探讨外墙保温体系面层裂缝产生的原因及控制

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  (福建省泉州市第一建筑工程公司)
  
  外保温隔热体系是非承重复合墙面,其墙面裂缝的危害不在于影响结构安全,主要是对住户的审美和心理的影响,以及由于裂缝存在有可能对保温隔热体系造成破坏(如水的渗透、冻融破坏等)。
  【关键词】外保温体系;裂缝;产生原因;控制
  
  1 外墙保温面层裂缝产生的原因分析
  外保温隔热是将保温隔热体系置于外墙外侧从而使主体结构所受温差作用大幅度下降,温度变形减小,对结构墙体起到保护作用,并可有效阻断冷(热)桥,有利于结构寿命的延长。因此从有利于结构稳定性方面来说,外保温隔热具有明显的优势。但由于外保温隔热体系被置于外墙外侧,直接承受来自自然界各种因素影响,对体系要求更高。就太阳辐射及环境温度变化对其影响来说,置于保温层之上的抗裂防护层只有3mm~20mm,且保温材料具有较大的热阻,抗裂防护层的柔韧性和耐候性对外保温体系的抗裂性能起着关键的作用。
  1.1 材料
  从严格意义上来讲,整套组成材料都应由体系供应商提供,体系供应商最终对整套材料负责。
  1.1.1 保温隔热材料
  (1)膨胀聚苯板。用于外墙保温的聚苯板主要是密度在18.0~22.0kg/m3、尺寸稳定性≤0.30%的阻燃型膨胀聚苯板(模塑聚苯板)。由材料因素造成开裂的原因有:
  1)聚苯板密度过低:采用15kg/m3以下的聚苯板作为墙体保温层材料,密度低、易变形、抗冲击性差,造成保温墙面开裂。
  2)陈化时间不够。
  3)材料粉化:由于工期长或隔年施工等原因,造成聚苯板表面粉化。
  4)热熔缩:当聚苯板受热时会发生不可逆热熔缩变形引起保温面层开裂、空鼓。
  5)所用的胶粘剂达不到外保温技术对产品的质量要求。
  1.1.2 挤塑聚苯板。挤塑聚苯板具有良好的闭孔结构、吸水率和导热系数都很低的优点,除了与膨胀聚苯板薄抹灰外墙外保温体系类似的原因外,还有以下原因:
  1)整个体系材料不配套。挤塑聚苯板虽然具有良好的保温防水性但由于其强度较高变形应力大、表面光滑、疏水难以粘接等原因在国外主要用于屋面及地面±000以下墙面的保温。
  2)挤塑板比膨胀聚苯板密度大强度高由于自身变形及温差变形而产生的变形应力也大。
  1.1.3 保温隔热浆料
  以聚苯颗粒为主要原料的保温隔热材料。目前市场上该类保温隔热材料一类为获得国家重点新产品的胶粉聚苯颗粒保温隔热材料,该保温材料由胶粉料和胶粉聚苯颗粒组成,胶粉料作为聚苯颗粒的粘结材料,胶粉料是由无机胶凝材料和少量有机添加剂采用预混合干拌技术生产。5%多种纤维和可再分散乳液粉末的加入,提高了保温材料的施工性和粘结强度。ZL胶粉料固化后形成的保温体系要比采用纯水泥材料制成的保温材料的导热系数低保温性能好。
  1.1.4 防护层
  由抹面砂浆与增强网构成的防护层对整个体系的抗裂性能起着关键的作用。玻纤网格布作为抗裂防护层软配筋的关键增强材料在外墙外保温技术中的应用得以快速发展。复合在抹面砂浆中增强网(如玻纤网格布)的使用,一方面能够有效的增加防护层的拉伸强度,另一方面由于能有效分散应力,可以将原本可能产生的较宽裂缝(有害裂缝)分散成许多较细裂缝(无害裂缝)从而形成其抗裂作用。目前通常采用经表面涂塑的玻纤网格布,对于玻纤网格布我們不仅应规定其断裂强力值,而且应规定耐碱强度保留率,以确保玻纤网格布长期有效地发挥作用。玻纤网格布的耐碱性由玻纤品种、表面涂塑材质及涂塑量所决定。外墙外保温体系中所采用的玻纤网格布必须是由耐碱玻纤机织而成,并经耐碱高分子材料涂塑的网格布。由于防护层材料而引起保温隔热墙面开裂的原因有:
