外墙保温体系面层裂缝产生原因及其控制技术06.11.18 - 图文

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外墙保温体系面层裂缝产生原因及其控制技术

(北京振利高新技术公司 黄振利 刘 钢)

【摘 要】 本文从裂缝的基本概念出发。对外墙保温体系面层裂缝产生原因进行系统分析。提出了外墙外保温的抗裂机理以及控制技术指南，并对外墙外保温质量管理提出了相应的建议。

1 前 言

外墙保温是节能建筑的主要措施之一，而外墙保温面层的裂缝是保温建筑的质量通病中的重症,防裂是墙体保温体系要解决的关键技术之一，因为一旦保温层、保护层发生开裂，墙体保温性能就会发生很大改变，非但满足不了设计的节能要求，甚至会危及墙体的安全。保温墙体裂缝的存在，降低了墙体的质量，如整体性、保温性、耐久性和抗震性能。外保温体系是非承重复合结构，其墙面裂缝的危害主要是水的渗透对保温体系的破坏以及对住户的感观上和心理上造成不良影响。特别是随着我国墙改、住房商品化的迸程，人们对居住环境和建筑质量的要求不断提高。对减少建筑物保温墙体裂缝的要求越来越高。由于住宅工程的质量问题，保温墙体裂缝等涉及的纠纷或官司也越来越多，建筑物的裂缝已成为住户评判建筑物安全的一个非常直观敏感性的问题和首要的质量要求。因此，加强保温墙体结构研究，特别是保温墙体的抗裂措施研究，已成为建设行政主管部门以及科研、设计、材料生产、施工和房屋开发商共同关注的课题。

由于保温系统的构造功能，使得墙体保温建筑与传统没有另做保温的建筑处于不同的温度环境，建筑物的热物理环境有了变化，建筑物所受热应力也产生了变化，从而改变了人们常规的技术习惯和思考习惯。本课题重点对典型产生裂缝及无裂缝工程进行了实地调研并进行了深入分析，总结出一些产生裂缝的原因以及减少裂缝的经验，并与科研院所及大专院校合作进行了抗裂机理及试验验证等多项试验研究。通过调研、分析、试验、研究明确了目前各类外墙外保温体系产生裂缝的原因，提出了控制裂缝的技术理念相技术措施，并为行业监管提供了建设性意见。

本课题针对目前比较常见的外墙保温体系，不仅从材料因素和施工因素分析总结了裂缝产生的原因及控制措施，而且针对构造设计因素加以分析，并考虑了热应力、水、风压、火及地震力的影响。根据工程实践和统计资料显示:温度裂缝或者由温度和干缩共同产生的墙体裂缝，几乎占全部可遇裂缝的70%以上;温度的变化会引起材料的热胀、冷缩，当约束条件下温度变形引起的温度应力足够大时， 墙体就会产生温度裂缝，热应力的影响必须给予足够的重视。因此，控制温度和干缩裂缝十分重要。本课题根据研究成果提出了\外保温体系抗裂优于内保温体系\、\坚持逐层渐变、柔性释放应力的抗

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裂技术路线\、\普通水泥砂浆不应作为保温层的保护层材料\、\外墙保温体系供应商应对体系材料成套供应\、\无空腔构造提高体系稳定性\、\各层材料自身变形性外还应充分考虑材料的相容性及匹配性”等一系列抗裂技术理念及抗裂技术的一些基本原则。对抗裂技术的发展具有指导意义。 2 裂缝的基本概念

裂缝是固体材料中的某种不连续现象，在学术上属于结构材料强度理论范畴。通常把裂缝分为微观裂缝和宏观裂缝。肉眼可见的裂缝范围一般以0.05mm为界，小于0.05mm的裂缝称为微观裂缝，大于等于0.05mm的裂缝称为宏观裂缝,宏观裂缝是微观裂缝扩展的结果。

由于外保温体系是非承重复合墙面，其墙面裂缝的危害不至于影响结构安全而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体系造成的破坏(如水的渗透、冻融破坏等)。从水的渗透看，水分子的直径约(0.3×1Omm)可穿过任何肉眼可见的裂缝，所以从理论上讲是不允许有裂缝的。由于裂缝具有发展性，因此对裂缝的判定和分级应包含时间、裂缝宽度和长度、以及面积发生率。拟定的外墙外保温面层有害裂缝和无害裂缝的评级标准见表1。

外墙外保温面层有害裂缝与无害裂缝评级标准 表1

等级 1优 检验时间 （月） 3 裂缝长度（含分 格缝中发生 的裂缝）（mm） 0～19 宽度 （mm） 不可见 面积发生率 局部 占总面积 （条/40㎡） （%） — — ≦10 2良 3 20～49 0．5～0.09 ≦5 ﹥10 ≦10 3中 3 50～99 0.1～0.19 ≦5 ﹥10 ≦10 4差 3 100～199 ≧200 0.2～0.49 ≦5 ﹥10 5劣 3 ≧0.5 5 — 4 3 优 优 2 优 优 1 优 优 空鼓状况 经一冬一夏保 温墙面评定标准 （升一级） （处/40㎡） 0 优 优 -6

