1.3　从工程到材料的性能控制过程

1.3.1　从工程到材料的性能控制过程

保温材料是外保温系统的关键材料和构造层次。外保温工程的目的是将保温材料通过一定的构造形式将其固定外围护结构上。或者说，为了满足外保温工程的基本要求，选择能够适用这些基本要求的保温材料加以使用。也正是为了适应外保温系统的基本要求，对保温材料提出了诸多的性能要求。建筑保温材料之所以作为一类独立的保温材料加以讨论，是由于这种特定的使用条件和工程要求所决定的。

保温工程涉及的材料种类很多，组成保温系统的材料应由系统供应商成套供应。这样可以保证系统材料之间的协调性和相容性，提供完整的系统方案；同时可以避免不同材料供应商之间的交叉责任关系。

系统材料成套供应并不是说系统所用的材料全部由一家供应商生产制造，而是说系统材料供应商应对系统所用的材料进行合理的设计和性能验证，形成满足保温系统性能要求的成套的材料组合，然后以系统技术形式出现。这样，一些保温材料生产企业就成为保温系统（即保温构造）的生产商，他们不但要测试保温材料的诸多性能，还要测试保温系统的诸多性能，比如周期长的保温系统的耐候性试验。

保温材料的性能是由最终的保温工程要求所决定，而保温工程又有本章1.2所述的诸多性能要求这种性能诉求可从图1-10加以说明。

保温系统的构造安全通过系统材料及其连接的力学性能来表征。力学性能中最重要的是系统的抗拉性能。抗拉性能保障了保温工程具有抗风压能力（风荷载）。外墙外保温系统中主要荷载是负风压，这是一种垂直墙面方向向外的拉力，通过力的传递作用于保温系统的各个构造层次及层级之间的连接界面。当某个层次或层级之间的连接界面的抗拉性能不足时，就会从该部位破坏。下面以模塑聚苯板为例说明基于保温材料、保温系统、保温工程验收全环节的抗拉性能的表征意义和表征方法，借以说明从工程到材料的性能过程控制。

（1）保温材料自身性能

首先保温材料应具有一定的抗拉性能。在《模塑聚苯板薄抹灰外墙外保温系统材料》GB/T 29906中表征抗拉性能的项目是“垂直于板面方向的抗拉强度”。其测试方法是将尺寸为100mm×100mm×制品厚度的试样粘贴在拉拔块上，测试其破坏的强度值，要求不低于0.10MPa。

（2）配套材料与保温材料的连接

保温材料需要粘结材料（胶粘剂）将保温材料粘贴在外墙上，然后用抹面材料（抹面胶浆）对保温材料进行防护。因此，胶粘剂和抹面胶浆能否与保温材料进行有效和可靠的连接，成为另一个层面的问题。于是，就有了与保温材料的配套材料强度性能的表征项目——“拉伸粘结强度”。测试拉伸粘结强度时，保温材料与胶粘剂和抹面胶浆结合在一起测试。

胶粘剂将保温材料与基层墙体连接在一起，这样就有了胶粘剂与水泥砂浆（代表墙体）的拉伸粘结强度和与保温材料的拉伸粘结强度两个方面的内容。为了防止有水状态下的拉伸粘结强度损失过大而引起的构造安全性问题，表征项目中有了原强度和耐水强度两个性能要求。

抹面胶浆仅与保温材料粘结，只测试与保温材料的拉伸粘结强度。除了原强度和耐水强度要求外，抹面层与大气环境相接触，拉伸粘结强度还包括了冻融状态的强度要求，即耐冻融强度。胶粘剂在保温系统成型之后，处于保温层的里面，在保温层保护下受到气候环境的影响小，所以不需要测试冻融状态的强度。

表1-6显示了配套的胶粘剂和抹面胶浆与保温材料粘结性能要求，无论胶粘剂，还是抹面胶浆，测试与保温材料的拉伸粘结强度时，原强度均要求破坏是发生在保温材料内部。它是包括如下几个方面的含义。第一，如果破坏发生在胶粘剂或者抹面胶浆上，说明粘结材料的强度尚不及保温材料，粘结材料的强度过低。第二，如果破坏发生在保温材料与粘结材料的界面，断开粘结材料界面可见部分粘有保温材料，部分没有保温材料，保温材料与粘结材料的相容性等有问题。第三，如果破坏发生在保温材料内，表明在这个构造中，保温材料的强度最低。其测试结果就是保温材料模塑板的垂直于板面方向的抗拉强度。第四，除去上述几点情形，均表示试验本身失败，不表示其它意义，如拉拔块与粘结材料粘结不牢而脱胶等。

（3）保温系统性能

系统材料经过一定构造形式形成保温系统。外保温系统处于建筑围护结构的最外侧，与气候环境直接接触。因此，从三个方面考察其强度的可靠性。

第一，耐候性。耐候性测试拉伸粘结强度时，一定将100mm×100mm拉拔面积切口至保温材料的表层，测试得到的是在系统构造中的“拉伸粘结强度”，要求≥0.10MPa。同理，可以分析出保温系统经过耐候性试验后拉拔试验破坏状态及其表达的意义。

第二，耐冻融性。该项考察的是防护层与保温材料经过冻融循环后的强度变化，要求拉伸粘结强度≥0.10MPa。

第三，抗风荷载性。在GB/T 29906标准中不再测试抗风压，原因是现有系统的测试中抗风压均合格。在JGJ 144标准有抗风荷载要求，系统抗风压值R_d不小于风荷载设计值。风荷载是保温系统承受的最大荷载。上述所提到的强度值主要是根据风荷载，并乘以一定的安全系数而设定的。也就是说，只要上述的强度值能够满足要求，就能够满足抗风荷载的要求。

