相关研究资料表明，建筑物耗热量的80％是经由外围护结构损失的。外围护中各部位散热导致的热损失比例约为：墙体结构热损失占比60％～70％；门窗热损失占比20％～30％；屋面热损失占比10％【注1】。
▲建筑外围护各部位散热热损失比例图
因此，减少建筑围护结构的能耗，特别是减少墙体结构的传热热损失，对于建筑节能具有非同一般的意义。
而且从节能投资角度分析，围护结构的成本费用仅为总投资成本的3%～6%，而节能收益却可达20%～40%，节能综合效益非常明显【注2】。
目前工程中应用最为广泛的外墙节能方式，主要就是外保温及内保温两种。
比较而言，外墙外保温可消除热桥影响、提高主体结构耐久性、减少外墙温度应力，具有保温效率高、热稳定性好、避免二次装修对保温层破坏等特点。所以在《中国节能技术政策大纲》中明确指出，外墙外保温墙体作为推广重点。
外保温墙体实现，从材料选型的角度，可以分为保温板材和保温砂浆两大类。在最近几年的工程应用情况看，选用保温板材类更为普遍，保温砂浆却显式微。
曾经占据外墙保温市场半壁江山的保温砂浆，为何在保温节能趋热的大背景下日渐趋冷？保温砂浆在工程应用过程中遇到了哪些问题？笔者试着就如下几方面，与各位同行探讨。
有机保温砂浆，流水落花春去也
应该说，我国建筑行业外墙保温节能工程，最初就是从使用有机保温砂浆开始的。这其中最有代表性的产品，就是胶粉聚苯颗粒保温砂浆。
胶粉聚苯颗粒保温砂浆，严格来说是一种无机复合有机的干拌材料。是由胶粉料与聚苯颗粒轻骨料按照一定比例加水混合均匀拌制而成。
胶粉聚苯颗粒保温砂浆甫一出现，因为可以较好地解决保温、隔热、抗风压、抗震、憎水、耐候、透气等问题，得到了行业内的普遍认可和广泛应用。是当时夏热冬冷地区和夏热冬暖地区最主要的保温系统，是外墙体保温节能市场的主流产品。
记得在2000年左右上海闵行区龙柏地块某项目，那是笔者接触到的第一个有外墙保温节能设计的住宅项目，采用的就是胶粉聚苯颗粒保温砂浆。
最初聚苯颗粒保温砂浆中选用的聚苯颗粒，多是通过废弃泡沫破碎再生得来。这样的“再生聚苯颗粒保温砂浆”，因为在“环保利废”方面的成本优势，一度颇有市场。
▲再生聚苯颗粒外观/图源：网络
其实回收破碎的聚苯泡沫颗粒，由于破碎时会将其闭孔结构变为开孔结构，其热工性能是变差的，即保温效果差。
与“再生聚苯颗粒”相对的，就是原发聚苯颗粒。原发聚苯颗粒表观密度很小，表面光滑、憎水性强，在保温隔热性及耐化学腐蚀性方面表现优良。
▲原发聚苯颗粒/图源：网络
但原发聚苯颗粒在热工方面表现优良，并不一定就意味着是外墙保温砂浆的更优选择。
因为其表面光滑、憎水性强，所以与硅酸盐无机胶凝材相容性比较差。这就造成在拌制砂浆中，聚苯颗粒很容易上浮，从而导致砂浆分层严重，保水性下降显著，也就是保温砂浆的和易性、施工性能都比较差。
反观再生聚苯颗粒，尽管因破碎过程中造成粒径大小不一，且不规则，但与水泥浆料间的结合反而更牢固。所以再生聚苯颗粒保温砂浆在和易性、粘聚性以及强度等性能方面，表现均会好于原生发泡聚苯颗粒保温砂浆。
当然，经过多年工程实践和大量工程实例证明，无论再生聚苯颗粒，还是原发聚苯颗粒，胶粉聚苯颗粒保温砂浆这一外墙保温系统形式，在耐久性和安全性方面均存在质量安全隐患。比如容易导致外墙渗漏等质量事故，以及开裂、脱落。
