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现在EPS墙外保温技术作为一种先进的保温形式,在国内近几年的推广和应用中取得了许多宝贵的经验,得到了用户的广泛认可,但也出现了很多问题。例如,应用外墙保温的节能住宅中出现了饰面层脱落、空鼓、开裂等质量问题。造成这些问题的因素很多。
1产生裂缝的主要原因
通过对建筑物外墙EPS外保温工程的监督检查和调查研究发现,外墙EPS板外保温隔热裂缝的产生原因相当复杂,主要包括构造设计、材料及施工各个环节。
1.1构造设计的不足
由于EPS板薄抹灰外保温系统的材料通常采用粘贴的方式(也有加锚栓辅助锚固的)固定在基层墙体上,然后在保温板上加抹抹面砂浆,并将增强网布铺压在抹面砂浆中。在实际工程应用中,聚苯板外保温产生裂缝的情况是普遍存在的,有相当数量的工程在竣工3个月即产生了大量的裂缝。而经过一冬一夏冷热循环后,很多板缝处的裂缝宽度大1 mm,严重影响了外墙外保温体系的保温效果。墙外保温体系的保温效果,从构造设计上分析,该类体系构造设计有以下几点不足:
1.1.1总体构造设计的不足
试验证明,膨胀聚苯板应在自然环境条件下的42d后或60℃蒸气养护条件下的5 d后再上墙的。但由于考虑到膨胀聚苯板的长时间养护需占用大量的场地、生产资金占用,实际情况中,企业通常是以销定产,在接到订单后才进行生产,致使工程应用中膨胀聚苯板往往是自然养护不到1周就已上了墙,造成膨胀聚苯板上墙后继续收缩,而这种收缩应力集中在板缝处,会对黏结在膨胀聚苯板上的防护层产生拉应力而造成面层开裂。EPS保温板上墙后继续收缩,或者保温板在昼夜及季节变化发生热胀冷缩、湿胀干缩时易在板缝间产生裂缝;挤塑聚苯板由于比膨胀聚苯板的密度大、强度高,其自身变形及温差变形产生的变形应力也比较大,因而比膨胀聚苯板更容易造成板缝处开裂。另外,聚苯板保温层上是3 mm左右的砂浆复合网格布防护层,在温差变化以及受昼夜和季节室外气温的影响下,由于聚苯板保温隔热层热阻很大,对抹面砂浆的柔韧性和网格布的耐久性提出了相当高的要求,也易造成较为严重的开裂变形。聚苯板薄抹灰外保温隔热体系通常采用纯点粘或筐点粘,采用纯点粘时,该体系存在整体贯通的空腔。即便是筐粘,由于必须留有排气孔,每块板的空腔通过排气孔及板缝仍是贯通的,当建筑物垂直度偏差通过粘结点粘结砂浆厚度来调整时,特别是墙体偏差较大时,空腔的大小是不确定的,该体系存在整体贯通的空腔正负风压对保温隔热墙面进行挤或拉,也易造成板缝处开裂,极端情况下负风压甚至会将保温板掀掉。
1.1.2局部节点设计的缺陷
由于女儿墙内侧、结构挑出如阳台、雨罩等部位未做保温隔热或处理不到位,引起因为热桥通路变短而在产生返霜结露现象,致使产生的温差应力引起该部位与主体部位相接处产生裂缝;由于保温层与其他材料的材质密度相差过大,使得材质间的弹性模量和线性膨胀系数在温度应力作用下的变形不尽相同,从而在这些部位产生极易面层的裂缝;面砖密缝粘贴,应力无处释放形成开裂。另外面砖密缝粘贴形成狭缝,雨雪水浸渍及冻融破坏易引起开裂脱落,将增强网直接铺设在保温隔热层上,未起到抗裂作用反而形成隔离作用,由于没有在极易产生应力集中的窗口周边及墙体转折处铺网格布来分散其应力,从而产生裂缝。
1.2材料方面的原因
