第一章 全面提升建筑外墻外保溫技術

1.1   建筑外保溫在發展中的九大問題探索

外墻保溫在大量的建造實踐中，既有眾多的教訓又有很多的突破，正確的認識只能從社會實踐中總結出來，回顧外墻外保溫發展的道路，其可歸納為以下九個方面的技術探索。

1.1.1   節能建筑選擇內保溫還是外保溫

這是始終在爭論的一個話題。

建筑節能發展初期，國內企業大都選擇做內保溫。內保溫工程中的熱橋、結露、霉變、墻體裂縫等問題突出，一直困擾著內保溫技術的推廣和應用。隨著節能標準的提升，大量的居住建筑采用外保溫技術。至今一些仍采用內保溫技術的工程，如滑雪館，還是保溫問題暴露的重災區。

綜合來看，外保溫技術是節能技術應用的主流。

1.1.2   各種保溫材料是否都可以套用薄抹灰系統做法

1950年，德國發明了膨脹聚苯板（EPS板），1957年EPS板應用于外墻外保溫，1958年真正工程意義的EPS板薄抹灰外墻外保溫系統研發成功，并廣泛應用于歐洲。

EPS板薄抹灰系統在國外主要用于低層別墅外保溫工程。引進到國內后，各種保溫材料紛紛簡單套用此技術，缺乏系統性研究與創新，直接用于高層建筑外保溫工程，造成了很多工程事故，產生了眾多技術紛爭。如：擠塑聚苯板（XPS）、硬泡聚氨酯板（PU）、酚醛板(PF)等有機保溫板與EPS板技術參數差異很大，草率地套用薄抹灰做法勢必產生很多工程問題。更有甚者，連技術參數全然不同的無機板材，如膨脹珍珠巖保溫板、發泡水泥板也簡單套用了此種薄抹灰做法。缺乏研究和測試基礎的薄抹灰做法造成了嚴重的工程質量問題，如保溫層被大風卷落等，不斷出現的工程問題將薄抹灰做法推向懸崖盡頭。

不同保溫材料堅決不能草率套用薄抹灰構造做法！

1.1.3   是保溫保護結構，還是結構保護保溫

在實踐中，有些人看到個別薄抹灰外保溫板被大風刮落、有機板發生火災事故后就摒棄了外保溫做法，把目光轉向了夾芯保溫。在把保溫層置于結構墻體中間后，似乎可以松口氣了，貌似做到了“保溫層終于與墻體結構同壽命了”。事實上，在結構與保溫同壽命的道路上，保溫與結構之間用誰保護誰的問題，實際上就成了做外保溫與做夾芯保溫之爭。

對建筑全壽命周期溫度場模型分析可以發現：鋼筋混凝土結構做外保溫后，結構年溫差大大縮小，壽命可大大延長；當做夾芯保溫后，內葉墻與外葉墻溫差擴大到7～10倍，導致墻體結構設計壽命大大縮短。

外保溫技術克服了墻體的晝夜溫差變化過大問題，能夠與結構和諧共生，延長了建筑壽命。

1.1.4   是采用剛性抗裂技術，還是柔性抗裂技術

建筑節能發展初期，保溫材料外表面多選用鋼絲網復合水泥砂漿，這種傳統做法其表面裂縫很難避免，鋼絲穿透形成的熱橋會使保溫效果大打折扣。

在工程實踐發展中，這種做法的剛性面層漸被柔性技術替換，如將水泥砂漿用膠粉聚苯顆粒取代，外表面采用柔性砂漿復合玻纖網布軟配筋飾面。這樣一來，既避免了鋼絲產生的熱橋，又控制了外墻面裂縫的生成。

外保溫徹底柔性技術理論上是可以不設應力集中釋放的保溫分隔縫。長期工程實踐證明，抗裂砂漿的柔性抗裂效果是高品質外保溫的重要技術保證。用乳液制作的雙組分抗裂砂漿遠比用膠粉制作的單組分抗裂砂漿效果更好。我國早期外保溫工程的抗裂效果證明了這一點，早期保溫砂漿中多用雙組分砂漿，后因施工、運輸等問題使單組分砂漿的應用越來越普遍，這種隨著產品的更替隨之也損失了抗裂砂漿的抗裂、耐候等性能。

