外墻外保溫體系面層裂縫分析及控制措施淺論

宋偉青，呂永崗

1 中鐵建設(shè)集團(tuán)有限公司西安分公司（712000） 2 陜西省公路勘察設(shè)計(jì)研究院（710064）

綠色、環(huán)保、低碳一直是人類生活的目標(biāo)。在我國(guó)，隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，能源的利用和有效節(jié)約已經(jīng)是迫在眉睫。而建筑能耗在我國(guó)總能耗中所占比例很大,約為25%～40%，與世界發(fā)達(dá)國(guó)家相比還有很大差距。因此中國(guó)建筑節(jié)能技術(shù)正在快速發(fā)展，外墻結(jié)構(gòu)的保溫、屋面的保溫、門(mén)窗的保溫措施等都在實(shí)際使用和探索中。本文針對(duì)目前正在廣泛使用外墻外保溫體系在實(shí)際使用中存在的裂縫問(wèn)題進(jìn)行分析，采取相應(yīng)的控制措施加以預(yù)防。

外墻外保溫隔熱體系屬于非承重復(fù)合墻面,其墻面裂縫的危害不在于影響結(jié)構(gòu)安全,主要是對(duì)住戶的審美和心理的影響。裂縫的存在會(huì)對(duì)保溫隔熱體系造成破壞（如水的滲透、凍融破壞等），同時(shí)會(huì)大大降低建筑節(jié)能效果。

1 外墻外保溫體系使用種類

外保溫隔熱是將保溫隔熱體系置于外墻外側(cè)從而使主體結(jié)構(gòu)所受溫差作用大幅度下降，溫度變形減小，對(duì)結(jié)構(gòu)墻體起到保護(hù)作用，并可有效阻斷冷（熱）橋，有利于主體結(jié)構(gòu)壽命的延長(zhǎng)。因此從有利于結(jié)構(gòu)壽命和永久性方面來(lái)說(shuō)，外保溫隔熱具有明顯的優(yōu)勢(shì)。但由于外保溫隔熱體系被置于外墻外側(cè)，直接承受來(lái)自自然界各種因素影響，對(duì)體系要求更高。

1.1 保溫材料

1）當(dāng)外墻外保溫材料選用聚苯乙烯保溫板（簡(jiǎn)稱EPS保溫板）時(shí)，聚苯板薄抹灰外保溫隔熱體系通常采用純點(diǎn)粘或筐點(diǎn)粘。采用純點(diǎn)粘時(shí)，該體系存在整體貫通的空腔。該體系存在整體貫通的空腔正負(fù)風(fēng)壓對(duì)保溫隔熱墻面進(jìn)行擠或拉，也易造成板縫處開(kāi)裂，極端情況下負(fù)風(fēng)壓甚至?xí)⒈匕逑频簟Ｓ捎诒匕逡蛩卦斐砷_(kāi)裂的原因有:

①聚苯板密度過(guò)低:采用15 kg/m3以下的聚苯板作為墻體保溫層材料，密度低、易變形、抗沖擊性差，造成保溫墻面開(kāi)裂。

②陳化時(shí)間不夠。

③材料粉化:由于工期長(zhǎng)或隔年施工等原因，造成聚苯板表面粉化。

④熱熔縮:當(dāng)聚苯板受熱時(shí)會(huì)發(fā)生不可逆熱熔縮變形,引起保溫面層開(kāi)裂、空鼓。

⑤所用的膠粘劑達(dá)不到外保溫技術(shù)對(duì)產(chǎn)品的質(zhì)量要求。

2）選用聚苯乙烯保溫板作為外保溫隔熱材料，采用粘貼的方式（也有加錨栓輔助錨固的）固定在基層墻體上，然后在保溫板上抹抹面砂漿并將增強(qiáng)網(wǎng)鋪壓在抹面砂漿中。EPS保溫板在自然環(huán)境中的自身收縮變形時(shí)間長(zhǎng)達(dá)60天，由于在自然環(huán)境條件下42天或60℃蒸汽養(yǎng)護(hù)條件下5天的自身收縮變形已完成99%以上，因此要求EPS保溫板在自然環(huán)境條件下 42天或60℃蒸汽養(yǎng)護(hù)條件下5天后再上墻。但在實(shí)際中很難做到。另外，保溫板在晝夜及季節(jié)變化發(fā)生熱脹冷縮、濕脹干縮時(shí)也會(huì)在板縫處集中產(chǎn)生變形應(yīng)力，該類體系板間裂縫是比較常見(jiàn)的現(xiàn)象。擠塑聚苯板比發(fā)泡聚苯板密度大、強(qiáng)度高，自身變形及溫差變形產(chǎn)生的變形應(yīng)力也大，與膨脹聚苯板相比更易造成板縫處開(kāi)裂。

3）從防護(hù)層受熱應(yīng)力的因素上看，聚苯板保溫層上是僅3mm的砂漿復(fù)合網(wǎng)格布防護(hù)層，由于聚苯板保溫隔熱層熱阻很大，從而使防護(hù)層的熱量不易通過(guò)傳導(dǎo)擴(kuò)散，溫差變化以及受晝夜和季節(jié)室外氣溫的影響,對(duì)抹面砂漿的柔韌性和網(wǎng)格布的耐久性提出了相當(dāng)高的要求。另外，當(dāng)聚苯板的溫度超過(guò)70℃時(shí)，聚苯板會(huì)產(chǎn)生不可逆熱收縮變形，造成較為嚴(yán)重的開(kāi)裂變形。

4）將聚苯乙烯保溫板作為主體保溫隔熱材料放置于大模內(nèi)側(cè),通過(guò)與現(xiàn)澆混凝土整體一次澆筑的方式固定在基層墻體上。其優(yōu)點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)復(fù)合澆筑材料一次成型,施工速度快，但工程存在以下問(wèn)題:

①聚苯板與混凝土基墻結(jié)合力不夠。由于聚苯板是一種有機(jī)絕熱材料，與混凝土粘結(jié)強(qiáng)度不夠，粘結(jié)強(qiáng)度達(dá)不到0.1MPa，拉拔破壞部位通常是聚苯板與混凝土界面分離。

②平整度和垂直度較難控制。

③存在局部破損和污染。由于聚苯板表面強(qiáng)度低，在支護(hù)和拆卸外側(cè)模板時(shí)，聚苯板表面不可避免受到損壞，在澆筑時(shí)難避會(huì)出現(xiàn)漏漿形成熱橋。

5）當(dāng)外墻外保溫材料選用擠塑式聚苯乙烯保溫板（簡(jiǎn)稱XPS保溫板）時(shí)，擠塑聚苯板具有良好的閉孔結(jié)構(gòu)、吸水率和導(dǎo)熱系數(shù)都很低的優(yōu)點(diǎn),除了與膨脹聚苯板薄抹灰外墻外保溫體系類似的原因外，還有以下原因:

①整個(gè)體系材料不配套。擠塑聚苯板雖然具有良好的保溫防水性，但由于其強(qiáng)度較高變形應(yīng)力大、表面光滑、遇水難以粘接等原因。在國(guó)外的實(shí)際使用中，擠塑聚苯板主要用于屋面及地面±0.00以下墻面的保溫。而國(guó)內(nèi)該體系的適用范圍應(yīng)為:以保溫為主、隔熱為輔的嚴(yán)寒及寒冷地區(qū)、建筑高度30 m以下、對(duì)防火性沒(méi)有特殊要求的建筑物的外墻保溫。

②擠塑板比膨脹聚苯板密度大，強(qiáng)度高，由于自身變形及溫差變形而產(chǎn)生的變形應(yīng)力也大。

1.2 面層材料

1）面磚飾面層

從材料方面考慮，引起面磚飾面層開(kāi)裂、脫落的原因如下:

①在以玻纖網(wǎng)為增強(qiáng)材料的抗裂防護(hù)層上粘貼面磚，由于玻纖網(wǎng)網(wǎng)孔小、與砂漿握裹不好、玻纖網(wǎng)形成隔離層，易引起面磚飾面層開(kāi)裂、脫落。

②使用水泥砂漿或聚灰比達(dá)不到要求的聚合物砂漿粘貼面磚,砂漿柔韌性小，滿足不了柔性漸變釋放應(yīng)力的原則，面磚飾面層易開(kāi)裂、空鼓、脫落。

③使用水泥砂漿或聚灰比達(dá)不到要求的聚合物砂漿進(jìn)行面磚勾縫,砂漿柔韌性小無(wú)法釋放面磚及砂漿本身由于溫濕變化產(chǎn)生的變形應(yīng)力，勾縫砂漿處易開(kāi)裂，造成環(huán)境水或雨雪水滲漏，面磚飾面層易空鼓、脫落。

④使用了吸水率大的面磚,易造成粘結(jié)界面處粘結(jié)砂漿快速失水，拉拔強(qiáng)度達(dá)不到《建筑工程飾面磚粘接強(qiáng)度檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)》JGJ110-1997標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的不小于0.4MPa要求,吸水后易遭受凍融破壞引起開(kāi)裂、空鼓、脫落。

⑤使用了不帶槽的平板面磚，不易粘貼牢固，易脫落。

⑥墻體飾面磚層出現(xiàn)脫落和開(kāi)裂主要原因:其一溫度方面，不同季節(jié)，白天黑夜，墻體內(nèi)外由于溫差的變化，飾面磚會(huì)受到三維方向溫度應(yīng)力的影響,在飾面層會(huì)產(chǎn)生局部應(yīng)力集中飾面層開(kāi)裂引起面磚脫落,也有相鄰面磚局部擠壓變形引起面磚脫落；其二反復(fù)凍融循環(huán)，造成面磚粘接層破壞，引起面磚脫落；其三是組合荷載、地基不均勻沉降等外力作用，引起墻體變形錯(cuò)位，造成墻體嚴(yán)重開(kāi)裂，面磚脫落。

2）涂料飾面層

涂料飾面層應(yīng)具有良好的防水及抗裂性能,當(dāng)采用涂料飾面時(shí),附著在抹面砂漿之上的膩?zhàn)雍屯苛蠎?yīng)著重考慮柔韌變形性而不是強(qiáng)度。由于飾面層材料引起的裂縫原因如下:

①采用剛性膩?zhàn)?由于膩?lái)g性不夠，無(wú)法滿足抗裂防護(hù)層的變形而開(kāi)裂。

②采用不耐水的膩?zhàn)印?/p>

③采用不耐老化的涂料:由于該類涂料不耐老化，剛涂上去很好，但經(jīng)過(guò)兩年就會(huì)開(kāi)裂、起皮。

④采用與膩?zhàn)硬黄ヅ涞耐苛稀?/p>

3）帶有涂料或面磚飾面的保溫隔熱塊材

這類外保溫隔熱材料通常在工廠加工預(yù)制好帶有涂料或面磚飾面的保溫隔熱塊材,在施工現(xiàn)場(chǎng)只需錨固安裝上墻即可。目前市場(chǎng)上該類產(chǎn)品多在板縫處出現(xiàn)裂縫的原因是:

①預(yù)制板在上墻后仍在收縮，將板縫拉開(kāi)；

②預(yù)制板受溫度及濕度變化會(huì)發(fā)生熱脹冷縮、濕脹干縮現(xiàn)象，對(duì)板縫反復(fù)擠壓造成板縫開(kāi)裂；

③由于預(yù)制保溫隔熱板的變形是必然發(fā)生的，因此必須在板縫處留有相當(dāng)?shù)膶挾炔⒉捎萌犴g變形性及防水性良好的材料來(lái)嵌縫。

該類產(chǎn)品具有可在工廠連續(xù)生產(chǎn)，現(xiàn)場(chǎng)干作業(yè)等優(yōu)點(diǎn)，較好地解決了板縫裂縫問(wèn)題，具有大面積推廣應(yīng)用前景。