在EPS板外保温体系中,聚苯板保温层外采用厚度为3mm的抗裂砂浆,抗裂砂浆的导热系数为0.93 W/m·K,而膨胀聚苯板的导热系数为0.042 W/m·K,两种材料的导热系数相差22倍。由于聚苯板保温层热阻很大,致使防护层的热量不易通过传导方式扩散,因而当受到太阳光直射时,热量聚集在抗裂砂浆层,其表面温度可达50℃~70℃,日照强度高的地区甚至可达80℃,如果遇到突然降雨,表面温度则会迅速降至15℃左右,温差达35℃~65℃,这样大幅度的温度变化以及昼夜和季节变化引起的室外气温波动,对抹面砂浆的柔韧性和网格布的耐久性提出了相当高的要求。另外,当聚苯板的温度达70℃时,聚苯板会产生不可逆的热收缩变形而造成更为严重的开裂。
1.3施工质量控制方面的原因
①基层处理及保温层在基层上的粘贴、固定施工中,基层表面含有妨碍粘贴的物质,未对其进行界面处理;②基层表面的平整度不符合外保温工程对基层的允许偏差项目的质量要求,平整度偏差过大;③所用的胶粘剂达不到外保温技术对产品的质量、性能要求或采用机械固定时锚固件的埋设深度和锚固数量不符合设计规范要求;④黏结面积不符合规范要求,粘结面积过小,未达到黏结面积的质量规范要求;⑤在粘贴保温板时,没有对基层进行掸水处理或雨后墙面含水量过大还没有等到墙面干燥就进行保温板的粘贴,造成粘贴失败等,都会造成保温体系的质量问题。
另外,①门窗洞口的四角处45°未加铺玻纤网格布,在应力集中的门窗洞口的四角处沿45°易出现裂缝;②网格布干搭接不够,在搭接处形成裂缝;③网格布铺设位置贴近保温隔热导层,起不到抗裂作用,抹面砂浆层易产生裂缝。冬季施工,易出现开裂、空鼓、脱落;④粘贴聚苯板时,一端翘起,引起另一侧的板面虚贴、空鼓。在施工时敲、拍、震动板面引起胶浆脱落;⑤施工面层时在太阳曝晒下进行或在高温天气下面层保水性能不足,导致面层失水过快引起开裂;⑥在腻子层尚未干燥或刚淋过雨的情况下,直接在上面涂刷透气较差的高弹性面层涂料,造成面层涂料气鼓等。这些也都是造成涂料饰面外保温隔热墙面开裂的原因。
2防治裂缝的主要措施
2.1严格控制材料质量
由于普通水泥砂浆不仅自身容易产生各种收缩裂缝,同时其柔韧性较差,无法适应相邻层温度变形而产生的应力,如将其用作保温层的保护层极易产生裂缝且厚度越大情况越严重。因此,普通水泥砂浆不应用作保温体系表面的找平层及保护层材料。
材料应经国家认可的检测机构检测合格,相应的外墙外保温系统材料应符合相关行业标准《膨胀聚苯板薄抹灰外墙外保温系统》(JG1 49-2003)的要求,由体系供应商成套供应,使材料必须有一定的相容性。
EPS板必须是合格材料,并经过规定的养护时间,以减少材料本身的收缩变形。耐碱玻纤网格布必须现场复检合格后,才能用于工程。
2.2抗裂防护层的施工
建议采用热镀锌四角网加强结构,热镀锌四角网应通过绑扎或锚固的方式与基层结构连接,且热镀锌四角网的孔径不宜过大。在抹抗裂防护层时,应先抹一遍抗裂砂浆,然后铺设、锚固四角网,再抹第二遍抗裂砂浆将四角网包覆。整个抗裂防护层的厚度宜控制在8 mm~12mm。抗裂防护层的厚度过大,造成荷载过大产生挤压开裂。
2.3改进设计
(1)为了形成无空腔体系,采用满粘聚苯板。由于聚苯板被满涂黏结剂黏结于墙面,对聚苯板形成强约束,有利于板缝裂缝的控制。在聚苯板保温层上采用15 mm~20 mm胶粉聚苯颗粒保温浆料整体找平及补充保温,这样不仅消除了板缝,而且还对聚苯板起到了保护作用,从而提高了抗裂性能及耐候性,同时提高了防火性及隔热性能。
