外牆外保温層裂縫控制技術的研究

外牆外保温層裂縫控制技術的研究

摘要：建築物外牆外保温施工是一項非常複雜的工程，它將建築物外保温系統的功能按照成本要求、設計要求、執行標準等體現在節能建築上，它廣泛的涉及到了施工技術管理、人力物力資源、人員培訓上崗、工具設備使用、施工工作進度等多方面要求於內容，對整個施工技術的組織於安排直接關係到了工程質量控制的開展。

外牆外保温是節能建築的主要措施之一，而外牆外保温面層的裂縫是保温建築的質量通病中的重症，防裂是牆體保温體系要解決的關鍵技術之一，因為一旦保温層、保護層發生開裂，牆體保温性能就會發生很大改變，非但滿足不了設計的節能要求，甚至會危及牆體的安全。保温牆體裂縫的存在，降低了牆體的質量，如整體性、保温性、耐久性和抗震性能。因此，加強保温牆體尤其是外牆體系面層的抗裂技術研究很有必要。

關鍵詞：外牆外保温、無機保温砂漿、裂縫控制措施

前言：隨着國家對節約能源越來越重視，為了減少建築在投入使用中的能耗，圍護結構保温系統已成為建築不可或缺的一部分，但是在當前項目中，建築外圍結構起鼓、開裂甚至保温層脱落的問題屢見不鮮，極少有保温層能在25年的規定使用年限中完整的完成使命。

當前很多國內外學者以外牆保温系統的耐候性等作為課題已經有了一定的研究成果，但仍有不足之處，隨着技術的更新，越來越多的新形式的外牆保温系統出現在市場上，這些新的保温技術能否過關，仍存在一定的研究價值。

1 外牆外保温面層裂縫產生的原因分析

1.1 整體構造設計缺陷

由於外牆保温技術在我國還是一個新興技術，保温市場良莠不齊，系統構造形式五花八門，種類保温牆面裂縫質量問題不斷出現。外保温體系被置於外牆外側，直接承受來自自然界的各種因素影響，須對外牆外保温體系提出更高的要求。就太陽輻射及環境温度變化對其影響來説，置於保温層之上的抗裂防護層只有3-20mm，且保温材料具有較大的熱阻，在得熱量相同的情況下，外保温抗裂防護層温度變化速度比無保温措施下主體外牆温度變化速度提高8-30倍。因此，抗裂防護層的柔韌性和耐候性對外保温體系的抗裂性能起着關鍵的作用。在外保温構造設計應充分考慮熱應力、水、風、火及地震力的影響。

1.2局部節點設計缺陷

（1）屋面及女兒牆未做保温或保温效果不好

（2）老虎窗的保温處理不當

（3）將增強網直接鋪設在保温層上，沒起到抗裂作用反而形成了隔離作用。

（4）窗口周邊及牆體轉折處等易產生應力集中的部位未鋪網格布來分散其應力，從而產生裂縫。

1.3材料因素影響

（1） 保温材料及粘結材料

過於鬆軟的保温層使得防護層無所依靠，抗衝擊及承受荷載能力差；過於高強的保温層自身柔韌性差易開裂，所以過於鬆軟和過於高強的保温板材均不利於整個體系的穩定和抗裂性能。由於保温材料的兩側形成了不同的温度場，保温效果越好的材料兩側温度差越大，所以越是導熱係數小的材料對其面層保護材料的綜合性能要求越高。

（2）保温漿料

儘管漿體材料避免了保温板材縫處易產生裂縫的缺陷，但從材料性能上不同保温漿料存在很大差異。

a、以海泡石及珍珠巖為主要原料的保温漿料

b、以聚苯顆粒為主要原料的保温材料

（3）不注重內在質量的廠家生產的膠粉聚苯顆粒保温材料，該類材料主要有以下問題：

純水泥與聚苯顆粒製成的保温漿料和易性差、易滑墜、強度高、於縮大、易空鼓、易開裂。

採用石膏類膠凝材料與聚苯顆粒製成的保温漿料侵水後會失去強度和體積穩定性，從而引起開裂脱落。

採用了安定性不合格的水泥或氫氧化鈣易引起保温層開裂。

在珍珠巖或海泡石漿料中加入少量聚苯顆粒，仍具有珍珠巖或海泡石漿料的缺陷。

（4）防護層材料

由抹面砂漿與增強網構成的防護層對整個體系的抗裂性能起着關鍵的作用。抹面砂漿的柔韌極限拉伸變形應大於最不利情況下的自身變形（幹縮變形、化學變形、濕度變形、温度變形）及基層變形之和，從而保證防護層抗裂性要求。

研究表明，表面塗覆材料及塗覆量對玻纖網格布的早期耐鹼性具有較重要的意義，而玻纖品種對長期耐鹼性具有決定意義。

（5） 飾面層材料

由於飾面層材料引起的裂縫原因如下：

採用剛性膩子：由於膩子柔韌性不夠，無法滿足抗裂防護層的變形而開裂。

採用不耐水的膩子：由於膩子不耐水，當受到水的浸漬後起泡開裂。

採用不耐老化的塗料：由於該類塗料不耐老化，剛塗上去很好，但經過兩年就會開裂、起皮。

採用與膩子不匹配的塗料：例如，在聚合物改性膩子上面使用了某種溶劑型塗料，而該塗料中的溶劑同樣會對膩子中的聚合物產生溶解作用，最後使膩子的性能遭到破壞而引起起皮、開裂。

