一、外保溫系統(tǒng)簡介
系統(tǒng)由超薄石材、保溫層、界面層、粘結砂漿、機械連接件組成。根據(jù)設計院設計計算，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。長運大廈采用酚醛樹脂保溫材料，目前聚氨酯（酚醛樹脂）復合板材在歐美廣泛應用于住宅和商業(yè)建筑墻體，這種復合板材可根據(jù)客戶需求制成任意規(guī)格，不需框架，能實現(xiàn)構件生產工廠化、標準化、技術系統(tǒng)化，建設速度快，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)技術做法及改進措施
依據(jù)：本系統(tǒng)主要依據(jù)為09系列山東省建筑標準設計圖集L09JT22《WQ超薄石材復合保溫板墻體構造及裝飾做法》。
超薄石材復合保溫系統(tǒng)是在工廠將硬泡聚氨酯與超薄石材、界面層復合成裝飾保溫一體化的板材，在工程現(xiàn)場通過粘掛結合、以粘為主的方式將超薄石材復合保溫板固定于建筑外墻，通常采用點框粘結法施工，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，點框粘法按圖集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個粘結點，每點直徑不小于160mm，膠厚10mm，中心距200mm。
做法如下圖所示：
保溫和外裝飾怎么一體化施工？秒懂保溫超薄石材裝飾一體化技術
改進措施：
1、掛件及固定件型式
圖集原做法為如下：
保溫和外裝飾怎么一體化施工？秒懂保溫超薄石材裝飾一體化技術
圖集做法采用1mm厚度鍍鋅鋼板套絲連接加固上下兩層復合板，不僅連接螺釘只能單向調節(jié)，實際施工難度較大，更重要的是采用這種連接方式存在應力徐變后受力逐層傳遞問題，這樣不僅起不到相應的加固作用，反而自上而下傳遞的力量還會對其他掛件產生額外的荷載負擔，墻體稍微發(fā)生位移或震動，就會對安全產生極大隱患；另外，只靠1mm厚度上的幾道套絲進行固定連接，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合板成為一個獨立的受力體，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。
保溫和外裝飾怎么一體化施工？秒懂保溫超薄石材裝飾一體化技術
保溫和外裝飾怎么一體化施工？秒懂保溫超薄石材裝飾一體化技術
2、掛件與超薄板連接方式
圖集原做法為如下：
保溫和外裝飾怎么一體化施工？秒懂保溫超薄石材裝飾一體化技術
現(xiàn)做法改為：一塊板至少由3套挑件及3套掛件共6套連接件獨立連接，單獨受力。
保溫和外裝飾怎么一體化施工？秒懂保溫超薄石材裝飾一體化技術
3、錨固件拉拔試驗
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。單個錨栓抗拉承載力標準值在C25混凝土墻體上不小于0.8 KN，在砌體墻上不小于0.3 KN，且應進行拉拔力現(xiàn)場試驗。改進后的錨栓埋進深度65㎜。
根據(jù)圖集要求，委托有關工程檢測部門進行現(xiàn)場拉拔檢測，實驗數(shù)據(jù)如下：
表1 錨固件在加氣混凝土砌塊墻中的拉拔值
保溫和外裝飾怎么一體化施工？秒懂保溫超薄石材裝飾一體化技術
表2 錨固件在混凝土墻中的拉拔值
保溫和外裝飾怎么一體化施工？秒懂保溫超薄石材裝飾一體化技術
以上數(shù)據(jù)表明，錨栓的拉力是合格的。結合試驗數(shù)據(jù)，現(xiàn)場施工選用該種錨固件應保證進墻深度不小于65mm（加長錨栓）。
4、超高措施
圖集設計說明中規(guī)定“該圖集最大使用高度不超過40m。超高使用時，應采取有效措施確保系統(tǒng)安全可靠”。
高度超過36m以上時，1200*600板型錨固件不少于8組，900*600板型錨固件不少于6組，其他板型應適當增加。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”，對于次要規(guī)格的超大石材，橫向寬度每增加300-400mm即加設一套挑件，另外，背部粘結砂漿不小于規(guī)定的50%粘結面積。改進后要求增加兩套掛件。
6、加氣混凝土砌塊
盡管試驗確定錨固件在加氣混凝土墻中的拉拔值是合格的，但鑒于加氣塊的質地酥松、密度小、強度低、抗沖擊能力弱等特點，為更好保證系統(tǒng)的安全性，在加氣塊墻體安裝的四個連接件中至少要有兩個采取鍍鋅M6×220mm穿墻栓加固措施，安裝時以復合板為基準按上下對角線位置施工。
做法如下圖所示：
保溫和外裝飾怎么一體化施工？秒懂保溫超薄石材裝飾一體化技術
三、系統(tǒng)性能優(yōu)勢
1、穩(wěn)定性能