(2)为了减小室外气候温差引起的变形,外墙外保温层应包覆门窗框洞口外侧、封闭阳台、女儿墙以及屋顶挑檐等热桥部位;另外,以防裂缝的出现,要做好过渡部位的节点设计;窗口周边及墙体转折处等易产生应力集中部位的板材不得拼接,为了分散其应力,還应设增强网格布。
(3)加强保温截止部位材质变换处的密封原则。在保温层与其它材料的材质变换处,由于这些材质的密度相差过大,这就决定了材质间的弹性模量和线性膨胀系数也不尽相同,在温度应力作用下的变形也不同,极容易在这些部位产生面层的裂缝。同时还应该考虑这些部位的防水处理,防止水份侵入到保温体系内,避免因冻胀作用而导致体系的破坏,影响体系的正常使用寿命和体系的耐久性。
(4) 涂料饰面层应具有良好的防水及抗裂性能,当采用涂料饰面时,复合在抹面砂浆之上的腻子和涂料应着重考虑柔韧变形性而不是强度。显然从抹面砂浆→腻子→涂料,变形性逐层增加是保证体系抗裂性能的理想模式,如弹性腻子,质感漆等。
(5)应充分考虑各层材料的相容性及匹配性原则。由于保温体系是由多层材料复合构成,就抗裂性能来说,除应考虑各层材料自身功能性外还应充分考虑材料的相容性及匹配性。
2.4规范施工
(1)施工时尽量避开冬季、雨天,施工环境温度不应低于5℃,风力不大于5级,应确保作业环境满足规程要求,按施工操作规程分层作业。做好中间工序的检查,不合格工序应及时返工。同时还要确保进入施工现场的材料满足材料要求的存放条件。
(2)为了保证抗裂砂浆具有一定的柔韧性,以便释放变形应力。保温隔热体系中各相邻构造层的性能、弹性模量变化指标应匹配,逐层渐变相容。对于高层建筑的外保温隔热工程,应充分重视风荷载对外保温隔热体系的破坏作用,尽可能采用无空腔或小空腔构造形式,以满足抗风压破坏的要求。
1产生裂缝的主要原因
通过对建筑物外墙EPS外保温工程的监督检查和调查研究发现,外墙EPS板外保温隔热裂缝的产生原因相当复杂,主要包括构造设计、材料及施工各个环节。
1.1构造设计的不足
由于EPS板薄抹灰外保温系统的材料通常采用粘贴的方式(也有加锚栓辅助锚固的)固定在基层墙体上,然后在保温板上加抹抹面砂浆,并将增强网布铺压在抹面砂浆中。在实际工程应用中,聚苯板外保温产生裂缝的情况是普遍存在的,有相当数量的工程在竣工3个月即产生了大量的裂缝。而经过一冬一夏冷热循环后,很多板缝处的裂缝宽度大1 mm,严重影响了外墙外保温体系的保温效果。墙外保温体系的保温效果,从构造设计上分析,该类体系构造设计有以下几点不足:
1.1.1总体构造设计的不足
试验证明,膨胀聚苯板应在自然环境条件下的42d后或60℃蒸气养护条件下的5 d后再上墙的。但由于考虑到膨胀聚苯板的长时间养护需占用大量的场地、生产资金占用,实际情况中,企业通常是以销定产,在接到订单后才进行生产,致使工程应用中膨胀聚苯板往往是自然养护不到1周就已上了墙,造成膨胀聚苯板上墙后继续收缩,而这种收缩应力集中在板缝处,会对黏结在膨胀聚苯板上的防护层产生拉应力而造成面层开裂。EPS保温板上墙后继续收缩,或者保温板在昼夜及季节变化发生热胀冷缩、湿胀干缩时易在板缝间产生裂缝;挤塑聚苯板由于比膨胀聚苯板的密度大、强度高,其自身变形及温差变形产生的变形应力也比较大,因而比膨胀聚苯板更容易造成板缝处开裂。