建筑外墻外保溫系統的防水性與透氣性問題及其耐久性評價

陳建平

（銀川市建設工程綜合檢測站，寧夏 銀川 750001）

0 引言

建筑外墻外保溫系統的組成部分與整個系統結構都應該在系統的預期壽命內達到所期望的指定性能。在正常的條件下，外墻外保溫系統要抵抗由氣候、環境污染、昆蟲、真菌等帶來的老化影響。所有的材料都應該與其他相互接觸的建筑材料有良好的協調性，不協調將會導致提前破壞。

1 建筑外墻外保溫系統的防水性、透氣性分析

眾所周知，水分子在自然界是以水、水蒸氣、冰三種形態存在的。在一定的條件下，水分子在這三種形態之間不斷變化。水分子以三種形態在建筑外墻外保溫系統內部不斷運動產生了一系列的外墻外保溫系統耐久性問題。

當水分子從建筑外墻外保溫系統面層裂縫滲入到保溫層時，會導致保溫材料的保溫性能下降，甚至完全喪失保溫性能。

在冬季，滲入到保溫層內部的水結成冰，產生液態向固態的轉變，體積會膨脹而產生凍脹力，導致或加劇了外墻外保溫系統裂縫的發生和發展，使得整個外墻外保溫系統進入一個災難性的惡性循環。

水分子滲入到外墻外保溫系統內部時，會對系統中的加強網進行腐蝕，這對于保溫系統的影響是非常嚴重的。對于涂料飾面的保溫系統，滲入的水會溶解水泥砂漿中的鈣、鎂離子形成堿性溶液，降低了耐堿玻璃纖維網格布的抗拉強度；對于瓷磚飾面的保溫系統，水會溶解空氣中有侵蝕性的氣體，如CO2、SO2、SO3等，使熱鍍鋅鋼絲網銹蝕。同時，水的遷徙及蒸發過程中會結晶出氫氧化鈣，使裝飾層表面產生泛堿現象。

建筑外墻外保溫系統主要是由保溫層和防護層組成(包含裝飾系統)，對于防水性而言，要求該系統能夠抵御外界液態水的侵入。對于透氣性而言則要求室內外水蒸氣分壓力差導致的水蒸氣遷徙能夠正常進行。

1.1 建筑外墻外保溫系統的防水性

建筑外墻外保溫系統的防水性主要考慮材料的吸水性能，一般用材料的吸水系數來表示。在吸水達到飽和前，材料的吸水量和時間的平方根成正比，達飽和后，就維持一定的吸水量不變。材料的孔隙率、孔徑和表面張力是影響吸水系數的主要因素，它們的不同，導致了各種材料的吸水系數不同。計算公式如下：

式中：Q 為吸水量，kg/m2；W 為吸水系數，kg/m2h0.5)；t為吸水時間，h。

1.2 建筑外墻外保溫系統的透氣性

建筑外墻外保溫系統的透氣性一般以材料的等效靜止空氣層厚度(或材料的濕流密度)來描述。計算公式如下：

式中：sd為等效靜止空氣層厚度，m；μ為擴散阻力系數；s為防護層和飾面層厚度，m。

1.3 建筑外墻外保溫系統吸水性和透氣性分析

建筑外墻外保溫系統的構造從內向外依次為：結構外墻)保溫層)保溫防護層)裝飾層。

（1）從材料的吸水率的指標上來分析，主要是阻止液態水滲入保溫系統內部，這就要求面層材料的吸水率要比內部材料的吸水率低。

（2）從材料的透氣性指標上來分析，較理想的保溫系統構造設置應從內至外，材料的透氣性應越來越好，這樣，水蒸氣就能夠有一個順暢的遷徙路線，不會在墻體及保溫層內部形成冷凝水。同時從干燥過程來分析，也是有利于水蒸氣排出的。

（3）外墻外保溫系統要想解決水蒸氣冷凝問題，就要使整個系統每一種材料的透氣性指標能夠相互匹配，越靠近外側透氣性能越好；對于防止液態水滲入，就要使面層裝飾材料的防水性能高，吸水率低。

