外墙外保温系统裂缝控制

来源:用户上传      作者: 林忠芳

　　外墙外保温系统是置于墙体外侧，以保温、防水、保护及装饰等性能为主要功能的复合墙体，一般是由多层具有不同特征和功能的材料通过合理组合排列布置而成，最终表现出良好的综合性能，但随着外保温系统的广泛应用其面层开裂、空鼓等现象成为外墙外保温系统主要矛盾之一，保温体系一旦发生开裂现象则性能将发生很大改变，不仅不能满足设计要求甚至会危及墙体安全，因此充分分析裂缝形成原因并针对性的提出解决措施具有重要意义。
　　
　　1. 外墙外保温技术及其特点
　　1.1 外挂式外保温
　　该种工艺所用材料有岩棉、玻璃棉毡、聚苯乙烯泡沫板、陶粒混凝土复合聚苯仿石装饰保温板以及钢丝网架夹芯墙板等，其施工时一般采用粘接砂浆或专用的固定件将保温材料贴、挂在外墙上，之后再抹抗裂砂浆，在其内部压入耐碱玻璃纤维网格布以形成保护层，最后再加做装饰面，也可用专用的固定件将不易吸收水份的各种保温板固定在建筑外墙，之后将铝板、天然石材以及彩色玻璃等外挂在预先制作的龙骨上以形成装饰面层，该种施工工艺施工难度较大，并且施工占用主导工期，尤其是在进行高层施工时施工人员的安全得不到保障。
　　1.2 涂料饰面外保温
　　在进行涂料选择时应保证其与外保温系统能够兼容，在涂料底层腻子选用时应选用柔性腻子，在进行封底涂料施工时应涂刷均匀且不能漏涂，以免由于外保温系统碱性较强，若封底不严密将会造成外饰面泛碱现象，外墙涂料则需采用延展率大于200的涂料，并且最好采用丙烯酸类涂料，而应尽量避免采用油性涂料，因为油性涂料具有一定的渗透性其易渗透后腐蚀保温板而降低保温功能。
　　1.3 面砖饰面外保温
　　采用面砖作为饰面保温时应保证施工中有与基层墙体可靠连接的面砖粘接剂，并应保证其当时粘接牢固且应该能够长期稳定；外墙面砖应采用全瓷面砖，其应具备长期可靠的质量，并应保证其吸水性能指标良好，尤其对严寒地区更应严格控制吸水率标准；面砖勾缝胶粉应具备良好的透气性和一定的柔性、抗渗性以保证大面积面砖表层在热胀冷缩时具备足够的伸缩能力，并避免挤胀空鼓或渗水冻胀及破坏保温层现象。
　　1.4 一次浇筑成型
　　该种工艺适用于混凝土框剪体系，其首先将聚苯板内置于建筑模板内，然后在墙体外侧浇筑混凝土使其与聚苯板一次浇筑成型为复合墙体，由于外墙与外保温一次成型因而可缩短工期，在寒冷季节施工时由于聚苯板可起到保温作用因而可减少外围护保温措施，在浇筑混凝土时应摇匀并连续浇筑以免影响混凝土侧压力影响而出现聚苯板在拆模后出现变形和错槎现象，内置聚苯板一般为双面和单面钢丝网，其中双面钢丝网主要靠内侧钢丝网架与墙体外侧配筋相绑扎及混凝土与聚苯板的粘结力，单面钢丝网则靠混凝土与聚苯板的粘结力以及斜插钢筋等与混凝土墙体的锚固力，其该种工艺较双面钢丝网相比具有省工省料、降低造价的优点。
　　2. 裂缝成因分析
　　2.1 构造因素
　　聚苯板薄抹灰外保温层。由于该类保温板的热胀冷缩和湿胀干缩现象较为明显，该类现象发生时在板缝处将会产生集中变形应力，并且由于该体系采用纯点或筐点粘接，因而保温层内存在贯通的空腔，当外界正负风压对存在空腔的保温隔热墙面产生拉挤时则易导致开裂现象，甚至当风压较大则会将保温板掀掉，并且当保温板温度超过70℃其将会产生不可逆热收缩变形而导致较为严重的开裂变形；
　　现浇无网聚苯板外保温层。该种工艺施工中由于聚苯板与混凝土基墙结合力不够，施工中前面平整度难于控制，且通高垂直度偏差较大，并且聚苯板自身强度较低在支护和拆除外围模板时其表面不可避免的会受到损害，并且在其接缝部位难免会出现缝隙导致混凝土浇筑时会出现漏浆而形成热桥；
　　胶粉聚苯颗粒预混合干拌保温材料层。虽然该工艺从构造设计上充分考虑了热应力、水、火、风压及地震的影响，采用无空腔和逐层渐变柔性释放应力的技术路线而从根本上解决了抗裂难题，但若在施工中采用刚性腻子或采用普通水泥砂浆或柔性不够的抹面砂浆代替压折比小于3的抗裂砂浆，或是在门窗洞口未铺设耐碱玻纤网等都会导致裂缝出现。
　　2.2 材料因素