另外,聚苯板保温层上是3 mm左右的砂浆复合网格布防护层,在温差变化以及受昼夜和季节室外气温的影响下,由于聚苯板保温隔热层热阻很大,对抹面砂浆的柔韧性和网格布的耐久性提出了相当高的要求,也易造成较为严重的开裂变形。聚苯板薄抹灰外保温隔热体系通常采用纯点粘或筐点粘,采用纯点粘时,该体系存在整体贯通的空腔。即便是筐粘,由于必须留有排气孔,每块板的空腔通过排气孔及板缝仍是贯通的,当建筑物垂直度偏差通过粘结点粘结砂浆厚度来调整时,特别是墙体偏差较大时,空腔的大小是不确定的,该体系存在整体贯通的空腔正负风压对保温隔热墙面进行挤或拉,也易造成板缝处开裂,极端情况下负风压甚至会将保温板掀掉。
1.1.2局部节点设计的缺陷
由于女儿墙内侧、结构挑出如阳台、雨罩等部位未做保温隔热或处理不到位,引起因为热桥通路变短而在产生返霜结露现象,致使产生的温差应力引起该部位与主体部位相接处产生裂缝;由于保温层与其他材料的材质密度相差过大,使得材质间的弹性模量和线性膨胀系数在温度应力作用下的变形不尽相同,从而在这些部位产生极易面层的裂缝;面砖密缝粘贴,应力无处释放形成开裂。另外面砖密缝粘贴形成狭缝,雨雪水浸渍及冻融破坏易引起开裂脱落,将增强网直接铺设在保温隔热层上,未起到抗裂作用反而形成隔离作用,由于没有在极易产生应力集中的窗口周边及墙体转折处铺网格布来分散其应力,从而产生裂缝。
1.2材料方面的原因
在EPS板外保温体系中,聚苯板保温层外采用厚度为3mm的抗裂砂浆,抗裂砂浆的导热系数为0.93 W/m·K,而膨胀聚苯板的导热系数为0.042 W/m·K,两种材料的导热系数相差22倍。由于聚苯板保温层热阻很大,致使防护层的热量不易通过传导方式扩散,因而当受到太阳光直射时,热量聚集在抗裂砂浆层,其表面温度可达50℃~70℃,日照强度高的地区甚至可达80℃,如果遇到突然降雨,表面温度则会迅速降至15℃左右,温差达35℃~65℃,这样大幅度的温度变化以及昼夜和季节变化引起的室外气温波动,对抹面砂浆的柔韧性和网格布的耐久性提出了相当高的要求。另外,当聚苯板的温度达70℃时,聚苯板会产生不可逆的热收缩变形而造成更为严重的开裂。
1.3施工质量控制方面的原因
①基层处理及保温层在基层上的粘贴、固定施工中,基层表面含有妨碍粘贴的物质,未对其进行界面处理;②基层表面的平整度不符合外保温工程对基层的允许偏差项目的质量要求,平整度偏差过大;③所用的胶粘剂达不到外保温技术对产品的质量、性能要求或采用机械固定时锚固件的埋设深度和锚固数量不符合设计规范要求;④黏结面积不符合规范要求,粘结面积过小,未达到黏结面积的质量规范要求;⑤在粘贴保温板时,没有对基层进行掸水处理或雨后墙面含水量过大还没有等到墙面干燥就进行保温板的粘贴,造成粘贴失败等,都会造成保温体系的质量问题。
另外,①门窗洞口的四角处45°未加铺玻纤网格布,在应力集中的门窗洞口的四角处沿45°易出现裂缝;②网格布干搭接不够,在搭接处形成裂缝;③网格布铺设位置贴近保温隔热导层,起不到抗裂作用,抹面砂浆层易产生裂缝。冬季施工,易出现开裂、空鼓、脱落;④粘贴聚苯板时,一端翘起,引起另一侧的板面虚贴、空鼓。在施工时敲、拍、震动板面引起胶浆脱落;⑤施工面层时在太阳曝晒下进行或在高温天气下面层保水性能不足,导致面层失水过快引起开裂;⑥在腻子层尚未干燥或刚淋过雨的情况下,直接在上面涂刷透气较差的高弹性面层涂料,造成面层涂料气鼓等。这些也都是造成涂料饰面外保温隔热墙面开裂的原因。