而且以胶粉聚苯颗粒保温砂浆为代表的有机保温砂浆，还存在一个无法逾越的技术鸿沟：易燃。
许多火灾的现场实例证明，即便添加阻燃剂后，有机保温材料在真实的火灾中仍然会剧烈燃烧【注3】。燃烧中会释放出大量烟雾和有毒气体，成为火灾中威胁人们生命的致命杀手。
因“祸”得福的无机保温砂浆
前面说有机保温砂浆在阻燃防火方面存在致命缺陷，恰是无机保温砂浆能够后来居上的最主要原因。一切都跟2010年上海静安区胶州路教师公寓那场火灾有关。
那场悲剧之后，2011年3月，公安部公消【2011】65号文颁发，规定民用建筑外墙保温材料必须满足燃烧性能A级的要求。
这一号称“史上最严消防令”下达以后，催生了无机保温砂浆产业大发展，厂家纷纷来开拓以往颇受冷遇的市场。
无机保温砂浆，概括起来可以分为如下几大类：传统型无机保温砂浆，玻化微珠保温砂浆，复合型无机保温砂浆，聚合物保温砂浆和泡沫无机保温砂浆。
1.传统型无机保温砂浆，主要有膨胀珍珠岩保温砂浆和膨胀蛭石保温砂浆两种。在笔者印象中，它们在工程上的应用范围都比较局限，比如都是在一些辅助公建或者临时性建构筑物中有所使用。
2.膨胀玻化微珠保温砂浆，是近些年无机保温砂浆中比较有代表性的种类，市场占有率高。
所谓的“膨胀玻化微珠”，是一种无机玻璃质矿物材料。它呈不规则球状结构，表面完全玻化，外壳封闭，但同时又具有微孔结构。
玻化微珠颗粒强度高，玻化外壳能阻止搅拌过程中水进入材料内部。而同时它特有的微孔结构，保证了砂浆和抹灰材料的透气性。空气很容易透过骨料进入砂浆和抹灰材料，能够加快材料的硬化和干燥，方便施工。
3.复合无机保温砂浆，是将多种无机轻骨料组合成复合保温骨料，形成优势互补，改善单一轻骨料组分保温砂浆存在的不足。
比如将膨胀珍珠岩与玻化微珠复合，可改善保温砂浆的骨料级配，减小骨料之间孔隙率。对砂浆强度、耐久性、保温性能都有所改善。
4.聚合物保温砂浆，在工程应用中也占有一定比例。它是在砂浆中掺入聚合物（聚乙烯醇、橡胶乳液、环氧树脂等等），在水泥浆和骨料间形成具有高黏结力的膜，形成水泥砂浆和聚合物膜相互交叉的网络结构。
同时聚合物中有大量反应基团，会跟砂浆中的氢氧化钙表面或骨料表面的硅酸盐发生化学反应，从而增强水泥水化产物与骨料之间的结合力，达到改善砂浆性能的目的【注4】。
5.泡沫无机保温砂浆，是将适量微小气泡引入保温砂浆，有效降低保温砂浆的导热系数，提高其保温隔热性能，节约材料降低成本。
现有无机保温砂浆发泡技术主要有两种：一种是向保温砂浆中加入微量引气剂（表面活性剂）发泡；另一种是进行预先发泡制备泡沫，然后将适量泡沫加入保温砂浆浆体中。
上述无机保温砂浆的优点非常相似，可以概括为如下几点：
1.防火性能优越，作为A级不燃材料，耐火温度可以高达1000℃。在高温环境下，不软化、不收缩、无裂缝。
2.无机轻骨料，多为纯天然无机矿砂加工而来，属于环保产品，无污染，无放射性。
3.耐久性较强，理论上与主体结构同寿命。
4.施工便捷，可工性好，与普通水泥砂浆抹灰操作基本相同。作业班组不需要特别培训即能上手，施工速度快。
不好用又不得不用，该怎么用？
无机保温砂浆在上述性能方面表现出的一些优点，使得一度在外墙保温市场上颇受追捧。比如玻化微珠保温砂浆，就曾经进入住建部2017年“墙体保温系统与墙体材料推广应用名单”中。