　　聚苯板。若施工采用15Kg/m3以下的聚苯板作为墙体保温材料则由于其密度低、易变型和抗冲击性较差等原因将会造成墙面开裂；按照生产工艺聚苯板在生产后应经过自然条件下陈化42d或在60℃蒸汽中陈化5d，而实际为了赶工期则达不到陈化时间要求，导致其尺寸稳定性不够，因而在保温体系施工完成后将继续收缩变形也会导致墙面开裂；施工后的聚苯板在昼夜及季节变化过程中发生的热胀冷缩和湿胀干缩现象也将导致在板缝处产生集中变形应力而造成面层开裂。
　　聚合物水泥砂浆。水泥砂浆配置过程中由于胶粘剂的柔性指标不够、脆性过强而导致胶浆的抗变形能力不能够抵抗面层因应力作用导致的开裂；胶粘剂里面有机质成分过高导致胶浆的抗老化能力降低，也将在竣工后出现大面积开裂；水泥比例过大造成胶浆的强度标号过高，在干化过程中面层胶浆收缩过快因其面层开裂；保护层内面层胶浆的吸水率过高导致经过冻融、冻胀作用后引起面层开裂；砂浆中砂的过筛粒径过细、含泥量过高或砂子的粒径级配不合理等导致面层开裂；
　　玻纤网格布。网格布在复合抹面砂浆中起增强网的作用，其既可有效增加防护层的拉伸强度又可有效分散应力而将本可能造成较宽的裂缝分散成许多较细的裂缝来增强其抗裂性能，但若玻纤网格布的密度过小、延伸率过大或网格布的网孔尺寸过大或过小以及其耐碱涂覆量不足等均可导致其耐碱强度保留率过低而导致开裂。同时抹面胶浆必须与网格布协调一致的发挥作用，在面层开始承受拉力时网格布应可尽快处于受力状态以发挥其抗拉性能并分散应力，在外墙保温体系中抗裂应以延迟变形时间为主并应限制单挑裂缝的宽度，因而网格布应具有较强的节点强度，以免在受拉时节点部位产生滑移而由抹面胶浆承受应力而产生裂缝；具有较低的拉伸应变，若网格布受拉时节点不发生滑移而产生较大的拉伸应变同样也会导致抹面砂浆早期开裂；具有较小的织丝偏差度，以免由于网格布在生产过程中由于纬向丝过多导致受力时出现偏心现象而影响使用效果；
　　塑料锚栓。其在外保温系统中起抵抗负风压和热应力的作用，但如施工中采用的锚栓质量较差或将锚栓设置在板缝连接部位则将会导致锚栓在打入胀芯后将发生胀管根部开裂或与保温板连接不牢固导致保温板松动等现象；
　　保温层腻子。腻子层作为外保温体系的配套产品除了应满足一般腻子的性能要求还应满足可抵抗保温体系在寒冷季节应力的变化，因而要求其抗压强度或弹性模量低于保温抗裂层基材以能更好的适应基材变形，但若腻子层的柔韧性不够则无法满足抗裂防护层的变形而出现开裂；
　　涂料面层封闭底漆。有机类保温板极易受强溶剂溶蚀，因而对粘贴EPS板薄抹灰抗裂砂浆防护层时则不易采用油性封闭底漆，以免滚涂油漆后局部过量的溶剂会透过抗裂防护层而腐蚀EPS板而导致抗裂层和保温层之间形成隔离层，严重的还可导致板面发生不均匀凹陷而发生空鼓脱落等现象，并且油性封底的树脂玻化温度一般较高，涂膜的柔韧性差因而在保温体系上易导致漆膜开裂而影响其封闭效果；
　　面层涂料。传统性质的涂料涂刷于轻质保温体系基层上则极易发生面层涂料的开裂、脱落，甚至可导致雨雪水渗透入保温体系而危害到整个保温体系的稳定性和安全性；
　　防护层。抹面砂浆与增强网组成的防护层对相应工艺整个体系的抗裂性能起着关键作用，若直接采用水泥砂浆作为防护层，则其强度高、收缩大、柔韧变形性不够则可导致裂缝产生，即使采用了聚合物对砂浆改性但其柔韧性不够或施工中抗裂砂浆层过厚，砂浆层收缩大等也易造成开裂，或采用了存在断裂强力低、耐碱强力保留率低、断裂应变大等质量缺陷的网格布，其在后期使用中不能长期有效的分散应力而容易导致裂缝的产生。

　　3. 外保温墙体裂缝控制措施
　　3.1 材料控制
　　胶粘剂。由胶粘剂组成的抹面砂浆与增强网构成的抗裂防护层对保温层的抗裂性能起着关键作用，因此其柔韧极限拉伸变形应大于最不利情况下的自身变形，即各基层变形量总和，才能保证防止裂缝的产生；
　　聚苯板。由于聚苯保温板的导热系数与力学性能和本身密度密切相关，且其在生产后一定时期内会产生一定的收缩值，并随着环境湿度的增大该收缩延续时间增长，因而在聚苯板自出场到使用应在自然条件下不少于42天，在60度蒸汽中存放不少于5天；
　　塑料锚栓。为防止高层建筑受较大负风压时产生振动和建筑热应力作用而在负风压较强部位采用锚栓来辅助抵抗风压，但若锚栓质量较差在胀芯膨胀过程中则胀管会产生开裂，其豁口将会延伸到胀盘，为其渗水提供了条件因而锚栓应采用韧性好的尼龙材质；