外保溫系統應采用柔性抗裂技術。

1.1.5   是選用材料防火，還是構造防火

有關外保溫防火要求的標準主要有：國家標準《建筑設計防火規范》GB 50016—2014（2018年版）和《建筑外墻外保溫系統的防火性能試驗方法》GB/T 29416—2012。其中，GB 50016—2014明確了不同燃燒等級的材料在外保溫工程中的應用范圍和采取的技術措施，主要從材料防火的角度進行規范。GB/T 29416—2012是外墻外保溫系統大尺寸防火試驗方法，在標準試驗條件下對外保溫系統燃燒時的可見持續火焰尺寸、外部火焰溫度、內部火焰溫度、火焰蔓延尺寸、系統穩定性等多項指標進行記錄，并判定該外保溫系統是否合格，是從系統構造防火的角度進行判定。兩項標準解決了外保溫技術體系材料防火、構造防火的安全保障，構造防火的技術路線也在建筑和消防兩個行業的技術層面完成了合作，達成了共識，具有極強的可操作性，但是GB/T 29416—2012標準的工程實踐不夠廣泛。

其間，要求外保溫增加防火隔離帶也是極具爭議的。大量火災模擬試驗和長期工程實踐證明：防火隔離帶防止火焰蔓延的作用很有限，保溫層越厚，隔離帶阻斷火焰蔓延作用越差，而且防火隔離帶對原外保溫系統設計原理有諸多的破壞，大大影響外保溫系統技術穩定，嚴重影響外保溫安全運行的壽命。

外保溫曾經歷了材料防火和構造防火兩條技術路線的激烈爭論，這種分歧對行業發展也造成了很大傷害。分析總結后認為：有機保溫材料的出路是研究有效的系統構造防火；無機保溫材料的出路是研究安全的系統耐候穩定。

1.1.6   是選擇粘貼受力，還是錨固受力

粘貼和錨固屬于完全不同的兩種受力模式，其受力傳遞路徑需要分別側重材料力學、結構力學進行解釋。

1）外墻外保溫是一種粘結受力的模式，外墻外保溫的構造應力設計遵循材料力學規律。

外墻外保溫是完全的柔性構造，只有完全的柔性構造才能充分釋放外保溫生成的各種應力。這種消納和釋放各種應力的作用是由各粘結層的材料自身的技術要素復合形成的，其施工使用的錨固件僅為臨時固定輔助，系統受力不予計算。

2）帶有重質剛性飾面層的保溫裝飾一體化板應選擇錨固受力模式，按幕墻構造設計，由縱橫龍骨或獨立托承盤架懸挑受力。

在通過溫度場對保溫構造模擬分類時，這種保溫裝飾一體板應歸夾芯保溫類，其保溫層兩側的構造溫差與夾芯保溫內外葉墻體形成的溫差相近。

剛性飾面層的每塊保溫裝飾一體化板其面層重量荷載及所發生的各種自然力（熱應力、風荷載、地震、水凍漲、火災）的變動荷載，直接通過錨固件傳導到結構墻體上，保溫裝飾一體化板受力計算模式應遵循結構力學規律。保溫裝飾一體化板應分別計算每塊重質面板相對應所產生的力臂、力矩，選取滿足三維形變等相關技術要求的錨固系統構造和板縫設計。保溫裝飾一體板粘結做法只是暫時固定，系統受力不計算粘結力。

1.1.7   是側重保溫，還是側重遮陽

中國工程院院士、西安建筑科技大學劉加平教授一直致力于研究“新式綠色環保型窯洞”，劉加平院士認為從傳統民居看似樸素的設計中可以研究總結出節能原理，再將其提煉成方法論用于新的生態民居建設。這種利用綠色建筑原理，穩定結構溫度的觀點是節能路線的重要工作方向，該種對傳統窯洞理念進行研究和示范推廣具有極大的經濟、社會效益。

中國工程院院士、清華大學建筑學院副院長江億教授認為“建筑物墻兩邊存在溫度差，所以要加保溫材料，不讓溫度差引起傳熱。這樣就可節能。但是越到南方，建筑物墻兩邊的溫度差越小，溫差越小就越不需要太多的保溫?！痹谀戏?，建筑的遮陽、散熱通風比保溫更重要。他在這里使用了一個妙喻：“在太陽底下是穿羽絨服還是打傘涼快？當然是打個旱傘、穿個T恤衫涼快。對建筑而言也是如此，遮陽、散熱通風比保溫更為重要?！彼硎緫虻刂埔?，在南方不要光強調外墻保溫，而要更注重房屋的遮陽和自然通風。

