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(7)

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4.3 瓷砖外饰面体系抗震试验研究

由中国建筑科学研究院工程抗震所、铁道部科学研究院铁建所和北京振利高新技术公司共同制定了抗震试验方案，并对不同外墙外保温粘贴面砖体系进行了抗震试验。选用具有广泛代表性的、对外饰面破坏力最大正弦拍波，使外保温瓷砖外饰面体系抗震试验更具有现实意义和代表性。抗震试验结 果为确立各类保温体系面层荷载限值提供了参考。在地震8度以上(含8度)设防区，采用ZL胶粉聚苯颗粒保温浆料作为外保温材料时，面层荷载限值为6Okg/m';采用有网聚苯板时，面层荷载限值为 4Okg/㎡;采用无网聚苯板时，面层荷载限值为2Okg/㎡。

对于面砖饰面体系，安全性是非常重要的，为了确保面砖饰面外保温系统的抗裂及抗震安全性，应将大型耐候性试验及抗震试验作为面砖饰面外保温系统上市前必做试验。 4.4 热工缺陷红外热像检测技术研究

红外热像仪是集先进的光电子技术、红外探测器技术和红外图像处理技术于一身的高科技产品，具有测温速度快、灵敏度高、测温范围广、形象直观、非接触等优点，是目前热故障诊断和检测领域最先进有效的手段之一。利用该技术研究一方面以光电技术为依托，判别保温墙体内部材料及构造的缺陷，并对其严重程度进行定量化研究，对传统建筑节能检测方法进行提升、改造、集成，提高检测效率和准确性;另一方面可直观观测到热工缺陷，针对产生裂缝的工程，红外热像仪可帮助分析由于热工缺陷、温差变化等原因造成的裂缝。

该方法与传统方法相结合，可对具体工程进行热工定量测试和热工缺陷确认，达到点与面全面控制，更加完善准确。

4.5 外保温饰面层粘贴面砖体系抗裂技术研究

面砖饰面层是在国内建筑中普遍采用的装饰办法。由于我国建筑陶瓷的产量居世界第一，而且面砖装饰具有比涂料装饰耐沾污能力强、色泽耐久性更好等优点，国内用面砖作为外饰面的建筑比例相当高。通过比较详细的研究认为，在外墙外保温墙面上粘贴面砖时以下关键技术因素必须认真考虑:

(1)要在保护保温层的前提下，使外保温体系形成一个整体，分散面砖饰面层负荷，改善面砖粘贴基层的强度，达到标准规定要求。

(2)要考虑粘结材料的压折比、粘结强度、耐候稳定性等主要性能指标以及整个外保温体系材料变形量的匹配性，以释放和消纳热应力或其他应力。

(3)要考虑外保温材料的抗渗性以及保温体系的呼吸性和透汽性，避免冻融破坏而导致面砖掉落。 (4)要提高外保温体系的防火等级，以避免火灾等意外事故出现后产生空腔，外保温体系丧失整体性在面砖饰面的自重重力的影响下大面积塌落。

(5)要提高外保温体系的抗震和抗风压能力，以避免偶发事故出现后的水平万向作用力对外保温

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体系的破坏。

5 外墙保温体系面层裂缝防治机理研究

本分项课题是由北京振利高新技术公司与太原理工大学合作，通过XRD和SEM(TEM)等介观物质形貌和晶相分析设备，观察“柔性渐变逐层释放应力”技术体系各组成部分和各实施阶段的外墙面层材料体系应力(侧重于化学键力和晶间力)的情况，明确与其对应的应力→应变的“允许/诱导变形”关系，并在此基础上对面层体系各组成部分和各实施阶段以及体系整体性能进行数学和力学建模和计算，从而验证了柔性渐变逐层释放应力抗裂技术路线的正确性。 6 外墙外保温体系裂缝控制技术研究

