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如何防止外墻外保溫體系的開裂
發(fā)布時(shí)間:2014-08-05
【摘要】開裂作為外墻外保溫工程的質(zhì)量控制難點(diǎn),需要系統(tǒng)的認(rèn)識其成因及有效的控制措施和解決方法,使因開裂對外墻外保溫工程造成的各種破壞得以控制。【關(guān)鍵詞】外墻外保溫體系 開裂 分析 控制
近年來,隨著我國新的節(jié)能50%的《民用建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)(采暖居住建筑部分)》(JGJ26-95)的實(shí)行,以及《夏熱冬冷地區(qū)居住建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》(JGJ134-2001)的頒布,外墻外保溫技術(shù)越來越多地在一些城市的節(jié)能建筑中得到應(yīng)用。事實(shí)證明,相比于其它外墻外保溫方式,外保溫式一種最有效,最合理的保溫方式。
我國外墻外保溫的歷史已有近十年。從已建成的項(xiàng)目來看,最普通的質(zhì)量問題是面層的開裂,而開裂導(dǎo)致了外保溫失去功效。從最早期的鋼絲網(wǎng)水泥砂漿抹面,到后來的聚合物水泥砂漿+玻璃纖維網(wǎng)格布,至目前Sto推出的無水泥高彈性纖維增強(qiáng)抹面膠漿,我國的外保溫體系大致經(jīng)歷了上述三個(gè)發(fā)展時(shí)期,主要目的是提高防護(hù)面層的彈性,解決外保溫體系的面層開裂問題。
導(dǎo)致外保溫體系面層開裂的因素很多,從體系的設(shè)計(jì),到材料、施工,幾乎涉及到外保溫體系的各個(gè)方面,本文意在此做一個(gè)全面的分析與總結(jié),供同行參考。
一、 材料
1、 聚苯板
用于外墻外保溫體系的聚苯板密度不宜過低。存放期必須符合要求。
作為防護(hù)面層的基面,聚苯板需有一定的剛性。密度過低的聚苯板由于強(qiáng)度太低太松軟,在外力沖撞、風(fēng)壓作用下易變形,顯然是不合適的。
國外用于外保溫的聚苯板的密度為15Kg/m3,抗拉強(qiáng)度可以達(dá)到180Kpa。國內(nèi)的聚苯板在抗拉強(qiáng)度達(dá)到已經(jīng)公布的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《膨脹聚苯板薄抹灰外墻外保溫系統(tǒng)》所規(guī)定的最低值100Kpa時(shí),密度應(yīng)在18-22Kg/m3之間。
2、 防護(hù)面層與飾面材料的彈性
防護(hù)面層的材料包括抹面膠漿與玻璃纖維網(wǎng)格布,歐標(biāo)(ETAG004)中稱此層面為“砂漿系統(tǒng)”(Putzsysterm)。作為抹面膠漿與玻璃纖維網(wǎng)格布共同組成的一個(gè)“系統(tǒng)”,除了與保溫板之間有一個(gè)可靠的粘結(jié)性以外,其主要性能指標(biāo)是抗開裂性和抗沖擊荷載性,以保護(hù)保溫板在相對惡劣的氣候田間與外力作用下不至于開裂而能正常發(fā)揮其保溫性能。
因此抹面膠漿應(yīng)具有一定的彈性。
行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《膨脹聚苯板薄抹灰外墻外保溫系統(tǒng)》規(guī)定無水泥基抹面膠漿的開裂應(yīng)變應(yīng)≥1.5%。水泥基材料的開裂應(yīng)變較低,一般為0.4%-0.5%,國內(nèi)現(xiàn)有的測試儀器無法測定,目前以抗壓扛折強(qiáng)度比來控制,要求≤3。
純水泥砂漿,不但本身沒有彈性,且具有較大的收縮應(yīng)力,是不適合使用于外保溫體系的。
對聚合物水泥砂漿來說,如果其中的乳液質(zhì)量不好,而水泥組分較多,砂的級配不良,含泥量高,或需要在工地現(xiàn)場配置的話,其質(zhì)量就很難地道保證。
玻璃纖維網(wǎng)格布在防護(hù)面層中起到應(yīng)力分散的作用,其性能與抹面膠漿的相容性非常重要。