兩位院士分別用窯洞和旱傘形象詮釋了各自對建筑外保溫的理念，并在自己影響的技術領域，影響著技術的發展方向，直至今日。

1.1.8   禁止限制還是完善發展

中國外墻外保溫的技術標準創造了三個世界之最：

一是用于外保溫的材料品種世界最廣泛，無機材料、有機材料等各種導熱系數較小的材料均有工程應用。

二是用于外保溫的施工方法世界最多，澆筑、噴涂、貼砌、粘貼、抹灰等施工方法應有盡有。

三是形成的技術標準及文件世界最全，有各類各級規范、標準、規程、工法、圖集、導則、指南。

外保溫的技術標準是我國實施碳減排的巨大寶庫，是全行業幾十年共同努力的成果，目前已形成的外保溫行業標準體系是支撐建筑節能重大成果的高地。要繼續提高建筑節能標準，實現碳達峰的目標，必然得全面繼承、合理發展外保溫技術標準系統，對分析并排除現有技術的潛在風險，才能提高完善。不能因為個別薄抹灰做法出現缺陷及事故就全盤否定薄抹灰外保溫技術，不能因為無機保溫砂漿出了大面積事故，就一票否決，不許改進更新。

技術創新都是在不斷糾正自己錯誤的過程中完成的，節能減排是一項基本國策，是要全行業同仁共同努力，要各種材料應用技術共同進步，才能實現。

否定之否定的發展觀是我們的理論法寶。

1.1.9   優質優價，還是低價惡性競爭

資本逐利的本性也對外保溫市場形成傷害，主要表現為惡意墊資搶占工程，組織圍標、串標擾亂市場秩序。低價中標惡性競爭導致偷工減料，惡性循環，劣幣驅逐良幣，這是外保溫工程質量事故頻發的重要原因。

20年前聚苯板薄抹灰做法，每平方米施工報價180元，經歷了多次人工費和原材料漲價后，現每平方米價格降到不足百元。

外保溫市場要實行優質優價、扶優汰劣，實行質量終身負責制，引入建筑保險機制，創建良性循環的市場經濟環境才能健康持續發展。

1.2   外保溫工程安全使用25年六大技術要點

外墻外保溫技術最初是用于修補第二次世界大戰中受到破壞的建筑物外墻裂縫，通過實際應用后發現，當把這種板材粘貼到建筑墻面以后，不僅能夠有效地遮蔽外墻出現的裂縫等問題，還能使厚重的墻體變薄，并發現這種復合墻體還具有良好的保溫隔熱性能。

外墻外保溫技術引進到中國后，隨著建筑節能標準的不斷提高，經過近40年的工程實踐和發展，可呈現出以下六大技術特點。

1.2.1   外保溫應是避免熱應力集中的柔性構造

由建筑溫度場模型可知，外墻外保溫的外表面是晝夜溫差變化最大的部位。外保溫應是一個完全柔性的構造，可及時充分釋放熱應力，避免熱應力集中造成形變過大破壞。外保溫整體柔性的粘結力應能釋消因溫度變化而引起的外保溫整體三維形變的熱應力。

根據外保溫系統熱應力分布趨勢可以得出：為適應相鄰材料不同升降溫速度所產生的形變剪切應力、降低熱應力集中，保溫系統外側材料柔性應最強，外側材料柔性應大于內側材料柔性，相鄰材料導熱系數差（變形速度差）不宜過大。外保溫整體柔性的性能設計，要求外保溫各層材料的技術指標滿足允許變形，具有改變力傳遞方向的釋力性能。

外保溫整體柔性構造是熱應力釋放的必然要求。

1.2.2   外保溫與基層墻體間應以粘結力為主

以粘結力為主的受力模式是外墻外保溫又一可靠評價指標。

外保溫各構造層材料通過粘結力將重力荷載逐層傳遞到基層墻體，這種粘結力是由各層材料的粘結技術指標串連形成。

對外保溫系統粘貼小型面磚的受力分析，就是在計算各構造層的柔性粘結力。單塊面磚面積與周邊柔性磚縫面積比例應相適應，單塊面磚應像魚鱗一樣各自獨立附著在由柔性砂漿和軟配筋構成的魚皮上，每塊面磚發生的熱應力形變，不會向相鄰面磚傳遞。

1.2.3   外保溫應具有阻隔液態水進入，利于氣態水排出的水分平衡性能

外保溫中的水分散構造層是利用材料自身性能，吸收分散外保溫露點位置產生的液態水，并在適當時機將其轉變為氣態水排出，使系統處于干濕自平衡狀態。這種水分散構造是外保溫系統防水相變破壞的長命技巧。