2 抗裂防護(hù)層裂縫分析

1）就太陽(yáng)輻射及環(huán)境溫度變化對(duì)其影響來(lái)說(shuō)，置于保溫層之上的抗裂防護(hù)層只有3～20mm,且保溫材料具有較大的熱阻,抗裂防護(hù)層的柔韌性和耐候性對(duì)外保溫體系的抗裂性能起著關(guān)鍵的作用。

2）由抹面砂漿與增強(qiáng)網(wǎng)構(gòu)成的防護(hù)層對(duì)整個(gè)體系的抗裂性能起著關(guān)鍵的作用。玻纖網(wǎng)格布作為抗裂防護(hù)層軟配筋的關(guān)鍵增強(qiáng)材料,在外墻外保溫技術(shù)中的應(yīng)用得以快速發(fā)展。復(fù)合抹面砂漿中增強(qiáng)網(wǎng)（如玻纖網(wǎng)格布）的使用，一方面能夠有效的增加防護(hù)層的拉伸強(qiáng)度,另一方面由于能有效分散應(yīng)力，可以將原本可能產(chǎn)生的較寬裂縫（有害裂縫）分散成許多較細(xì)裂縫（無(wú)害裂縫）從而形成其抗裂作用。目前通常采用經(jīng)表面涂塑的玻纖網(wǎng)格布,對(duì)于玻纖網(wǎng)格布我們不僅應(yīng)規(guī)定其斷裂強(qiáng)力值，而且應(yīng)規(guī)定耐堿強(qiáng)度保留率，以確保玻纖網(wǎng)格布長(zhǎng)期有效地發(fā)揮作用。玻纖網(wǎng)格布的耐堿性由玻纖品種、表面涂塑材質(zhì)及涂塑量所決定。外墻外保溫體系中所采用的玻纖網(wǎng)格布必須是由耐堿玻纖機(jī)織而成并經(jīng)耐堿高分子材料涂塑的網(wǎng)格布。

3）由于防護(hù)層材料而引起保溫隔熱墻面開(kāi)裂的原因有:

①直接采用水泥砂漿做防護(hù)層；

②配制的抗裂砂漿雖然也用了聚合物進(jìn)行改性，但柔韌性不夠也易開(kāi)裂；

③抗裂砂漿層過(guò)厚；

④使用了不合格的玻纖網(wǎng)格布。

3 施工現(xiàn)場(chǎng)裂縫控制措施

由于外墻外保溫隔熱通常是在施工現(xiàn)場(chǎng)完成,施工的質(zhì)量對(duì)外墻外保溫隔熱體系質(zhì)量的保證是非常重要的。

3.1 基層處理及保溫層在基層上的粘貼

基層處理及保溫層在基層上的粘貼施工中,以下問(wèn)題易造成保溫體系質(zhì)量問(wèn)題:

1）基層表面的平整度不符合外保溫工程對(duì)基層的允許偏差項(xiàng)目的質(zhì)量要求。

2）基層表面沒(méi)有對(duì)其進(jìn)行界面處理。

3）所用的膠粘劑達(dá)不到外保溫技術(shù)對(duì)產(chǎn)品的質(zhì)量、性能要求或采用機(jī)械固定時(shí)錨固件的埋設(shè)深度和錨固數(shù)量不符合設(shè)計(jì)規(guī)范要求。

4）粘結(jié)面積不符合規(guī)范要求，粘結(jié)面積過(guò)小，未達(dá)到粘結(jié)面積的質(zhì)量規(guī)范要求。

5）基層墻面過(guò)于干燥在粘貼保溫板時(shí)沒(méi)有對(duì)基層進(jìn)行撣水處理或雨后墻面含水量過(guò)大還沒(méi)有等到墻面干燥就進(jìn)行保溫板的粘貼，造成粘貼失敗。