目前業(yè)內(nèi)人士對玻纖網(wǎng)格布的強(qiáng)度與耐堿性(應(yīng)用于水泥基抹面膠漿)要求已十分清楚,本文不再贅述。沒有引起重視的是,對好的玻纖網(wǎng)格布來說,好要求它有較低的彈性(斷裂延伸率),較高的節(jié)點(diǎn)抗滑移強(qiáng)度,以及較好的剛性。好的網(wǎng)格布其應(yīng)力-應(yīng)變曲線應(yīng)呈線性關(guān)系。
換句話說,上圖中應(yīng)力-應(yīng)變曲線呈線性關(guān)系的網(wǎng)格布既是有較高的強(qiáng)度,配上彈性較好的抹面膠漿,所組成的“砂漿系統(tǒng)”的抗開裂性仍可能是很差的。
Sto無水泥高彈性纖維增強(qiáng)抹灰膠的開裂應(yīng)變達(dá)到2.38%,Sto玻纖網(wǎng)格布的斷裂延伸率為≤3.5%,故兩種材料的相關(guān)性是非常優(yōu)良的。水泥基抹面膠漿似乳液含量大小其開裂應(yīng)變一般為0.4%-0.5%,大多國內(nèi)網(wǎng)格布的斷裂延伸率卻在5%左右,性能形容性明顯較差。
飾面材料也應(yīng)具有與“砂漿系統(tǒng)”相應(yīng)的彈性,以保證外保溫體系整個(gè)面層系統(tǒng)性能的協(xié)調(diào)。不僅是彈性,外保溫體系各材料層的各種性能都應(yīng)是相容的,例如熱膨脹性等。材料之間的不相容,也會引起裂縫。
3、 面層材料的吸水性
水是建筑物的天敵,水引起了冰脹應(yīng)力和凍融破壞,使墻體產(chǎn)生裂縫,對外保溫也如此。故抹面膠漿與飾面材料的吸水性應(yīng)盡量低。
歐標(biāo)(ETAG004)對外保溫體系的評估首先從體系的吸水性開始視吸水性的結(jié)果確定是否需做耐候性試驗(yàn)(濕熱特征與凍融特征)。若涂上抹面膠漿(包括玻纖網(wǎng)格布)后體系試件的吸水量不合格(1小時(shí)吸水量≥1Kg/m2),可對涂上飾面砂漿后的體系試件重復(fù)試驗(yàn),若仍達(dá)不到要求(24小時(shí)吸水量≥0.5Kg/m2),則必須做耐候性試驗(yàn)。
已經(jīng)公布的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《膨脹聚苯板薄抹灰外墻外保溫系統(tǒng)》參照ETAG004,在規(guī)定體系吸水率≤0.5Kg/m2的同時(shí),還規(guī)定體系必須同時(shí)通過耐凍融試驗(yàn)。這一要求超越了ETAG004,足見防水對外保溫體系面層材料的重要性。
有機(jī)類砂漿的吸水性無疑大大地小于礦物質(zhì)類砂漿。
二、體系的設(shè)計(jì)
1、正確設(shè)置體系的伸縮縫
水泥基材料的開裂應(yīng)變較小,且本身收縮應(yīng)力較大,在大面積施工時(shí)必須設(shè)置體系的伸縮縫。伸縮縫間距應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)貧夂驐l件、材料性能經(jīng)過嚴(yán)格驗(yàn)算,并視建筑物具體情況進(jìn)行設(shè)計(jì)。對一些缺少技術(shù)資質(zhì)的企業(yè)來說,在這一點(diǎn)上根本無法做到。
2、外保溫體系與其它構(gòu)件連接處的處理
從工程實(shí)際中可看到,外保溫體系的開裂往往從細(xì)部開始,即門窗開口處、外墻面的空調(diào)、排水管等支架處,且裂縫寬度明顯大于墻面。
外保溫體系于其它構(gòu)件連接處的處理必須考慮以下因素:
●防水
僅有防水的材料是不夠的,必須還有一個(gè)防水的結(jié)構(gòu)。
●不同材料之間應(yīng)有一個(gè)可靠的柔性的接觸
這是為了防止因材料熱脹冷縮等性能差異而對外保溫體系造成破壞。
3、易撞部位的防撞設(shè)計(jì)
某些裂縫是由于不可避免的外力沖撞而產(chǎn)生,應(yīng)對易撞部位作防撞設(shè)計(jì)。
建筑物的勒腳、整個(gè)底層、陽臺外墻、門窗兩側(cè)轉(zhuǎn)角等部位均是易受沖撞區(qū)域。在勒腳觸設(shè)置剛性托架,設(shè)置防撞隔離帶;在易撞墻面附加一層加強(qiáng)玻纖網(wǎng)格布;在轉(zhuǎn)角處附加剛性包角件等,都是必要的措施。