1.2.4   外保溫在負風壓狀態下不應產生膨脹變形

綜合分析被風刮落的外墻外保溫事故案例，可發現一個共同點：每個發生事故的建筑只有一面墻被風荷載破壞，這個被風荷載破壞的部位即是所在風場的負壓發生區。

觀察被風刮落的殘片和墻上被破壞的印痕，要么有連通空腔的存在，要么有在負壓狀態下可發生膨脹形成氣囊形變的材料。

1.2.5   外保溫防火構造應三管齊下

針對熱傳遞的三種形式（熱輻射、熱傳導、熱對流），外保溫系統防火應遵循構造防火三要素：防火保護層、防火分倉、無連通空腔的熱對流通道。

節能標準越高，所需保溫材料就越厚，由此形成的燃燒熱值總量就越大，防火要求也就越嚴格。增加防火保護層的厚度，控制防火分倉的最小體積，禁止易發生連通空腔的點框粘結做法，是外保溫通過構造抵抗火災的有效手段。

1.2.6   外保溫應材料輕質、整體柔性并有利于減隔震

整體柔性和整體輕質是附著在建筑結構外保溫系統安全抗震的必要條件。建筑物抵抗地震破壞是由結構設計的科學性來實現的。

附著在建筑結構上的外保溫整體柔性材料，能消減地震時結構向外保溫系統力的傳遞，同時整體輕質材料也可減少結構震動變形產生的破壞力。

1.3   外保溫長壽命的十條控制基線

1.3.1   主要問題

隨著時間的推移，越來越多外保溫可使用壽命將要接近25年的最長期限，如何應對是擺在行業同仁面前必須要面對的問題。概括起來主要問題有：

1）外保溫技術引領了墻體節能的主流方向，基本盤是好的，大多數工程經過多年實踐檢驗，質量仍然完好如初，但也有一部分外保溫工程質量問題漸漸暴露出來。

2）報道最多的外保溫事故案例集中在薄抹灰系統被大風吹落，大面積掉下來，傷人毀物。

3）造成損失最大的是火災，每次火災都會因外保溫的燃燒引燃整體樓房。人員傷亡，財產   損失巨大，因火災事故多次引發官員被問責處罰。

1.3.2   主要原因

外保溫工程質量事故產生的原因主要有：

1）基礎理論研究缺失，沒有選擇科學的外保溫構造設計；

2）工程低價位競爭、惡性循環、偷工減料、質量失控。

1.3.3   技術措施

20多年的外保溫工程經驗進而同時積累了很多的優質工程，形成了眾多優質產品和高品質工程標準。外保溫工程不斷地發展升級，目前已進入近零能耗的發展階段?？偨Y經驗，提升外保溫行業標準，將外保溫工程可使用壽命從25年提升到50年非常有必要。通過研究外保溫工程面臨的五種自然力的破壞影響，制定50年可安全使用的外保溫技術標準，應滿足以下十個控制基線：

（1）外保溫系統各構造層應由完全柔性的材料組成，外側材料的可允許變形量應大于內側材料可允許的變形量，相鄰材料變形速度差不應大于20倍；

（2）外保溫系統不應設置分隔縫，不應設置應力集中釋放區，系統材料性能設計應滿足允許變形、誘導變形的要求，應改變應力的傳導方向使應力得到及時釋放；

（3）外保溫材料應為彈性體或亞彈性體，無機漿料材料進行亞彈性改性時聚苯顆粒體積添加量不應少于50%，各種纖維重量添加量不應少于1%；

（4）外保溫系統應有水分散構造，應有防液態水進入、排出氣態水功能，使露點生成的冷凝水得到分散，并適時轉成氣態水排出，形成含水量的自我平衡；

（5）各種保溫板應采用貼砌法構造，最小防火分倉體積不應大于0.027m3，低能耗工程貼砌兩層保溫板做法的最小防火分倉體積不大于0.041m3；

（6）各種有機保溫板防火保護層厚度不應小于25mm，低能耗建筑工程兩層保溫板的防火保護層厚度不應小于35mm；

（7）外保溫系統構造中的線條在窗口和陰陽角位置不宜使用可燃材料，不得應用熱塑型材料，避免受熱收縮形成助燃構造；

（8）各種外保溫材料一律采用滿粘法施工，不允許有任何空腔及虛粘存在，杜絕風壓破壞；

（9）各種外保溫材料在負壓下不應產生膨脹變形，禁止非豎絲巖棉用在外保溫工程中；

（10）外保溫整體柔性和整體輕質是附著在結構上安全消解地震破壞力的必要條件。

1.4   保溫延長建筑結構壽命的研究

1.4.1   遵循外保溫十個技術措施重新做外保溫，可以安全使用更久

根據溫度應力模擬計算分析使用內保溫、自保溫、夾芯保溫時會導致建筑結構陷入失穩狀態，而對其重新做外保溫后可穩定結構并延長建筑結構的壽命。要使建筑進一步獲得更長壽命，必須選用更高的外保溫技術標準——低能耗、近零能耗標準。