3.2 涂料飾面外保溫隔熱施工因素

由于施工因素造成涂料飾面外保溫隔熱墻面開(kāi)裂的原因有:

1）網(wǎng)格布干搭接或搭接不夠，在搭接處形成裂縫。

2）網(wǎng)格布鋪設(shè)位置貼近保溫隔熱層，起不到抗裂作用，抹面砂漿層易產(chǎn)生裂縫。

3）門(mén)窗洞口的四角處沿45°未加鋪玻纖網(wǎng)格布，在應(yīng)力集中的門(mén)窗洞口的四角處沿45°易出現(xiàn)裂縫。

4）冬季施工，易出現(xiàn)開(kāi)裂、空鼓、脫落。

5）粘貼聚苯板時(shí)，一端翹起，引起另一側(cè)的板面虛貼、空鼓。在施工時(shí)敲、拍、震動(dòng)板面引起膠漿脫落。

6）墻面平整度不好又沒(méi)進(jìn)行基層找平時(shí)，粘貼聚苯板通常采用以下方法，均存在缺陷:①通過(guò)調(diào)整點(diǎn)粘粘結(jié)砂漿厚度來(lái)調(diào)整；②用不同厚度的板或多層板來(lái)調(diào)整平整度，此法造成荷載不均，施工不規(guī)范，易出現(xiàn)問(wèn)題；③采用打磨方法找平，此法破壞了聚苯板表面致密結(jié)構(gòu)，影響與抹面砂漿的粘結(jié)，且打磨厚度過(guò)大時(shí)也降低了保溫層的保溫效果。

7）當(dāng)面層的增強(qiáng)材料為鋼絲網(wǎng)時(shí)，沒(méi)有采用抗裂砂漿做面層抹灰材料。

8）施工面層時(shí)在太陽(yáng)曝曬下進(jìn)行或在高溫天氣下面層保水性能不足，導(dǎo)致面層失水過(guò)快引起開(kāi)裂。

9）在膩?zhàn)訉由形锤稍锘騽偭苓^(guò)雨的情況下，直接在上面涂刷透氣較差的高彈性面層涂料，造成面層涂料氣鼓。

3.3 面磚飾面外保溫隔熱施工因素

由于施工因素造成面磚飾面層開(kāi)裂脫落的原因有:

1）基體未清理干凈、表面太光滑、有脫膜劑。

2）墻體表面垂直度、平整度偏差大，靠增加粘結(jié)砂漿厚度的辦法調(diào)整飾面的平整度，造成粘結(jié)砂漿超厚，因自重作用下墜，造成粘結(jié)不良。

3）粘結(jié)前需要面磚浸水而未浸水，表面積灰，砂漿不宜粘結(jié)，而且由于面磚吸水，把砂漿中的水分很快吸收使粘結(jié)砂漿與磚的粘結(jié)力大為降低。

4）由于需要浸水的面磚浸水后粘結(jié)前未擦干或未晾干,粘結(jié)面形成水膜，削弱了粘結(jié)砂漿與磚的粘結(jié)力。

5）當(dāng)采用密縫粘貼面磚時(shí)，由于面磚飾面層受熱應(yīng)力影響而產(chǎn)生的變形應(yīng)力得不到釋放，易發(fā)生空鼓開(kāi)裂。同時(shí)由于密縫粘貼面磚時(shí)形成“瞎縫”，磚縫無(wú)法勾縫易形成雨水滲漏；女兒墻檐口、雨蓬、窗臺(tái)、陽(yáng)臺(tái)欄板等具有上平面和水平陽(yáng)角的部位以及水落管出水口的下部等易發(fā)生問(wèn)題。主要原因是角部磚縫對(duì)接不良，上平面易積存雨雪水，這些水分會(huì)侵入縫隙中；面磚吸水率過(guò)大時(shí)，水通過(guò)面磚被吸入到磚坯中。以上這些侵入水經(jīng)長(zhǎng)期日夜或季節(jié)凍融作用使粘結(jié)層受到破壞，發(fā)生開(kāi)裂、脫落，并向大面積發(fā)展。