本项目通过对产生裂缝及无裂缝的实际外保温工程调研分析、通过与科研院所大专院校合作对裂缝机埋研究和体系试验研究、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。本课题总结出一些外墙保温面层裂缝控制的基本原则及技术指南。 6.1 外墙保温面层裂缝控制的基本原则 6.1.1 外保温体系抗裂优于内保温体系的原则

外保温体系有利于建筑物建立一个更加合理的温度场，由于采用外保温，内部的砖墙或混凝土等结构受到保护。使保温层以里的主体结构冬季温度提高，湿度降低，温度变化较为平缓，夏季结构温度稳定性增加,墙体结构热应力减少，从而主体墙产生裂缝、变形、破损的危险大为减轻，建筑寿命得以大大延长。由于裸露的结构如混凝土排水挑檐、女儿墙等与保温后的结构墙体温度环境不同易引发破坏，因此完善的外保温应是对结构的骨架彻底包覆，这样雨、雪、冻、融、干、湿等对主体墙的影响也会大大减轻。因此，外保温体系对建筑结构的保护、防止裂缝的发生优于内保温体系，更优于内外保温混合做法。

6.1.2 “逐层渐变柔性释放应力”的抗裂技术原则

急剧变化的温差产生的热应力集中发生在外保温的外表面，解决外保温裂缝应遵循给温度应力、变形能量释放的原则。采用“逐层渐变、柔性释放应力的抗裂技术”可以有效地控制保温层表面裂缝的产生。逐层渐变柔性释放应力抗裂技术理念的构造设计要点是:保温体系各相邻构造层性能、弹性模量变化指标相匹配、逐层渐变，抗裂砂浆应保证一定的柔韧性以使释放变形应力。同时，在抗

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裂防护层中采用软配筋和多种纤维改变应力传递方向，防止各种变形应力集中发生的可能。涂料饰面时，理想的模式应为从抗裂砂浆层→腻子层→涂料层的柔韧变形性逐渐增大;面砖饰面时，应采用具有柔性的粘结胶和勾缝胶。

6.1.3 普通水泥砂浆不应作为保温体系表面的找平及保护层材料的原则

在保温层的表面使用普通水泥砂浆不符合“柔性渐变、逐层释放应力的抗裂技术”路线。用它作为保温层的保护层，极易产生裂缝，厚度愈厚愈严重。因为，普通水泥砂浆不仅自身易产生各种收缩裂缝，同时由于柔韧性较差而无法适应自身温差变形及相邻层温度变形而产生的应力，而普通水泥砂浆的抗拉强度又明显不足，变形能量的集中释放极易形成裂缝。因此在外墙外保温体系中不应采用普通水泥砂浆作为保温层的保护层材料。 6.1.4 无空腔或小空腔构造提高体系稳定性的原则

采用无空腔构造体系可以提高体系稳定性。其中主要是风荷载和重力的作用。风压是长期作用于建筑物外保温隔热层的破坏力量之一。由于风压对建筑物的破坏力与建筑物的高度成正比例变化，高层建筑要比多层建筑承受更大的风压,因而高层建筑外保温要考虑风压、特别要考虑负风压对保温层的影响。

建筑物的风荷载是指空气流动形成的风遇到建筑物时,在建筑物表面产生压力或吸力。风荷载的大小主要与近地风的性质、风速、风向有关，与建筑物所在地的地貌及周围环境有关，同时也与建筑物本身的高度、形状有关。而工程结构的偏差导致空腔的体积大小不一。风荷载作用于建筑物的压力分布是不均匀的，当保温墙面局部所受负风压较大时，空腔内的气体膨胀，由于风压导致空气体积的变化的对保温层的疲劳破坏，往往是造成有空腔保温墙面裂缝的因素之一。

无空腔构造作法使得外保温体系具有抗风压能力强、体系整体性好、应力传递稳定、安全性好等优势。高层建筑采用外保温方案的风压安全系数应大于5。在高层建筑工程做外保温，应充分重视风荷载对外保温的破坏作用，应尽可能她提高粘接面积，采用无空腔，以满足抗风压破坏的要求。