1本分级标准适用于内、外保温面层发生的裂缝等级评定。 ○

2判定裂缝宽度应用带刻度的十倍放大镜观察，一般肉眼可见的裂缝缝宽约为0.03～0. 05mm.○

判定裂缝长度:每条肉眼可观察的裂缝不论宽窄应按宽缝延续计算。

3裂缝宽度经一冬一夏后稳定后再评定。 ○

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4每处空鼓应不大于0.2Omm×O.2Omm。 ○

5外墙裂缝评估等级参照《混凝土结构设计规范》(GB5O010—2002)的规定提出。 ○

6等级4、5应视为不合格。 ○

３ 外墙保温体系面层裂缝产生的原因分析 ３．１构造设计

由于外墙保温技术在我国还是一个新兴技术，保温市场良莠不齐，系统构造形式五花八门，各类保温墙面裂缝质量问题不断出现。依靠市场本身优胜劣汰的淘汰机制发挥作用还需要相当长的使用和认识过程，而这必将造成更大的损失。本课题从保温体系结构设计、节点设计上进行了调研、总结、分析、试验研究及验证，指出了一些设计方面引起裂缝的原因。 3.1.1外墙内保温构造设计存在的缺陷

内保温是将保温体系置于外墙内侧从而使内、外墙体分处于两个温度场，建筑物结构受热应力的影响而始终处于不稳定的状态，使结构寿命缩短。在相同气候条件下做内保温不仅比做外保温、甚至比不做保温时，外墙与内部结构墙体的温差更大,受外界各种作用力的影响更直接。外墙更易遭受温差应力的破坏。

在冬季采暖、夏季制冷的建筑中，室内温度随昼夜和季节的变化幅度通常不大(约为10℃左右)，这种温度变化引起建筑物内墙和楼板的线性变形和体积变化也不大。但是，外墙和屋面受室外温度和太阳辐射热的作用而引起的温度变化幅度较大（昼夜温差可达20～40℃，年温差可达80～100℃)。当室外温度低于室内温度时，外墙收缩的幅度比内保温体系的速度快，当室外气温高于室内气温时，外墙膨胀的速度高于内保温体系，这种反复形变使内保温体系始终处于一种不稳定的墙体基础上。根据资料和实测证明，6m开间的混凝土墙面在年温差80℃的变化条件下约发生4.8mm的形变。这样的形变应力反复作用不仅使外墙易遭受温差压力的破坏，也易造成内保温体系的空鼓开裂。见图1。

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内保温的另一个明显的缺陷是:结构冷(热)桥的存在使局部温差过大导致产生结露现象，而结露水的浸渍或冻融极易造成保温墙面发霉、开裂。

2002年1月采用红外热像检测技术对北京某内保温住宅进行实际测试（见图2），图2（a）是该住宅外墙屋角结露照片，图2(b)是该处红外热像图，图2(c)是红外热像图中A线的温度分布图。由图可知外墙与楼板交接处内表面温度仅仅4.0℃，与主体墙内表面温差达lO℃以上，与室内空气温度差15.1℃。从而造成结露。

目前许多住户在住进新房时，大多先进行装修。在装修时、安装家具时房屋内保温层往往遭到破坏，破坏后自身不易修复。正因为内保温固有的缺陷使内保温墙体出现裂缝成为普遍现象，而内保温裂缝时时刻刻处于住户的视野中。对住户的审美和心理也会产生长期和强烈的影响，成为投诉焦点。

因此，从构造设计上看，内保温使外墙、屋面和内墙处于不同的温度场。建筑体系始终处于不稳定的状态，建筑物的寿命因此而缩短·所以内保温具有自身先天的缺陷。 3. 1.2外墙外保温构造设计存在的不足

图3、图4是内保温和外保温温度变化示意图。

外保温是将保温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，

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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·外保温具有明显的优势，在可选择的情况下应首选外保温。

但由于外保温体系被置于外墙外侧，直接承受来自自然界的各种因素影响,因此对外墙外保温体系提出了更高的要求。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，3～20mm,且保温材料具有较大的热阻。因此在得热量相同的情况下，外保温抗裂防护层温度变化速度比无保温情况下主体外墙温度变化速度提高8～30倍。因此,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。在外保温构造设计应充分考虑热应力、水、风、火及地震力的影响。

3.1.2.1 聚苯板薄抹灰外保温构造设计存在的不足

这类外保温通常采用粘贴的方式(也有加锚栓辅助锚固的)固定在墙体的外侧，然后在保温板上抹抹面砂浆并将增强网铺压在抹面砂浆中。目前，国内做聚苯板薄抹灰外保温工程的厂家有上千家，除 了少部分企业的保温工程外，相当数量的工程在3个月时即出现了超过4级的裂缝。而经过一年(一冬 一夏)很多板缝处的裂缝超过lmm，该类体系从构造设计上分析有以下原因:

(1)从保温材料的因素来讲，膨胀聚苯板在自然环境中的自身收缩变形时间长达60天，试验证明 在自然环境条件下42天或60℃蒸气养护条件下5天的自身收缩变形己完成99％以上，因此要求膨胀聚苯板在自然环境条件下42天或60℃蒸气养护条件下5天后再上墙。但在实际情况中很少有达到以上要求的。一是膨胀聚苯板长时间的养护需要占用大量的场地。二是生产企业由于资金占用、成本控制等因素通常是以销定产，有了定单后才生产，因此大量工程是膨胀聚苯板自然养护不到一个星期就已上了墙。结果造成膨胀聚苯板上墙后继续收缩，而这种收缩应力均集中在板缝处，对粘附在膨胀聚苯板上的防护层产生拉应力而造成面层开裂。另外膨胀聚苯板在昼夜及季节变化发生热胀冷缩、湿胀干缩时也会在板缝处集中产生变形应力，因此该类体系板缝处裂缝是比较常见的现象。挤塑聚苯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，与膨胀聚苯板相比更易造 成板缝处开裂(参见图5)。

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