聚氨酯系有機高分子材料，化學性能穩(wěn)定，耐腐蝕能力極強，在酸雨、CO2的作用下不會發(fā)生變化。改性聚氨酯抗老化強度的溫度范圍大，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250℃無任何損壞，是使用溫度范圍最廣的保溫材料，可應用于包括嚴寒和高溫地區(qū)的所有地區(qū)，并且不會發(fā)生霉變、寄養(yǎng)寄生蟲。聚氨酯硬泡體在正負70℃溫度變化下，空氣潮濕度45-75%環(huán)境下尺寸變化率＜1%，其原因為氣泡內的CFCs氣體在這種環(huán)境下，體積不發(fā)生變化，網(wǎng)絡骨架（氣泡壁）很薄是由硬泡基料異氰酸酯固化構成，變形可忽略不計。
酚醛泡沫素有“保溫材料之王”的美稱，屬高分子有機硬質鋁箔泡沫產品，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、也可機械加工，可制成板材、管殼及各種異型產品。它具有輕質、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。由于酚醛泡沫閉孔率高，則導熱系數(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)結構，所以尺寸穩(wěn)定，變化率＜1％。且化學成分穩(wěn)定，防腐抗老化，特別是能耐有機溶液、強酸、弱堿腐蝕。目前以改性酚醛樹酯（PF）為代表的新一代A級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”文件《中華人民共和國公安部關于進一步明確民用建筑外保溫材料消防監(jiān)督管理有關要求的通知》，通知明確要求將民用建筑外保溫材料納入建設工程消防設計審核、消防驗收和備案抽查范圍，且在新標準發(fā)布前，民用建筑外保溫材料應采用燃燒性能為Ａ級的材料。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，即使保溫板保護砂漿、面磚粘結砂漿加上面磚的重量達到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度（一般大于拉拔強度。根據(jù)DBJ14-035-2007-5.0.6之規(guī)定 “設計為面磚飾面時，涂膠粘結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度≥0.1MPa”，即EPS與聚合物砂漿之間的抗剪強度抗剪強度至少大于 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%的標準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到65℃以上,而當期凌晨的最低溫度可能低至10℃,日溫差能達到50℃以上；如果在中午下一場暴雨，則可能在10分鐘以內降低到20℃以下，即10分鐘內的溫差能達到40℃以上。實測表明，保溫板外表面、保護砂漿、面磚粘結砂漿及面磚的升降溫基本上是同步的，即面磚與其粘結砂漿的溫度變形量相差10倍，因此，在遇到大的溫差時，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面磚粘結劑與面磚的粘結界面；②面磚粘結劑與底層抹灰砂漿的粘結界面；③面磚粘結劑內部破壞；④底層抹灰砂漿破壞。其中尤以前兩者為多。
由溫差變化導致的熱脹冷縮即熱應力，會引起非結構構造的體積變化，從而使之始終處于一種不穩(wěn)定狀態(tài)，因此，熱應力是高層建筑外墻外保溫層主要破壞力量之一。相對于多層或平房建筑，高層建筑由于外層接受陽光照射更強，熱應力更大，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，與飾面基材是反應性粘接，粘接牢固，并不需要中間粘結材料，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基本不發(fā)生變化，而花崗石石材質地堅韌密實、強度高、比重大，在氣溫條件下的尺寸變化也可忽略不計，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)防裂技術要求的“逐層漸變釋放應力”原理。
酚醛泡沫具有極低的導熱系數(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”，組成對于溫度所形成的熱對流現(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)省建筑物空調系統(tǒng)的耗電量，也為建筑墻體厚度的減少擴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、粘結密封性能