（4）保温工程的性能

保温系统经过工程施工体现在建筑物上，得到保温工程。在施工工程中能否满足系统材料、系统构造和施工规程的要求是考察工程质量的范畴。《建筑节能工程施工质量验收规范》GB 50411中规定，墙体节能工程采用的保温材料和粘结材料等，进场时应进行复验，其中包括粘结材料的粘结强度。保温材料要配合粘结材料进行如表1-6所示的胶粘剂性能检测；并强制规定，保温板材与基层的粘结强度应做现场拉拔试验。当测试过程的破坏发生在保温材料层面时，测试的即为保温材料的抗拉强度；破坏发生在其它层面则表示粘结材料与保温材料的粘结强度，或与基层墙体的粘结强度，或粘结材料自身的强度。

将上述与保温材料相关的拉伸强度测试归纳在表1-7中，能够清晰地看出从材料到工程的抗拉性能控制过程。全过程包括了八项抗拉性能方面的测试。

1.3.2　从材料到工程的标准化体系

保温材料厂商介入保温工程是当前和未来的发展趋势。这样，保温材料厂商要面对从材料到工程全行业链的各种技术问题。这就需要在技术层面，通过一系列的普遍认可的技术文件将行业链上技术活动统一起来，这种技术文件就是标准。所谓标准，是为了在一定范围内获得最佳秩序，经协商一致制定并由公认机构批准，共同使用和重复使用的一种规范性文件^［12］。

所谓保温材料生产企业介入保温工程，一定程度地体现在主导或参与其中的标准化技术文件的制定和编制工作。

建筑保温行业的技术文件主要由产品标准、施工技术规程（或者工程技术规程）和构造图集构成。有了这三项技术文件，基本打通了从产品到工程的技术通道。这三项技术文件我们称之为“三驾马车”，如图1-11所示。保温材料工程涉及建筑单位、设计单位、工程承包单位和监理单位等四个主体，这些标准服务于建筑工程的四个主体。各个主体对不同标准的关注侧重点不同，例如工程设计更多关注构造图集，施工单位更加关注施工规范。

由于工程（应用）技术规程（或规范）包括施工和设计两方面的内容，这时有产品标准和工程（应用）技术规程“两驾马车”就够了。

产品标准是针对产品结构、规格、质量和检验方法所做的技术规定。产品标准按其适用范围，分别由国家、部门和企业制定。它是一定时期和一定范围内具有约束力的产品技术准则，是产品生产、质量检验、选购验收、使用维护和洽谈贸易的技术依据^［12］。有了产品标准，保温工程进场材料就有验收的质量依据，监理工程师就有了监督管理的原则。

施工技术规程规定了保温工程的一般要求和基本规定、所使用材料的技术要求、系统的基本构造和细部节点做法、施工方法与施工要点、工程验收等内容，一般不包括工程设计方面的内容。工程技术规程或者工程应用技术规程除了包括施工技术规程的内容，还要包括构造设计或工程设计方法的内容。

构造图集是一种推荐性的技术文件，它的技术约束力较低。严格地说构造图集不属于标准，而是保温材料一般性和典型性工程构造做法的集成，目的是供设计师参考和选用。图集一般包括保温系统的总说明、基本构造、细部节点构造、选用说明等内容。图集可以大大减轻保温工程的设计量，保温工程的设计师可针对不同建筑类型、不同场合、不同气候地区选择适宜的保温构造。

表1-8以泡沫玻璃保温板为例给出了从材料到工程的涉及的标准情况，以便看出标准化技术文件构成的全貌。

特别值得注意的是，在保温行业，保温系统是作为一个产品来看待的，只是这个产品与我们常见的产品不同，它是由一系列材料通过一定的构造形式、经过现场施工或安装而实现的，所以其标准称为某某系统材料，如《模塑聚苯板薄抹灰外墙外保温系统材料》GB/T 29906。对系统材料的要求可以制订独立的标准，如GB/T 29906，也可以在施工技术规程中加以明确，如DB11/T 110。

1.3.3　保温系统材料的性能表征

保温系统及其构成的材料均是产品。表征产品性能首先要确定要表征哪些内容，即表征的项目。表征项目是根据产品的功能、用途、使用环境、施工方式等要素来确定的。

性能表征应能全面准确地覆盖这些要素；但也切忌过度表征，将一些无关的性能表征在产品中。保温材料表征项目一般包括产品的外观质量、产品的理化性能、产品的燃烧性能等。

明确表征项目后，然后确定试验方法。同一性能不同的试验方法所得到的数据可以差别很大，例如100mm立方体混凝土试样所测得的抗压强度与150mm立方体试样会得到不同的结果。为了使试验具有可比性，就需要建立一套通用的获得性能的方法准则，这个方法准则就是试验方法标准。试验方法标准通常包括取样规则、样品要求、试验环境条件要求、测试仪器设备要求、测试的程序与具体步骤、测试内容（包括观察）、误差处理、数据处理与评价、测试结果表达等内容。国家和行业颁布了大量的试验方法标准供产品标准制定时采用。

产品性能，也叫技术要求，一般包括定性指标和定量指标。定性指标有外观状态、外观质量、缺陷数量等。定量指标通常用数值指标进行限制。技术指标在满足功能、用途、使用环境、施工等要素前提下应具有先进性。一些产品可能存在不同型号、规格等技术要求的差异，这些差异通过对产品型号、规格等的划分来进行细致的规定。

性能项目、性能试验方法和性能技术要求是保温材料性能表征的最基本内容，它们之间相互关联，形成一个“铁三角”，见图1-12。

下面以《模塑聚苯板薄抹灰外墙外保温系统材料》GB/T 29906为例说明保温系统性能的表征、试验方法及其技术要求，见表1-9。