但颇为吊诡的是，近些年来，上海、四川、湖北、河北等地方建筑主管部门，又陆续出台地方性法规或规定，把玻化微珠保温砂浆列入了禁用、限用名单。
出现这种情况，一方面是因为随着建筑节能标准提高，保温砂浆导热系数偏大，只有加大粉刷厚度才能满足节能设计标准。而加大粉刷厚度，对本身就本来就无法克服空鼓、开裂问题的保温砂浆来说，无疑是雪上加霜。
保温砂浆空鼓、开裂甚至脱落的问题，一直以来都是工程质量顽疾。究其原因，笔者认为有如下几个因素不能忽视：
1.保温砂浆用于工程，并非是一种单一属性的材料，因为它都是以“系统”的一部分用于工程。在这个“保温系统”中，还要用到其他材料如界面砂浆、抗裂砂浆，抗裂网片甚至饰面涂料等材料。但工程现场经常出现供应商不能成套供应的情况，就是材料互相之间性能匹配不佳，造成系统各个构造层之间变形差异较大，不相容。
构造层间产生剪应力，当剪应力超过两层结构间黏合产生的抗剪强度，部分结合面会形成空鼓，直至产生开裂现象。
2.工程现场普遍存在砂浆搅拌时间不足问题，致使各组分材料在浆体内分散不均匀，砂浆中有效组分未能充分发挥其作用。保温砂浆上墙后保水性能比较差，造成水分局部集中于界面层，容易造成空鼓。
3.抹灰基层清理马虎、不干净。混凝土基层表面还残存脱模剂，砌体基层表面残留有砌筑后产生的水泥浆等等，这些因素都会造成抹灰层空鼓。
所以想克服空鼓、开裂质量顽疾，还要从材料和工艺两方面入手：
1.进场的原材料要具备主要原材料的合格证明，并及时委托检测机构进行各项性能的见证取样送检工作，检测合格后方能用于工程。
2.采用机械搅拌界面砂浆，严格按照产品说明配比拌制。
3.分层施工，每遍间隔时间应在24h以上，每遍厚度不宜超过20mm。第一遍首先施工约7mm，注意压实，待保温砂浆适当收水后抹至15mm。
保温系统的各个构造层界面拉毛处理，宜在抹第一遍抗裂砂浆时，使用齿形抹刀抹出水平槽痕。
4.一定要在规定时间内把拌制好的各种砂浆使用完，防止出现超过规定时间后通过随意加水继续使用现象，要避免因为浆料离析在结合面上流动而形成空鼓的情况。
5.保温砂浆完工后，保温砂浆颜色为灰白时，必须保湿养护3天。夏季高温施工期间，在保温层上墙24小时后应洒水养护，防止表面出现风化和龟裂现象。
6.外墙墙面大面积抹灰，如果设计中没有要求做分隔缝，要积极与业主、设计单位沟通，建筑层与层之间设置水平分隔缝（层高线），在窗户与窗户之间设置垂直分隔缝。以此抵消由于温湿度、风压、结构突变、自身干缩等原因产生的应力。
除了对保温砂浆原材料及施工工艺予以控制之外，也要对整个“保温砂浆系统”中其他构造层次的工程质量予以重视。因为保温砂浆出现工程质量问题时，往往都是“系统性”的问题。
①界面砂浆
界面砂浆由有机聚合物材料、硅酸盐水泥及其他添加剂组成。界面砂浆具有较强黏结性能，主要用于混凝土基层抹灰界面和砌块抹灰表面的处理。
需要特别注意的是，在基层墙体上批刮一层约2.0mm厚的界面砂浆，在界面砂浆尚未干燥固化前进行无机保温砂浆的施工。这一点即便许多从事工程多年的工程人员也会出现理解错误，以为要等界面砂浆达到一定强度才能进行保温砂浆施工。