  (1)直接采用水泥砂浆做防护层;
  (2)配制的抗裂砂浆虽然也用了聚合物进行改性,但柔韧性不够也易开裂;
  (3)抗裂砂浆层过厚;
  (4)使用了不合格的玻纤网格布。
  1.1.5 饰面层
  (1)涂料饰面层。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。由于饰面层材料引起的裂缝原因如下:
  (2)采用刚性腻子:由于腻韧性不够,无法满足抗裂防护层的变形而开裂。
  (3)采用不耐水的腻子。
  (4)采用不耐老化的涂料:由于该类涂料不耐老化,刚涂上去很好,但经过2年就会开裂、起皮。
  (5)采用与腻子不匹配的涂料。
  1.1.6 面砖饰面层。从材料方面考虑,引起面砖饰面层开裂、脱落的原因如下:
  (1)在以玻纤网为增强材料的抗裂防护层上粘贴面砖,由于玻纤网网孔小、与砂浆屋裹不好、玻纤网形成隔离层,易引起面砖饰面层开裂、脱落。
  (2)使用水泥砂浆或聚灰比达不到要求的聚合物砂浆粘贴面砖:砂浆柔韧性小满足不了柔性渐变释放应力的原则,面砖饰面层易开裂、空鼓、脱落。
  (3)使用水泥砂浆或聚灰比达不到要求的聚合物砂浆进行面砖勾缝:砂浆柔韧性小无法释放面砖及砂浆本身由于温湿变化产生的变形应力,勾缝砂浆处易开裂,造成环境水或雨雪水渗漏,面砖饰面层易空鼓、脱落;
  (4)使用了吸水率大的面砖:易造成粘结界面处粘结砂浆快速失水,拉拔强度达不到《建筑工程饰面砖粘接强度检验标准》JGJ110-1997标准规定的不小于0.4MPa要求,吸水后易遭受冻融破坏引起开裂、空鼓、脱落;
  (5)使用了不带槽的平板面砖:不易粘贴牢固,易脱落。
  1.2 施工
  由于外墙外保温隔热通常是在施工现场完成,施工的质量对外墙外保温隔热体系质量的保证是非常重要的。
  1.2.1 基层处理及保温层在基层上的粘贴/固定
  基层处理及保温层在基层上的粘贴/固定施工中,以下问题易造成保温体系质量问题:
  (1)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。
  (2)基层表面没有对其进行界面处理。
  (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)粘结面积不符合规范要求,粘结面积过小,未达到粘结面积的质量规范要求。
  (5)基层墙面过于干燥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。
  1.2.2 涂料饰面外保温隔热施工因素
  由于施工因素造成涂料饰面外保温隔热墙面开裂的原因有:
  (1)网格布干搭接或搭接不够:在搭接处形成裂缝;
  (2)网格布铺设位置贴近保温隔热层:起不到抗裂作用,抹面砂浆层易产生裂缝。
  (3)门窗洞口的四角处沿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。
  (4)冬季施工:易出现开裂、空鼓、脱落。
  (5)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。
  (6)墙面平整度不好又没进行基层找平时,粘贴聚苯板通常采用以下方法,均存在缺陷:
  ①通过调整点粘粘结砂浆厚度来调整。
  ②用不同厚度的板或多层板来调整平整度。此法造成荷载不均,施工不规范,易出现问题。
  ③采用打磨方法找平。此法破坏了聚苯板表面致密结构,影响与抹面砂浆的粘结。且打磨厚度过大时也降低了保温层的保温效果。
  (7)当面层的增强材料为钢丝网时,没有采用抗裂砂浆做面层抹灰材料,