2防治裂缝的主要措施
2.1严格控制材料质量
由于普通水泥砂浆不仅自身容易产生各种收缩裂缝,同时其柔韧性较差,无法适应相邻层温度变形而产生的应力,如将其用作保温层的保护层极易产生裂缝且厚度越大情况越严重。因此,普通水泥砂浆不应用作保温体系表面的找平层及保护层材料。
材料应经国家认可的检测机构检测合格,相应的外墙外保温系统材料应符合相关行业标准《膨胀聚苯板薄抹灰外墙外保温系统》(JG1 49-2003)的要求,由体系供应商成套供应,使材料必须有一定的相容性。
EPS板必须是合格材料,并经过规定的养护时间,以减少材料本身的收缩变形。耐碱玻纤网格布必须现场复检合格后,才能用于工程。
2.2抗裂防护层的施工
建议采用热镀锌四角网加强结构,热镀锌四角网应通过绑扎或锚固的方式与基层结构连接,且热镀锌四角网的孔径不宜过大。在抹抗裂防护层时,应先抹一遍抗裂砂浆,然后铺设、锚固四角网,再抹第二遍抗裂砂浆将四角网包覆。整个抗裂防护层的厚度宜控制在8 mm~12mm。抗裂防护层的厚度过大,造成荷载过大产生挤压开裂。
2.3改进设计
(1)为了形成无空腔体系,采用满粘聚苯板。由于聚苯板被满涂黏结剂黏结于墙面,对聚苯板形成强约束,有利于板缝裂缝的控制。在聚苯板保温层上采用15 mm~20 mm胶粉聚苯颗粒保温浆料整体找平及补充保温,这样不仅消除了板缝,而且还对聚苯板起到了保护作用,从而提高了抗裂性能及耐候性,同时提高了防火性及隔热性能。
(2)为了减小室外气候温差引起的变形,外墙外保温层应包覆门窗框洞口外侧、封闭阳台、女儿墙以及屋顶挑檐等热桥部位;另外,以防裂缝的出现,要做好过渡部位的节点设计;窗口周边及墙体转折处等易产生应力集中部位的板材不得拼接,为了分散其应力,還应设增强网格布。
(3)加强保温截止部位材质变换处的密封原则。在保温层与其它材料的材质变换处,由于这些材质的密度相差过大,这就决定了材质间的弹性模量和线性膨胀系数也不尽相同,在温度应力作用下的变形也不同,极容易在这些部位产生面层的裂缝。同时还应该考虑这些部位的防水处理,防止水份侵入到保温体系内,避免因冻胀作用而导致体系的破坏,影响体系的正常使用寿命和体系的耐久性。
(4) 涂料饰面层应具有良好的防水及抗裂性能,当采用涂料饰面时,复合在抹面砂浆之上的腻子和涂料应着重考虑柔韧变形性而不是强度。显然从抹面砂浆→腻子→涂料,变形性逐层增加是保证体系抗裂性能的理想模式,如弹性腻子,质感漆等。
(5)应充分考虑各层材料的相容性及匹配性原则。由于保温体系是由多层材料复合构成,就抗裂性能来说,除应考虑各层材料自身功能性外还应充分考虑材料的相容性及匹配性。
2.4规范施工
(1)施工时尽量避开冬季、雨天,施工环境温度不应低于5℃,风力不大于5级,应确保作业环境满足规程要求,按施工操作规程分层作业。做好中间工序的检查,不合格工序应及时返工。同时还要确保进入施工现场的材料满足材料要求的存放条件。
(2)为了保证抗裂砂浆具有一定的柔韧性,以便释放变形应力。保温隔热体系中各相邻构造层的性能、弹性模量变化指标应匹配,逐层渐变相容。对于高层建筑的外保温隔热工程,应充分重视风荷载对外保温隔热体系的破坏作用,尽可能采用无空腔或小空腔构造形式,以满足抗风压破坏的要求。