在界面砂浆尚未干燥固化前进行无机保温砂浆的施工，目的是让无机保温浆料中的玻化微珠，在批刮作业时压力作用下嵌入到界面砂浆里，从而增加保温砂浆与基层墙体的粘结面积，对整个系统的粘结强度及初期附着力的提高很有帮助。
②聚丙烯纤维
我们知道，砂浆产生裂缝主要原因就是砂浆收缩造成的。这个收缩主要是塑性状态及硬化状态的收缩，是由于砂浆表层水分流失，水泥中的毛细孔失水产生塑性收缩应力所致。
通过在保温砂浆中均匀掺入一定量的合成纤维，可以有效降低微裂缝尖端的应力集中，有利于防止裂缝出现、扩展。有研究者实验表明，掺入的聚丙烯纤维最佳长度应控制在为8～12mm之间为宜。
▲聚丙烯纤维/图源：百度百科
当然掺入的聚丙烯纤维掺并非越多越好，除了不经济之外，掺量过多，在拌制的过中纤维容易粘结成团絮状，形成薄弱环节，降低砂浆力学性能，适得其反。
有实验表明聚丙烯纤维的最佳掺量为0.7％（体积率）【注5】。当然，这个具体还要看不同厂家相关产品的使用说明。
③抗裂砂浆
抗裂砂浆是由水泥、砂和乳胶粉、防水剂、膨胀剂等改性外加组分按一定的比例拌合制成的具有一定柔韧性的砂浆，是保温系统中用于抗裂、找平的加强砂浆。
需要注意的是，抗裂砂浆的导热系数是0.93W／（m·K），而无机保温砂浆的导热系数在一般在0.07～0.12W／（m·K）之间【注6】，这个差异，导致抗裂砂浆在温度变化影响下，变形更大，更容易开裂。
所以工程运用中使用抗裂砂浆，一定要辅以耐碱玻纤网格布，发挥耐碱玻纤网格布的柔韧性作用将应力分散，从而达到防止开裂的目的。
结语
从上面分析可以看出，在节能保温标准日趋提高的大背景下，无机节能保温砂浆同样也面临产品迭代问题，要在材料性能、施工工艺等方面寻求突破。
前段时间好友兴波兄提到，他们公司在上大板块某项目进行“被动房”试验，外墙保温选用的是“相变保温材料”。本来约好去项目一看究竟，但后来因为上海突如其来的疫情封控管理，只得作罢。
▲相变保温材料团体标准
近些年，笔者在一些文献中看到，许多研究机构或厂家，也在积极探索相变材料与诸如干粉砂浆、膨胀珍珠岩、石膏墙板等建筑材料相结合，以期为开发出相变储能新型热功能复合建材，为外墙保温或者说节能型建筑探寻新的路径。
在我国能源消费结构中，建筑全过程（建筑生产、建筑建造、建筑使用）消耗了40%的能源，42%的水资源，50%的原材料以及占用了48%的耕地；而造成的后果是50%的空气污染，42%的温室效应，50%的水污染，48%的固体废弃物以及50%的氟氯化物排放【注7】。
所以大力推进节能型墙体材料的研发与生产，发展绿色节能建筑，降低建筑运行能耗和成本，对我国能源战略与经济发展仍然具有重要且迫切的现实意义。
参考资料
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3.贾佳·我国建筑节能防火安全的误区及对策【J】城市建设理论研究·（2012）（04）-0020-02
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5.史高钢·改性玻化微珠保温砂浆【D】安徽淮南：安徽理工大学·2020
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