  (8)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。
  (9)在腻子层尚未干燥或刚淋过雨的情况下,直接在上面涂刷透汽较差的高弹性面层涂料。造成面层涂料气鼓。
  1.2.3 面砖饰面外保温隔热施工因素
  (1)由于施工因素造成面砖饰面层开裂脱落的原因有:
  ①基体未清理干净、表面太光滑、有脱膜剂;
  ②墙体表面垂直度、平整度偏差大,靠增加粘结砂浆厚度的办法调整饰面的平整度,造成粘结砂浆超厚,因自重作用下坠,造成粘结不良。
  ③粘结前需要面砖浸水而未浸水,表面积灰,砂浆不宜粘结,而且由于面砖吸水,把砂浆中的水分很快吸收使粘结砂浆与砖的粘结力大为降低。
  ④由于需要浸水的面砖浸水后粘结前未擦干/凉干,粘结面形成水膜,消弱了粘结砂浆与砖的粘结力。
  ⑤当采用密缝粘贴面砖时,由于面砖饰面层受热应力影响而产生的变形应力得不到释放,易发生空鼓开裂。同时由于密缝粘贴面砖时形成“瞎缝”,砖缝无法勾缝易形成雨水渗漏;女儿墙檐口、雨蓬、窗台、阳台栏板等具有上平面和水平阳角的部位以及水落管出水口的下部等易发生问题。主要原因是角部砖缝对接不良,上平面易积存雨雪水,这些水分会侵入缝隙中;面砖吸水率过大时,水通过面砖被吸入到砖坯中;以上这些侵入水经日夜或季节冻融作用使粘结层受到破坏,发生开裂、脱落,并向大面积发展。
  2 外墙保温面层裂缝控制
  通过对产生裂缝及无裂缝的实际外保温工程调研分析、通过对外墙外保温裂缝控制技术及体系材料的研究、通过总结汇总全国部分专家学者的经验及研究成果,我们认为保温墙体不是孤立的体系,从构造上,它大体上是由主体结构墙体、界面层、保温层、保护层以及外装饰防水层等组成,形成一个多功能的复合墙体;其体系长期暴露于大气环境中,对耐久性有更高的要求。保温墙体的形成是由设计、材料、施工以及使用管理共同完成的。设计是龙头、材料是基础、施工是保证。我们应该把外保温体系作为一个整体进行认识,其中包括外保温体系的构造和设计、施工要点、体系和组成材料性能及生产过程质量控制等诸多方面。
  2.1 施工因素
  施工方面应确保作业环境满足规程要求,按施工操作规程分层作业,尽量避开冬期、雨天施工,施工环境温度不应低于5℃,风力不大于5级。做好中间工序的检查,不合格工序应及时返工。应确保进入施工现场的材料满足材料要求的存放条件。对施工进行筹划及施工过程中注意力应特别集中在体系所有的中断点及终端等处。
  2.1.1 涂料饰面外保温体系施工
  (1)基层处理
  ①基层表面应清洁,无油污、脱模剂等妨碍粘结的附着物。凸起、空鼓和疏松部位应剔除并找平找平层必须与墙体粘结牢固,不得有脱层、空鼓、裂缝。
  ②基层与胶粘剂的拉伸粘结强度应不低于0.3MPa,并且粘结界面脱开面积应不大于50%。
  ③采用界面剂进行界面处理可有效增强粘结剂与基层的粘结强度。
  (2)保温层施工
  ①聚苯板薄抹灰外墙外保温体系
  a.粘贴聚苯板时,提倡满粘法,即首先将墙体基层找平,基层平整度控制在3mm内,在聚苯板背面满抹胶粘剂再用齿型抹子刮抹后,粘于墙体。采用点框粘时实际粘结面积不得小于40%。
  b.聚苯板应按顺砌方式粘贴,竖缝应逐行错缝。保温板面应平整,相邻聚苯板粘贴时不应出现通缝。聚苯板应粘贴牢固,不得有松动和空鼓。
  c.墻角处聚苯板缝应交错互锁。门窗洞口四角处聚苯板不得拼接,应采用整块聚苯板切割成形,聚苯板接缝应离开角部至少200mm。
  d.聚苯板安装上墙后应及时做抹面层,裸露时间不应过长。否则聚苯板将以每年l~1.5mm的速度粉化,粉化界面将严重影响抹面砂浆与聚苯板的粘结。
  e.应采用两道抹面做法,保证玻纤网布的正确位置。玻纤网布应在规定部位进行翻包并保证必要的搭接长度。