2 建筑外墻外保溫系統耐久性評價

2.1 評價的意義和目的

我國自1997年開始強制實行建筑節能措施以來，建筑外墻外保溫技術由于綜合性能突出，而在建筑外墻保溫市場上被廣泛應用。在《中國節能技術政策大綱》中也明確指出，重點推廣外保溫墻體，到目前為止，國內己經存在十幾種建筑外墻外保溫體系，幾十種外墻外保溫工藝。但目前國內的建筑外墻外保溫技術還只是停留在實踐應用階段，系統的理論研究不夠，導致現有的建筑外墻外保溫系統的標準規范還不夠完善，覆蓋面也不寬。現在有必要從理論上對建筑外墻外保溫技術進行總結和研究。

在目前我國現行標準規范中，有關建筑外墻外保溫系統材料性能指標的設定，還沒有充足的理論和實驗數據支撐。經過十多年的實際應用，設計、施工、材料供應、用戶等多方都反應許多材料性能指標的規定不盡合理，因此很有必要深入研究系統材料的各種性能指標，建立建筑外墻外保溫系統耐久性評價方法，對建筑外墻外保溫系統耐久性等級進行劃分。這樣，才能規范我國外墻外保溫市場，禁止不合格的建筑外墻外保溫系統進入建筑保溫市場，有利于我國外墻外保溫行業的健康發展。

評價目的：

（1）提出建筑外墻外保溫系統組成材料性能分析方法。

（2）建立建筑外墻外保溫系統組成材料的性能參數及相應指標。

（3）建立建筑外墻外保溫系統耐久性評價方法。

（4）確定建筑外墻外保溫系統耐久性分級標準。

2.2 評價的思路

根據評價目的，制定合理的評價方法。具體思路是：從耐候性試驗、數值理論計算、保溫及配套材料檢測和微觀研究三個方面，研究建筑外墻外保溫系統的系統構造和材料性能指標；研究溫度應力對建筑外墻保溫系統抗裂性能的影響，建立建筑外墻外保溫系統溫度場和溫度應力的計算模型，然后根據計算模型進行計算分析，并把計算結果與相應耐候性試驗數據進行對比分析，研究保溫系統各種材料的粘結強度、導熱系數、彈性模量、線膨脹系數、壓折比等性能指標與保溫系統耐久性的相關性；確定建筑外墻外保溫系統構造做法和相應材料的各種參數，為建筑外墻外保溫行業標準的編制提供依據；提出合理可行的耐久性等級劃分標準，對建筑外墻外保溫系統的耐久性進行評價。評價基本內容包括以下方面：

2.2.1 建筑外墻外保溫系統各種材料的性能檢測和微觀研究

基于模型試驗對建筑外墻外保溫系統各種組成材料的各種性能指標進行檢測，確定與試驗具有相關性的材料指標，并利用微觀試驗來觀測建筑外墻外保溫系統經過試驗后各種組成材料內部的微觀變化，從宏觀和細觀兩個方面對比研究材料性能變化的原因，指導建筑外墻外保溫系統材料的開發。

2.2.2 建筑外墻外保溫系統在模型試驗條件下功能層溫度場和溫度應力的分析

根據有限元原理，采用合適的計算軟件，建立建筑外墻外保溫系統溫度場和溫度應力數值分析模型，來模擬大型不同溫度條件下的溫度場和溫度應力，驗證理論計算的結果。不斷調整，最后總結出成熟的計算理論，再用此理論來計算設計建筑外墻外保溫系統的構造和材料參數，并通過模型試驗來驗證理論設計體系的耐久性。

2.2.3 外墻外保溫系統耐久性評價研究

在模型試驗和系統材料的性能測試和微觀試驗研究的基礎上，提出合理的建筑外墻外保溫系統耐久性的等級劃分標準，對建筑外墻外保溫系統的耐久性進行評價。

3 結束語

總之，在建筑中外圍護結構的熱損耗較大，而且外圍護結構中墻體又占了很大份額，所以建筑墻體改革與墻體節能技術的發展是建筑節能技術的一個最重要的環節，發展外墻保溫技術及節能材料則是建筑節能的主要實現方式。

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［2］趙濟生，王昌明，生志勇，等.夏熱冬冷地區外墻內保溫技術的應用[J].施工技術，2009(05).

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