现状 112

5.1.2 外保温系统火灾事故分析 113

5.1.3 解决外保温系统防火问题的思路 113

5.1.4 影响外保温系统防火安全性的关键要素 114

5.1.5 外保温系统防火研究的重点 116

5.2 外保温材料和系统防火试验 116

5.2.1 锥形量热计试验 116

5.2.1.1 锥形量热计试验原理 116

5.2.1.2 试验对比一 118

5.2.1.3 试验对比二 120

5.2.1.4 小结 123

5.2.2 燃烧竖炉试验 123

5.2.2.1 试验原理 123

5.2.2.2 试验结果 124

5.2.2.3 小结 130

5.3 外保温系统大尺寸模型火试验 130

5.3.1 防火试验方法简介 130

5.3.1.1 UL 1040墙角火试验 130

5.3.1.2 BS 8414-1窗口火试验 131

5.3.2 窗口火试验 133

5.3.2.1 试验汇总 133

5.3.2.2 试验结果分析 139

5.3.2.3 小结 140

5.3.3 墙角火试验 142

5.3.4 小结 144

5.4 外保温系统防火等级划分及适用建筑高度研究 144

5.4.1 防火分级重点考虑的因素 144

5.4.1.1 保温材料燃烧性能等级 144

5.4.1.2 保温系统热释放速率 144

5.4.1.3 保温系统火焰传播性 144

5.4.2 系统防火等级划分及适用建筑高度研究 145

5.4.2.1 防火等级划分的依据 145

5.4.2.2 防火分级试验方法及指标 145

5.4.3 系统对火反应性能及适用建筑高度研究 146

5.4.4 外保温系统防火构造和适用高度 147

5.4.4.1 采用有机保温材料的薄抹灰外保温系统 147

5.4.4.2 保温浆料外保温系统及其他外保温系统 147

5.4.4.3 《建筑设计防火规范》 148

6 风荷载对外保温系统的影响 149

6.1 正负风压产生的原因 149

6.2 与风压有关的因素 150

6.3 被风吹落的外保温工程案例 151

6.4 负风压计算与外保温系统抗风压安全性 152

6.4.1 负风压计算及系统抗风压安全系数 152

6.4.2 连通空腔 152

6.4.3 粘结面积与安全系数 152

6.4.4 合理的构造 153

6.5 风荷载下岩棉外保温系统的安全性 154

6.5.1 负风压荷载标准值计算方法 154

6.5.2 岩棉板固定方式 155

6.5.3 岩棉带固定方式 157

6.5.4 增强竖丝岩棉复合板固定方式 157

6.6 总结 158

7 外保温系统抗震性能研究 159

7.1 外保温系统抗震要求 159

7.1.1 外保温系统的抗震 159

7.1.2 外墙外保温系统抗震的基本要求 159

7.2 外保温系统抗震计算 159

7.2.1 外保温系统水平地震作用计算方法 160

7.2.2 外保温系统抗震计算实例 160

7.3 外保温系统抗震试验 161

7.3.1 振动台试验 161

7.3.1.1 试验原理 161

7.3.1.2 试验装置 162

7.3.1.3 测点布置 162

7.3.1.4 试验步骤 162

7.3.1.5 试验数据 162

7.3.1.6 试验报告 162

7.3.2 拟静力试验 163

7.3.2.1 试验原理 163

7.3.2.2 试验装置 163

7.3.2.3 测点布置 163

7.3.2.4 试验步骤 163

7.3.2.5 试验数据 163

7.3.2.6 试验报告 164

7.4 外保温系统抗震试验实例 164

7.4.1 胶粉聚苯颗粒贴砌模塑聚苯板外保温贴瓷砖系统振动台试验 164

7.4.1.1 试验目的 164

7.4.1.2 试验试件 164

7.4.1.3 试验结果及分析 166

7.4.2 外保温复合聚苯颗粒自保温墙体拟静力试验 167

7.4.2.1 试验目的 167

7.4.2.2 试验试件 167

7.4.2.3 试验结果与分析 168