1.4 施工因素影響

外牆外保温體系通常是在建築工程的施工現場完成，施工質量的優劣關係到外牆外保温體系的質地，也是造成體系面層外裂的重要因素。

A、基層處理及保温層在基層上的粘貼/固定

基層處理及保温層在基層上的粘貼/固定施工中，以下問題易造成保温體系質量問題：

（1）基層表面的平整度不符合外保温工程對基層的允許偏差項目的質量要求，平整度偏差過大。

（2）基層表面含有妨礙粘貼的物質，沒有對其進行界面處理。

（3）所用的膠粘劑達不到外保温技術對產品的質量、性能要求或採用機械固定時錨固件的埋沒深度和錨固數量不符合設計規範要求。

（4）粘結面積不符合規範要求，粘結面積過小，未達到粘結面積的質量規範要求。

B、塗料飾面施工

由於施工因素造成塗料飾面外保温牆面開裂的原因有：

（1）網格布幹搭接或搭接不夠：在搭接處形成裂縫。

（2）網格布鋪設位置貼近保温層：起不抗裂作用，抹面砂漿層易產生裂縫。

（3）門窗洞口的四角處沿45°未加鋪玻纖網格布：在應力集中的門窗口的四角處沿45°易出現裂縫。

（4）冬施：易出現開裂、空鼓、脱落。

（5）施工面層施工在太陽曝曬下進行或在高温天氣下面保水性能不足，導致面層失水過快引起開裂。

（6）在膩子層尚未乾燥或剛淋過雨的情況下，直接在上面塗刷透氣較差的高彈性面層塗料，造成面層塗料起鼓。

2 研究內容及解決措施

通過資料及數據分析，結合豔山紅A標外牆外保温層裂縫的發生實際情況、設計圖紙及相關規範標準規定，提出了影響外牆外保温層裂縫的主要因素有：外牆外保温層結構設計的影響、細部結構處理的影響、保温材料配合比的影響、施工方法及環境的影響。

針對影響外牆保温層裂縫的主要因素，提出如下四種不同做法在豔山紅棚户區改造項目進行外牆外保温層施工，通過對比施工、數據總結，得出優化後的外牆外保温裂縫控制技術及外牆外保温系統施工工藝，為公司後期類似工程的外牆外保温層施工提供參考性意見，四種不同做法具體內容如下：

a、本實驗採用不同種外牆外保温構造設計進行對比，設計2種構造做法（詳圖1～2），並對此2種構造做法進行後期效果對比及檢查。

實驗部位：

圖1選取已完工項目豔山紅A標A區商場1層1軸線交D~E/1軸線位置外牆外保温層有裂縫的牆體進行維修，構造1做法為：1、外牆塗料面層； 2、20mm厚水泥砂漿找平；3、7mm厚抗裂砂漿；4、30mm保温Ⅰ型無機保温砂漿；5、磚砌體或混凝土牆體。

圖2選取已完工項目豔山紅A標A區商場2層1軸線交D~E/1軸線位置外牆外保温層有裂縫的牆體，構造2做法為：1、外牆塗料面層；3、7mm厚抗裂砂漿；4、30mm保温1型無機保温砂漿找平；5、磚砌體或混凝土牆體。

b、本實驗採用不同細部結構處理進行對比，設計2種細部結構構造做法，並對此2種細部結構構造做法進行後期效果對比及檢查。

實驗部位及構造做法：

（1）選取新建項目豔山紅C標10#樓主卧部位外牆外保温層牆體，細部構造做法1：窗口周邊及牆體轉折處等易產生應力集中的部位鋪網格布來分散其應力，從而避免產生裂縫，屋面女兒牆不僅對外側牆體進行外保温處理，同時對屋面女兒牆內側進行保温處理，對女兒牆的內側採取保温措施有助於女兒牆穩定。

做法一及實驗部位1

（2）選取新建項目豔山紅C標11#樓主卧部位外牆外保温層牆體，細部構造做法2為不進行窗口周邊及牆體轉折處等易產生應力集中的部位鋪網格布來處理，屋面女兒牆僅對外側牆體進行外保温處理。

實驗部位2

c、本實驗採用不同保温材料配合比進行對比，設計2種保温材料的配合比，並對此2種保温砂漿不同配合比施工的外牆外保温牆體進行後期效果對比及檢查。

保温砂漿1為選用貴陽宏興偉業保温建材有限公司生產的中空玻化微珠無機保温砂漿進行施工，本實驗部位1選取為已完工項目豔山紅A標B區商場1層45軸線交D~E軸線位置外牆外保温層有裂縫的牆體；