4 局部裂縫控制

1）女兒墻外側(cè)墻體的保溫在設(shè)計(jì)中往往忽視了對(duì)內(nèi)側(cè)的保溫。極容易引起因?yàn)闊針蛲纷兌潭陧攲臃块g的頂板棚根處產(chǎn)生返霜結(jié)露現(xiàn)象。而采取保溫措施，有助于保護(hù)主體結(jié)構(gòu),使得因溫度變化而引起的應(yīng)力作用都發(fā)生在外保溫層表面，避免了女兒墻墻體裂縫的發(fā)生。

2）在保溫設(shè)計(jì)中也常常忽視對(duì)結(jié)構(gòu)挑出部位如陽(yáng)臺(tái)、雨棚、女兒墻壓頂?shù)炔课坏谋亍＿@些被忽視的部位與被保溫的部位相比，其溫度受環(huán)境影響十分明顯，由此而產(chǎn)生的溫差應(yīng)力引起該部位與主體部位相接處產(chǎn)生裂縫。

3）保溫截止部位材質(zhì)變換處節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)。因?yàn)楸貙优c其它材料的材質(zhì)的密度相差過(guò)大,使得材質(zhì)間的彈性模量和線性膨脹系數(shù)也不盡相同,在溫度應(yīng)力作用下的變形也不同，極容易在這些部位產(chǎn)生面層的裂縫。同時(shí)還應(yīng)該考慮這些部位的防水處理，避免因凍脹作用而導(dǎo)致體系的破壞，影響體系的正常使用壽命和耐久性。

4）飄窗的保溫處理。近幾年在建筑設(shè)計(jì)中，為了加強(qiáng)房間的采光效果，多在墻面上設(shè)置了飄窗。由于飄窗處的線條過(guò)多，而在設(shè)計(jì)中這些線條又多以混凝土挑出，在其上如果再加保溫層勢(shì)必導(dǎo)致線條既定比例關(guān)系的失調(diào),所以為不破壞建筑的立面表現(xiàn)形式，只能放棄對(duì)該部分的保溫處理，由于未對(duì)裸露部位的混凝土采取保溫處理而導(dǎo)致室內(nèi)出現(xiàn)返霜、結(jié)露現(xiàn)象。

5）面磚密縫粘貼，應(yīng)力無(wú)處釋放形成開(kāi)裂。另外面磚密縫粘貼形成瞎縫，雨（雪）水浸漬及凍融破壞易引起開(kāi)裂脫落。

6）將增強(qiáng)網(wǎng)直接鋪設(shè)在保溫隔熱層上，沒(méi)起到抗裂作用反而形成了隔離作用。

7）窗口周邊及墻體轉(zhuǎn)折處等易產(chǎn)生應(yīng)力集中的部位未鋪網(wǎng)格布來(lái)分散其應(yīng)力，從而產(chǎn)生裂縫。

5 結(jié)論

溫家寶總理指出,為緩解我國(guó)能源資源與經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的矛盾，必須顯著提高能源資源利用效率。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展要求，提高各類建筑工程的節(jié)能效率已經(jīng)成為必然。在本文中對(duì)目前正在大范圍推廣的外墻外保溫體系進(jìn)行了科學(xué)合理的分析并提出了一些有效的裂縫控制措施,為以后類似的新建、擴(kuò)建、改造等工程提供了一定的理論指導(dǎo)。

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[2]中國(guó)建筑科學(xué)研究院.高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)[M].北京:科學(xué)出版社,1988

[3]JGJ144-2004,外墻外保溫工程技術(shù)規(guī)程[S]