聚氨酯液體物料具有流動性、滲透性，本身就是一種很好的粘結劑，它在結構中含有極性基團-NCO-對各種材料的粘結力極強，可進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，其粘結強度超過聚氨酯硬泡體本身的撕裂強度，從而使硬泡層與粘結層面成為一體，不易發(fā)生脫層。如下表：
保溫和外裝飾怎么一體化施工？秒懂保溫超薄石材裝飾一體化技術
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，實現(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械100%無空腔連接，其粘合質量由表觀可直接檢測出來，可確保飾面層不會因空鼓原因導致石材脫落。
酚醛樹脂抗剝離強度高，采用粘錨結合的固定模式，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，泡沫孔為閉孔呈獨立狀態(tài)，互不連通，閉孔率＞95%，自結皮閉孔100%，是結構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，密度越大吸水率越小，保溫層完全可以阻止室內水蒸氣向外遷移、室外濕氣向內遷移。據(jù)試驗：60mm（密度35kg/m3）的聚氨酯板材經(jīng)28天水中淹沒測試，其對水的吸收率為0.013v/v，聚氨酯硬泡的導熱系數(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。
反復凍融循環(huán)，造成面磚粘結層破壞是引起外保溫系統(tǒng)面磚脫落的又一原因。因為外墻磚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要有較好的親和性,才便于二者牢固結合,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，使墻體保持一個良好、穩(wěn)定的絕熱狀況，是目前其他保溫材料很難實現(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。
酚醛泡沫獨特的多孔結構和一定比例的開孔結構，使產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，防火處理仍不容忽視。與聚苯乙烯板材的化學穩(wěn)定性較差不同，雖然聚苯板具有一定的阻燃性，但溫度80℃以上時嚴重收縮變形，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，遇火時在表面生成炭化結焦層，有效防止火勢蔓延，燃燒等級達到B2級，經(jīng)進一步處理后還可達到B1級。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，且該板兩面為無機材料，施工過程中可有效避免火災。
酚醛樹脂不燃A級，氧指數(shù)高達42%（一般26%）。在高溫下不熔滴、不軟化、表面碳化。酚醛特有的分子結構決定了不需添加任何阻燃劑就能達到最優(yōu)的防火等級，尤其是火災時煙霧少，耐火焰穿透，可用于耐火等級3～4級的建筑。
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，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。當所附著的主體結構產生正常變形，諸如發(fā)生收縮、徐變、膨脹等情況時，硬泡聚氨酯外保溫體系符合逐層柔性漸變，逐層釋放應力的原則，因而不會產生裂縫或者脫落。
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，尤其受到關注。經(jīng)過幾十年的實踐證明，硬泡的耐老化性是經(jīng)得住時間考驗的。冰箱、冰柜等冷凍冷藏設備上所用的硬泡，正常運行下自始至終都能滿足保溫隔熱的需要。在保溫領域，幾十年來也積累了寶貴的科學數(shù)據(jù)。為了預測硬泡的壽命，Potts·C·G等人進行了研究，通過對幾種類型聚氨酯硬質泡沫塑料的研究，發(fā)現(xiàn)泡沫塑料使用壽命的對數(shù)和溫度的倒數(shù)大致呈直線關系，利用實驗結果并外推之，硬泡在130℃下可使用30年左右。在歐洲，聚氨酯硬泡保溫無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（國家聚氨酯應用推廣小組“赴歐洲考察報告”）。
至于在使用壽命期限內聚氨酯硬泡的導熱系數(shù)會增加到何種程度，Ball·G·W研究后認為，室溫下25年以后，HCFC-141b發(fā)泡的硬泡導熱系數(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穩(wěn)定性好可抵抗大多數(shù)化學溶劑，對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。