保温砂漿2為選用添加了2%乳膠粉的貴陽宏興偉業保温建材有限公司生產的中空玻化微珠無機保温砂漿進行施工，本實驗部位2選取為已完工項目豔山紅A標B區商場2層45軸線交D~E軸線位置外牆外保温層有裂縫的牆體；

d、本實驗採用不同施工方法及施工環境進行對比，分別採取3種不同施工方法及不同施工環境下與正常施工方法及施工環境進行外保温面層的對比施工，進行3種條件下外保温面層的後期效果對比及檢查：

1.1 採用打磨方法找平與採用保温砂漿整體施工找平做法進行施工對比；

1.2 外牆外保温面層施工在太陽曝曬下進行（温度大於35℃）與外牆外保温面層在避免太陽暴曬即35℃以下施工環境下進行施工對比；

1.3 外牆外保温面層尚未乾燥或剛淋過雨的情況下，直接在上面塗刷進行施工與外牆外保温面層在牆體含水率小於10%的基層上進行施工對比；

選擇施工方法及環境1為牆體打磨找平、太陽曝曬（温度為37℃）環境、牆體基層含水率為11%的情況下進行施工，實驗部位1為已完工項目豔山紅A標B區商場1層A軸線交10~12軸線位置外牆外保温層有裂縫的牆體；

選擇施工方法及環境2為保温砂漿找平、選擇温度＜35℃（温度為25℃）環境、牆體基層含水率為9%的情況下進行施工，實驗部位2為已完工項目豔山紅A標B區商場2層A軸線交10~12軸線位置外牆外保温層有裂縫的牆體；

3 數據收集與整理

通過採取現場試驗的方式，對4種不同做法在豔山紅棚户區改造項目進行外牆外保温層施工效果對比，並對施工效果數據進行採集彙總（表1~表4），通過數據直觀的對比4種不同技術措施產生的效果。

表1：兩種構造設計做法保温牆體施工效果彙總數據

通過對錶1部分以上數據的對比可以看出，2種不同構造做法對外牆外保温層裂縫控制都有一定的作用。通過施工效果裂縫統計數據對比，構造設計2比構造設計1效果較好。

表2：兩種細部構造做法保温牆體施工效果彙總數據

通過對錶2部分以上數據的對比可以看出，2種不同細部構造做法進行外牆外保温層的施工。通過施工效果數據進行對比，細部構造1比細部構造2對裂縫的控制效果較好。

表3：兩種保温砂漿配合比保温牆體施工效果彙總數據

通過對錶3部分以上數據的對比可以看出，2種不同保温砂漿配合比進行外牆外保温層的施工。通過施工效果數據進行對比，保温砂漿2比保温砂漿1對裂縫的控制效果較好。

表4：不同施工方法及施工環境進行對比保温牆體施工效果彙總數據

通過對錶4部分以上數據的對比可以看出，2種不同施工方法及施工環境做法進行外牆外保温層的施工。通過施工效果數據進行對比，施工方法及環境2比施工方法及環境1對裂縫的控制效果較好。

4 施工成本對比

4.1施工人工成本

本項目共分為4個實驗板塊，每個板塊有2個試驗房，共8個實驗房。僱傭相同1個施工小組（每小組3人）進行施工，分別完成4個不同實驗板塊進行外牆外保温施工。經過管理人員統計分析，各個實驗板塊的平均施工工時如下：

4.2原材料消耗

經過整理統計，施工相同建築面積的保温系統，四種不同做法及設計的保温施工所使用的原材料如下：

5 結論

經過數據分析後可得知：

（1）從裂縫控制效果方面來看，構造設計做法2比構造設計做法1對外牆外保温層裂縫控制效果更好；細部構造做法1比細部構造做法2對外牆外保温層裂縫控制效果更好；保温砂漿2比保温砂漿1對外牆外保温層裂縫控制效果更好；施工方法及環境2比施工方法及環境1對外牆外保温層裂縫控制效果更好。由此可見，採用構造設計做法2、細部構造做法1、保温砂漿2及施工方法及環境2的組合方法對外牆外保温裂縫的控制效果更好。

（2）從耗用人工工日方面來看，構造設計做法2比構造設計做法1消耗更少的人工成本，且優勢較明顯；細部構造做法2比細部構造做法1消耗更少的人工成本，但優勢不明顯；保温砂漿2與保温砂漿1人工消耗基本一致；施工方法及環境2比施工方法及環境1消耗更少的人工成本，且優勢較大。由此可見，採用構造設計做法2、細部構造做法2、保温砂漿1或2、施工方法及環境2的組合方法耗用人工工日更少。

（3）從耗用原材料方面來看，構造設計做法2耗用更多的保温砂漿，但構造設計做法2不消耗水泥砂漿，因此總體原材料成本來説，構造設計做法2比構造設計做法1耗用原材料成本更低，且優勢較明顯；細部構造做法1比細部構造做法2耗用更多原材料，但優勢不明顯；保温砂漿1與保温砂漿2耗用原材料基本一致；施工方法及環境2與施工方法及環境1 耗用更少原材料，主要是耗用更多的保温砂漿。由此可見，採用構造設計做法2、細部構造做法2、保温砂漿1或2、施工方法及環境2的組合耗用更少的原材料。