8 外保温粘贴面砖的安全性 170

8.1 外保温系统粘贴面砖现状 170

8.1.1 外保温系统粘贴面砖的相关规定 170

8.1.2 外保温粘贴面砖的质量问题 170

8.1.3 外保温粘贴面砖的研究内容 171

8.2 粘贴面砖系统安全性的研究 171

8.2.1 自重产生的剪力和拉力计算模型 171

8.2.2 系统构造及材料参数 171

8.2.3 力学模型 172

8.2.4 计算结果 172

8.2.5 系统抗自重安全系数 173

8.3 粘贴面砖系统增强构造的研究 173

8.3.1 采用增强构造的必要性 173

8.3.1.1 单层玻纤网格布 173

8.3.1.2 双层玻纤网格布 175

8.3.1.3 镀锌电焊网 176

8.3.1.4 锚固件 179

8.4 粘贴面砖系统相关材料的研究 179

8.4.1 抗裂砂浆 180

8.4.1.1 性能指标 180

8.4.1.2 抗裂砂浆的厚度 180

8.4.2 面砖粘结砂浆 180

8.4.2.1 性能指标 180

8.4.2.2 聚灰比对粘结砂浆柔韧性的影响 181

8.4.2.3 养护条件对粘结性能的影响 182

8.4.2.4 可使用时间对粘结性能的影响 182

8.4.2.5 面砖吸水率对粘结砂浆的粘结性能影响 182

8.4.3 勾缝料 183

8.4.3.1 性能指标 183

8.4.3.2 聚灰比对面砖勾缝料的柔韧性的影响 183

8.4.4 面砖 184

8.4.5 外保温粘贴面砖系统性能要求 184

8.5 外保温粘贴面砖系统的施工与工程实例 185

8.5.1 工艺流程 185

8.5.1.1 玻纤网格布增强粘贴面砖的工艺流程 185

8.5.1.2 钢丝网增强粘贴面砖的工艺流程 185

8.5.2 施工要点 185

8.5.2.1 玻纤网增强粘贴面砖抹面层施工要点 185

8.5.2.2 钢丝网粘贴面砖抹面层施工要点 185

8.5.2.3 粘贴面砖 186

8.5.2.4 面砖勾缝 186

8.5.3 工程实例 186

8.5.3.1 北京滨都苑 186

8.5.3.2 北京永泰花园小区 186

8.5.3.3 青岛鲁信长春花园 187

8.6 总结 187

9 胶粉聚苯颗粒复合型外保温技术研究与应用 188

9.1 胶粉聚苯颗粒保温系统材料的发展与研究 188

9.1.1 胶粉聚苯颗粒浆料的发展 188

9.1.1.1 胶粉聚苯颗粒浆料在国外的发展 188

9.1.1.2 胶粉聚苯颗粒浆料在中国的深入发展 188

9.1.2 外墙外保温技术理念 190

9.1.2.1 外墙外保温优于外墙内保温 190

9.1.2.2 外保温应采用“逐层渐变、柔性释放应力”的抗裂技术路线 190

9.1.2.3 外保温应采用无空腔的构造设计 192

9.1.3 胶粉聚苯颗粒浆料研究 192

9.1.3.1 EPS颗粒形貌和级配对导热系数的影响 192

9.1.3.2 表观密度与压缩强度、导热系数的对应关系 192

9.1.3.3 粘结性能 194

9.1.3.4 耐久性能 194

9.1.3.5 抗裂性能 196

9.1.3.6 防火性能 197

9.1.3.7 隔热性能 197

9.1.3.8 水对浆料性能的影响 198

9.1.3.9 胶粉聚苯颗粒浆料研究总结 200

9.1.4 抗裂防护层研究 200

9.1.4.1 抗裂砂浆的研究 200

9.1.4.2 耐碱玻纤网研究 202

9.1.4.3 高分子弹性底涂的研究 205

9.1.4.4 柔性耐水腻子的研究 206

9.2 保温板性能的分析研究 208

9.2.1 保温板的基本性能分析 208

9.2.2 保温板的变形研究 211

9.2.2.1 保温板在短时间内高温环境下的变形 211

9.2.2.2 保温板长期受热变形研究 212

9.2.2.3 保温板的热膨胀系数测定 213

9.2.3 保温系统变形和应力研究 214

9.2.3.1 上墙后保温板材的变形 214