4、錨釘對裂縫的影響
在某些老建筑物及風(fēng)壓較大的高層建筑墻面,保溫板在粘貼的同時(shí)往往還需附加錨釘一增加體系的安全性。然而錨釘對外保溫體系地裂縫卻起著不利的影響。
在較大的風(fēng)壓下(不論是正壓還是負(fù)壓),兩顆錨釘連線的中間及錨釘托盤周邊的外保溫體系所受的彎曲應(yīng)力最大,從而是容易引起開裂的部位。
計(jì)算表明,只要基面有足夠的承載力,粘膠的粘結(jié)強(qiáng)度足夠抵抗(100m高處的)負(fù)風(fēng)壓。一般情況下除了高層的陽角區(qū)域,大墻面上不需附加錨釘。
施工時(shí)特別應(yīng)注意錨釘?shù)耐斜P不能凸出于保溫板面,以防止對面層材料形成集中應(yīng)力。
5、裝飾面顏色的影響
外保溫裝飾面層的顏色不易過深,顏色的明度宜大于20%,以盡量減少夏季外保溫體系對太陽熱量的吸收,降低溫度應(yīng)力。
三、施工
外保溫體系是一個(gè)在工地現(xiàn)場施工出來的復(fù)雜的多層結(jié)構(gòu),因此施工質(zhì)量直接影響到外保溫施工隊(duì)伍,必須加強(qiáng)對工人的培訓(xùn)和管理,以適應(yīng)不斷增強(qiáng)的市場需求。
下列因素會引起外保溫面層的開裂:
1、保溫板粘貼質(zhì)量不好
保溫板如粘貼不平整,會使防護(hù)面層材料受到集中應(yīng)力(尤其是收縮應(yīng)力較大的水泥基材料)而導(dǎo)致開裂。板縫如留有粘膠,或板縫沒有專用發(fā)泡膠填充,板縫便成為熱橋而導(dǎo)致結(jié)露,冷凝水從內(nèi)部破壞外保溫體系。
門窗開口處是最易開裂的部位,除了上述材料連接處理應(yīng)合理外,此處的保溫板應(yīng)連接而不能有板縫。
由于基面不平整,板縫出現(xiàn)高差是常見的問題,如果沒有打磨平整,該部位是特別容易開裂的。一些廠家使用XPS板作為保溫板,這種板結(jié)構(gòu)致密無法打磨,對開裂問題來講存在先天性缺陷。
在某些已開裂的工程經(jīng)常能看到沿著板縫方向開展的裂縫,或看到清晰的沿著板縫方向的面層的起拱,均是因?yàn)楸匕逭迟N質(zhì)量有問題,或打磨不平整,當(dāng)然也可能包括保溫板本身的收縮變形。
2、水泥基抹面層太厚
水泥基材料由于其本身的收縮應(yīng)力較大,厚度一般不宜超過5mm,越厚越易導(dǎo)致開裂。
3、玻纖網(wǎng)格布埋設(shè)不當(dāng)
玻纖網(wǎng)格布在防護(hù)面層中起到應(yīng)力分散和加強(qiáng)抗拉的作用,合理的埋設(shè)位置應(yīng)該在防護(hù)面層厚度的外側(cè)1/3處。設(shè)置在中間或太靠里側(cè)都會降低防護(hù)層的抗裂作用。
但在施工中往往難以控制。特別是一些抹面層較厚,而網(wǎng)格布過細(xì)過軟的體系。對于“Sto經(jīng)典”外墻外保溫體系,施工時(shí)以表面能看到網(wǎng)格布格子而看不到網(wǎng)格布顏色的方法來控制。
相鄰網(wǎng)格布應(yīng)搭接5-10cm,但加強(qiáng)網(wǎng)格布只能對接。
對于水泥基材料,在門窗開口處還應(yīng)附加45度角網(wǎng)格布。
4、水泥基抹面材料的養(yǎng)護(hù)
水泥基抹面膠漿應(yīng)有一定的灑水養(yǎng)護(hù)期,新施工的抹面層不能受太陽直曬和風(fēng)吹,以避免失水過快,導(dǎo)致水泥水化不充分而影響水泥初期強(qiáng)度引起開縫。
從這個(gè)角度來說,由于無水泥基材料的干燥是水分蒸發(fā)的過程而非水化過程,并不需要嚴(yán)格的潮濕養(yǎng)護(hù),故在高溫氣候下施工有更好的適應(yīng)性。
綜上所述,影響外保溫體系面層開裂因素繁多。
但外保溫防護(hù)面層毛否具有較高的彈性,較低的吸水性,以及細(xì)部節(jié)點(diǎn)是否有正確合理的處理,是外保溫體系防止開裂的決定性因素。
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