1.4.2   對原有保溫構造存在問題的工程進行修繕，可延長壽命

凡不滿足外保溫50年壽命十個控制基線的工程均會存在誘發事故的隱患。為避免短壽命外保溫導致大量建筑垃圾的生成，對不穩定的保溫構造應采取將原有保溫構造通過鋼絲網分樓層在墻體結構上生根的辦法重新加固。在完成對原有保溫構造安全加固后，按外保溫50年壽命十個控制基線的要求重新做外保溫，延長結構壽命。

1.4.3   對外保溫工程進行正常維護

凡能滿足外保溫50年壽命十個控制基線的工程，都會有基本完好的質量壽命周期，對此類外保溫工程只需對外飾面涂層適時刷新即可安全運行，使用更久。

1.5   外保溫的發展史是科學的認知過程

早在建筑節能初期，在中國建筑節能協會第一次工作會議上，甘肅建筑科學研究院李德隆教授提出了外保溫十大優點，強調外保溫第一大貢獻就是保護結構延長了建筑結構壽命，得到與會人員的一致贊同。之后劉加平院士的窯洞理論又提出穩定結構溫度是節能路線的工作核心，指出了建筑節能技術發展方向；清華張君教授建筑溫度場數學模型的建立，使建筑外墻節能技術成為研究五種自然力的科學根據；北京住宅科技研究所王滿生博士關于建筑出挑構造溫度應力分析的模型及夾芯保溫墻體溫度場應力分析模型，補充了關于建筑溫度場的理論。

通過建立溫度場研究不同保溫的構造位置引發建筑保溫不同運動狀態的分析，使得保溫應用技術成為研究溫度應力、水、風、火、地震五種自然力的科學。

消滅墻體晝夜溫差的恒溫恒濕外保溫工程技術已成為節能墻體追求的最高境界。

當前中國建筑科學研究院徐偉院長提出的近零能耗建筑已成為外保溫技術發展的更高創新集成。

堅持節能減排的基本國策，就要發展完善外保溫技術，進而支撐建筑長壽命發展。

保溫層的作用對建筑壽命的影響是非常重要的，延長還是縮短建筑的壽命可作為節能建筑和非節能建筑的劃分依據。內保溫、自保溫、夾芯保溫等應用技術，其保溫層的構造位置引發建筑結構不同部位的溫差，引發建筑墻體結構的不穩定，均會因此縮短建筑物的使用壽命。如果提高節能標準，加厚保溫層的厚度，會引發這些類型建筑結構更加不穩定。

發展外保溫技術是支撐我國建筑節能發展的重要力量。

1.6   用市場經濟的力量讓建筑節能跨入新階段

外保溫技術在中國30年一路走來滄桑不盡。不能讓外保溫在否定中死亡，就須全面完善、提升外保溫的行業標準，瞄準更長壽命，把25年的現行標準提升到50年，全面推進超低能耗建筑節能技術，進而賦予外保溫新的生命。

在中國，外保溫技術的發展在很大程度上是靠政府推動。經過這些年的發展，外保溫工程市場經濟日漸成熟，各類標準的編制發布也直接印證了這點。團體標準《建筑外墻外保溫工程質量保險規程》T/CABEE 001—2019的發布，將成為中國外保溫技術發展進入市場經濟扶優限劣的新起點。該標準是建筑與保險兩行業深度融合的典范。建筑業用該標準推進工程質量的完善發展，保險業用該標準計算保險收費系數。該標準的兩個函數一個是預期保險使用年限系數，一個是工程保險收費系數。這兩個函數回答了保多少年，收多少錢的問題，兩個關鍵數據完成了跨行業的橋梁搭建。

《建筑外墻外保溫工程質量保險規程》T/CABEE 001—2019通過對外保溫工程全過程的控制，從設計構造、材料指標、施工工藝，全流程全方位進行風險預測。對全流程提出了控制項和評分項，設定了評定和評比規則，使外保溫工程全過程的質量水平和外保溫工程壽命計算聯系在一起，使外保溫施工品質控制的高低與保險的收費掛鉤，實現外保溫的質量壽命用金融手段來促保。