　　网格布。网格布的使用可增强抗裂层的拉伸强度并能有效分散应力以将原来可能产生的较宽的裂缝分散为多个细裂缝而增强其抗裂性能，同时由于保护层砂浆为碱性，因而网格布的抗碱性能对抗裂缝性能起着决定作用，因而在选用时应采用高耐碱网格布；
　　抹面砂浆。由于抹面砂浆的柔韧性极限拉伸变形应大于最不利情况下的自身变形及基层变形的总和，因而应要求抹面砂浆具有足够的柔韧性以保证其抗裂要求；
　　饰面层。饰面层材料应选用柔韧性腻子和弹性外墙涂料，并要求材料具有防裂透气并与保湿层协调的性能，并应尽量采用颜色较浅的涂料以尽量降低夏季保温层系统对太阳热量的吸收以降低湿度应力。
　　3.2 材料性质逐层渐变
　　弹性模量。其反映材料抵抗弹性变形能力，是材料在弹性极限内应力与应变的比值，该数值越大则说明材料抵抗弹性变形的能力越强，反之亦然，弹性模量的不同表现为材料抵抗弹性变形能力不同，因而应使用弹性模量相近的材料以实现相邻材料层之间的变形相互适应、相互协调；
　　线膨胀系数。其反映的是材料在温差作用下的变形能力，在温差相同的情况下线膨胀系数越大则其变形也越大，如外保温系统各层材料的线膨胀系数存在较大差异则会导致相同的温差下材料层间会产生较大的相对变形或相对位移，且不协调的变形将会导致不同材料层间产生较大的约束拉应力，即线膨胀系数相差悬殊的两种材料在一起施工则在其相邻界面上产生的剪切应力很容易使保温层开裂，因此在外墙保温系统应尽量选用线膨胀系数相同或相近的材料以求变形相互协调；
　　导热系数。该系数反映了材料以导热方式传递热量的能力，其数值大小与材料组成、密度和分子结构等因素有关，即使同种材料若外界温度、湿度及空隙率的大小、形状和排列不同则导热系数也不相同，不同的导热系数则导致材料的不同的变形速度，而材料间变形速度差将导致界面处产生约束拉应力，也可能导致保温系统开裂。
　　3.3 抗放结合
　　抗即采用各种抗裂措施和抗裂材料提高保温层的抗拉伸强度和拉伸极限应变来抵抗裂缝产生，因而在材料选用时应尽量不采用高强、高密度、高强度及高弹性模量的材料以免断绝变形应力释放出路，要达到该目的则必须保证各层材料有足够的抗拉强度设备；放即对各层材料采取允许变形、限制变形和诱导变形等技术手段来释放变形应力，因而必须要求各材料层必须有足够的变形能力和一定的柔性，从而实现对由约束引起的应力或变形采用疏导的方法来控制，从而为减小层间约束创造机会，即利用各层材料的变形或位移来释放变形能量。
　　3.4 减小层间约束
　　若要减小约束拉应力则必须减小层间约束系数，为各层材料能够产生较大变形创造条件，并尽量采用柔性软连接来增强各层材料的延性，即采用放的形式使各材料层在外力达到开裂或破坏前具备较大变形，采用柔性材料则需其具备良好的延性即材料在外力作用下达到断裂或破坏前伸展变形的能力。
　　3.5 分块设缝和防水透气
　　为了防止保温层开裂一般应在大面积墙面上分块设缝，在缝隙内嵌入变形能力较大的柔性填缝材料，其具体分块方法可参照大面积抹灰分块方法；同时保温层应具备防水透气作用，防水是为了保证保温层干燥，透气则是为了保证对室内水蒸气呼吸作用顺畅，寒冷季节室内外存在较大温差因而在外墙两侧存在水蒸气分压力差，为了减轻水蒸气在保温层内积聚，要阻止或减少室内水蒸气渗入的同时应保证进入保温层内的水蒸气能够顺利逸出，其具体措施可采用在保温层内设置隔气层并减小保温层外侧材料水蒸气渗透阻等。
　　3.6 增设过渡层
　　若相邻两层材料的变形能力相差悬殊，则可采用在两层材料间增设柔性材料过渡层，在使用中利用过渡层良好的变形能力来释放变形应力，而使其在反复多次变形的作用下不产生疲劳破坏。
　　4. 结语
　　随着外墙外保温系统的广泛利用其开裂现象对建筑节能构成巨大的潜在的威胁，为防治该现象发生应在加强对裂缝形成原因分析的同时对新型保温材料性能给予足够重视以降低裂缝发生的可能性，实现对外保温层裂缝的有效控制。
　　（作者单位：福建宏盛建设集团有限公司）

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