9.2.3.2 保温板与砂浆之间的应力 214

9.2.3.3 过渡层对保温板变形的影响 216

9.2.4 结论 218

9.3 胶粉聚苯颗粒复合型外墙外保温技术工程应用指南 219

9.3.1 基本规定 219

9.3.2 性能要求 219

9.3.2.1 系统 219

9.3.2.2 组成材料 220

9.3.3 系统构造 226

9.3.3.1 基本规定 226

9.3.3.2 保温浆料系统 227

9.3.3.3 贴砌聚苯板系统 228

9.3.3.4 现浇混凝土无网聚苯板系统 230

9.3.3.5 现浇混凝土有网聚苯板系统 231

9.3.3.6 喷涂聚氨酯系统 232

9.3.3.7 锚固岩棉板系统 234

9.3.3.8 贴砌增强竖丝岩棉复合板系统 235

9.3.3.9 粘贴保温板系统 236

9.3.4 工程设计 237

9.3.5 工程施工 237

9.3.5.1 一般规定 237

9.3.5.2 保温浆料系统施工要点 238

9.3.5.3 贴砌聚苯板系统施工要点 240

9.3.5.4 现浇混凝土无网聚苯板系统施工要点 241

9.3.5.5 现浇混凝土有网聚苯板系统施工要点 242

9.3.5.6 喷涂聚氨酯系统施工要点 244

9.3.5.7 锚固岩棉板系统施工要点 245

9.3.5.8 贴砌增强竖丝岩棉复合板系统施工要点 246

9.3.5.9 粘贴保温板系统施工要点 247

9.3.6 施工质量验收 248

9.3.6.1 一般规定 248

9.3.6.2 主控项目 249

9.3.6.3 一般项目 249

9.4 总结 250

10 外保温系统资源综合利用 252

10.1 概述 252

10.2 资源综合利用评价 252

10.2.1 外保温系统及组成材料固体废弃物含量 252

10.2.2 外保温系统及组成材料生产能耗量和废物排放量 253

10.3 固体废弃物综合利用 253

10.3.1 固体废弃物在保温材料中的综合利用 253

10.3.1.1 废聚苯乙烯泡沫塑料 253

10.3.1.2 废聚酯塑料瓶 254

10.3.1.3 废聚氨酯 255

10.3.2 固体废弃物在砂浆产品中的综合利用 256

10.3.2.1 粉煤灰 256

10.3.2.2 尾矿砂 258

10.3.2.3 废纸纤维 261

10.3.2.4 废橡胶颗粒 261

10.3.2.5 砂浆产品中固体废弃物含量 262

10.3.3 外保温系统固体废弃物综合利用 262

10.3.4 综合评价 263

10.4 保温材料生产能耗和环境污染分析 263

10.4.1 模塑聚苯板 263

10.4.2 挤塑聚苯板 265

10.4.3 聚氨酯 266

10.4.4 酚醛保温板 267

10.4.5 无机保温砂浆 268

10.4.6 胶粉聚苯颗粒保温浆料 269

10.4.7 岩棉 269

10.4.8 综合评价 270

10.5 资源综合利用发展前景 271

11 外保温工程质量案例分析 272

11.1 模塑聚苯板外保温工程 272

11.1.1 EPS板脱落的案例 272

11.1.2 EPS板脱落的原因 272

11.1.2.1 风压破坏 273

11.1.2.2 连通空腔 274

11.1.3 防止EPS板脱落的措施 274

11.1.3.1 闭合小空腔构造 274

11.1.3.2 无空腔构造 275

11.2 挤塑聚苯板外保温工程 276

11.2.1 XPS板外保温质量问题案例 276

11.2.2 XPS板薄抹灰系统开裂起鼓原因分析 277

11.2.2.1 XPS板应变剧烈 277

11.2.2.2 XPS板温差变形明显 277

11.2.2.3 XPS板透气性差 278

11.2.2.4 风压影响 279

11.2.2.5 结露影响 279

11.2.2.6 XPS板的尺寸影响 279

11.2.3 XPS板应用中存在问题的处理方法 280

11.3 现浇混凝土模塑聚苯板外保温工程 281