  f. 宜采用胶粉聚苯板颗粒保温浆料进行局部找平和修补。采用15~20mm胶粉聚苯板颗粒保温浆料进行整体找平可显着提高体系综合性能。
  ②胶粉聚苯颗粒外墙外保温体系
  a.检测湿密度应在350~420kg/m2,具有良好的可操作性和抗滑坠性。
  b.聚苯颗粒浆料保温层应分遍施工,每遍所抹聚苯颗粒浆料间隔24h。施工温度偏低时,间隔时间可延长。
  ③现浇无(有)网聚苯板薄抹灰外墙外保温体系
  a.聚苯板两面必须预喷界面砂浆。
  b.辅助塑料卡子宜设2~3个/m2。
  c.混凝土一次浇筑高度不宜大于1m,混凝土需振捣密实均匀,墙面及接茬处应光滑、平整。
  d.宜采用胶粉聚苯板颗粒保温浆料进行局部找平和修补。采用15~20mm胶粉聚苯板颗粒保温浆料进行整体找平可显着提高体系综合性能。
  (3)抗裂防护层施工
  ①应按设计要求做好体系檐口、勒脚的包边和装饰缝、门窗四角、阴阳角等处局部加强网施工以及变形缝处的防水和保温构造。
  ②抗裂剂中严禁加水,应采用两道抹面做法,保证玻纤网布的正确位置。
  ③窗角、阴阳角等部位的加强网格布应先用抗裂砂浆贴好,接着连续施工大面,掌握先施工细部,后施工整体,整片的耐碱网格布压住分散的加强网格布的原则。
  ④耐碱网格布搭接宽度不应小于50mm,耐碱网格布的边缘严禁干搭接,必须嵌在抗裂砂浆中,抗裂砂浆保护层厚度宜控制在5mm内。
  ⑤网格布铺设在抗裂砂浆中靠近外饰面一侧,以见纹不见色为宜。
  ⑥首层建筑必须铺贴双层网格布,第一遍网格布搭接处可采用对接,第二遍做法同一般做法。
  (4)饰面层施工
  应确保腻子层的柔韧性,腻子干燥后再涂刷涂料。不宜用平涂方法,宜选用凹凸花纹的浮雕涂料,因采用平涂作法时材料收缩的方向为一条线,故基层材料收缩时易把漆膜拉裂,而凹凸浮雕涂料的变形方向具有多向性,避免了漆膜拉裂现象。如若非选用平涂,应选用桔纹状涂料,桔纹状涂料应满足与腻子层的亲和性、柔性、透汽性、自清洁能力。
  2.1.2 面砖饰面外保温体系施工
  应不断完善《外墙饰面砖工程施工及验收规程》并严格执行。针对通常最易出现的问题,应注意以下几点:
  (1)基层处理
  ①墙体表面垂直度、平整度应达到验收标准要求,如偏差较大应采用聚合物砂浆找平。
  ②基层应清理干净、不得有灰尘及脱膜剂等。然后采用界面处理剂进行处理。
  (2)面砖处理
  ①在不同气候区施工时,面砖的含水率及抗冻性必须满足不同地区的要求。
  ②粘贴前应将面砖清理干净,背面不应有脱膜剂。当粘结剂要求对面砖浸水时,浸水应2h以上,待表面晾干后方可使用。宜使用背面带有燕尾槽的面砖,以增加拉勾力。
  (3)抗裂防护层(粘贴基层)
  ①应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联接。热镀锌四角网的孔径不宜大于面砖短边的1/2。
  ②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8~15mm,厚度太薄强度不够,厚度太厚,造价提高且荷载增大。
  4)粘贴面砖及勾缝
  ①面砖接缝宽度不应小于5mm,不得采用密缝粘贴。
  ②应采用压折比<3的粘结砂浆和勾缝料,面砖层每16~18m(每六层)留有不小于20mm伸缩缝,用硅酮胶嵌缝。
  3 结束语
  外保温体系面层的裂缝问题是一个普遍存在而又难于解决的工程实际问题,本文对外保温体系中常见的一些裂缝产生原因进行了探讨分析,并针对具体情况提出了一些预防、处理措施。
  
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