11.3.1 质量问题案例 281

11.3.1.1 现浇混凝土无网EPS板外保温系统 281

11.3.1.2 现浇混凝土网架EPS板外保温系统 282

11.3.2 质量问题原因分析 283

11.3.2.1 现浇混凝土无网EPS板外保温系统 283

11.3.2.2 现浇混凝土网架EPS板外保温系统 283

11.3.3 解决方案 284

11.3.3.1 现浇混凝土无网EPS板外保温系统 284

11.3.3.2 现浇混凝土网架EPS板外保温系统 284

11.3.4 结语 286

11.4 聚氨酯复合板外保温工程 287

11.4.1 聚氨酯复合板尺寸稳定性研究 287

11.4.2 系统构造研究分析 289

11.4.2.1 常用构造做法 289

11.4.2.2 样板墙对比研究 289

11.4.2.3 各构造层表面温度计算研究 290

11.4.3 耐候性试验验证分析 292

11.4.4 防火性能验证分析 293

11.4.4.1 聚氨酯复合板的氧指数测试分析 293

11.4.4.2 燃烧竖炉试验分析 293

11.4.5 工程案例分析 294

11.4.6 结语 295

11.5 酚醛板外保温工程 295

11.5.1 酚醛板外保温工程质量事故分析 296

11.5.1.1 酚醛板吸水率高 296

11.5.1.2 酚醛板强度低 296

11.5.1.3 酚醛板尺寸稳定差 296

11.5.1.4 酚醛板弹性模量大 297

11.5.1.5 酚醛板弯曲变形小 297

11.5.1.6 酚醛板保温构造存在缺陷 297

11.5.1.7 酚醛板质量不合格 298

11.5.2 防止质量事故的措施 299

11.5.2.1 设置热应力阻断层 299

11.5.2.2 设置水分散构造层 300

11.5.2.3 设置防水透气层 300

11.5.2.4 设置分仓贴砌构造 300

11.5.2.5 选择质量可靠的酚醛板 300

11.5.3 结语 301

11.6 岩棉板外保温工程 301

11.6.1 岩棉板外保温工程质量问题案例 301

11.6.2 岩棉板外保温工程质量问题原因分析 302

11.6.2.1 岩棉板自身缺陷 302

11.6.2.2 风压破坏 303

11.6.2.3 构造设计不合理 304

11.6.3 解决方案 304

11.6.3.1 完善构造设计 304

11.6.3.2 改进岩棉板 305

11.7 岩棉防火隔离带外保温工程 306

11.7.1 工程案例分析 307

11.7.2 解决方案 307

11.7.2.1 选择增强竖丝岩棉复合板作为防火隔离带材料 307

11.7.2.2 设置找平过渡层 308

11.7.3 耐候性验证 308

11.7.4 工程应用 308

11.7.4.1 粘贴保温板做法 308

11.7.4.2 现浇混凝土聚苯板做法 309

12 结论 312

12.0.1 中国外墙外保温经验十分丰富 312

12.0.2 外墙外保温是一种最合理的外墙保温构造方式 312

12.0.3 外墙外保温工程必须能耐受多种自然因素的考验 312

12.0.4 外保温墙体内的湿传递必须得到控制 313

12.0.5 采用柔韧性过渡层可以分散热应力起到抗裂作用 313

12.0.6 施工现场防火与保温系统整体构造防火是外保温防火安全的关键 314

12.0.7 负风压可能导致带空腔的外保温系统脱落 314

12.0.8 外保温粘贴面砖必须采取妥善的安全措施 314

12.0.9 采用柔韧性连接构造缓解地震对外保温系统的影响 315

12.0.10 胶粉聚苯颗粒复合外保温技术是符合我国国情、满足不同地区建筑节能设计要求的先进适用技术 315

12.0.11 以固体废弃物为原料是发展保温技术的一个重要方向 316

12.0.12 外墙外保温技术是在总结正反两方面的经验教训的基础上通过试验研究、开拓创新才取得不断发展的 316

参考文献 318

跋 320

再版跋 321