采用无空腔构造体系还可以有效地传递外保温面层荷重引起的应力，保持体系的稳定性。随着建筑节能标准的提高，保温层的厚度会不断增加，由于面层荷重引起的力矩和剪应力也不断加大，无空腔构造体系有利于力的传递和释放。

6.1.5 防护层的抗裂问题是控制裂缝的主要矛盾的原则

置于保温层外的防护层的抗裂能力，对外保温体系的抗裂性至关重要，实践证明传统的水泥砂浆抹在保温层上，不能解决抗裂问题，必须采用专用的抗裂砂浆并辅以合理的增强网，各种体系做法多十分重视防护层的抗裂性，根据国外及国内的经验，应规定抗裂砂浆的压折比小于3;另外在砂浆中加入适量的纤维对控制裂缝的产生是十分有效的。采用多种纤维复合配制的抗裂技术，能够更好地吸收

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受外界自然条件影响产生的膨胀、收缩变形，并均匀地将温差变形应力向四周分散，从而有效地防止裂缝的产生。正确的做法应是将采用由抗碱玻纤编织的经耐碱涂塑的玻纤网格布铺贴在柔韧性良好(压折比≤3)的抹面砂浆中，并靠近面层一侧。抹面砂浆的柔韧极限拉伸变形应大于最不利情况下的自身变形(干缩变形、化学变形、湿度变形、温度变形)及基层变形之和，从而保证防护层抗裂性要求。

如外饰面是面砖，在水泥抗裂砂浆中也可以加入钢丝网片，但是应对钢丝网的丝径、孔距通过试验来确定，面砖的短边应至少覆盖在两个以上网孔上，钢丝网应采用防腐(锈)好的热镀锌钢丝网。 6.1.6 所有外保温体系经过大型体系耐候性试验验证抗裂性原则

在外保温的工程中，外保温材料面层的防护材料及饰面层材料要长期经受冷热、温湿、冻融等气 候变化，因此为了验证外保温体系的稳定性及使用寿命，最好的办法就是进行耐候性试验。如:挤塑 聚苯板外保温的应用开裂现象比较普遍，对该类外保温体系应增加体系材料性能研究及材料匹配性研 究，使其构造满足抗裂的基本原则，并经耐候性等大型体系试验验证后再进入市场，以利于惟广、减 少损失。

6.1.7 应尽量选择涂料外饰面外保温体系的原则

在可能的情况下应尽量选择涂料外饰面外保温体系，因该体系若产生裂缝比较直观，有利于裂缝 的控制。在选择粘贴面砖外饰面时保证其安全性是头等大事。面砖墙体的裂缝往往比较隐蔽，如何防 止面砖饰面墙体开裂，研究表明对于面砖饰面:

(1)除了应有体系组成材料的试验验证，整个体系必须经过抗震试验、耐候性试验、火反应性试验等大型试验验证。

(2)胶粉聚苯颗粒外保温外饰面粘贴面砖体系满足体系粘结安全性、辅助机械锚固安全性、柔性释放应力安全性、耐候及防火安全性等综合性能，是首选的外保温面砖饰面体系。

(3)钢丝网架聚苯板外保温体系饰面粘贴面砖时，用传统水泥砂浆找平的单网结构具有较大不合理性（荷载大、易开裂），表面受正负风压、热胀冷缩、干缩湿胀均为双向受力。应采用收缩率小的轻质砂浆找平并采用双网构造，实现柔性渐变、减轻荷载、增加抗裂性。 6.1.8 应充分考虑各层材料的相容性及匹配性原则

由于保温体系是由多层材料复合构成，就抗裂性能来说，除应考虑各层材料自身功能性外还应充 分考虑材料的相容性及匹配性。

6.1.9 加强保温截止部位材质变换处的密封原则

加强保温截止部位材质变换处的密封、防水和防开裂处理。在保温层与其他材料的材质变换处，

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因为保温层与其他材料的材质的密度相差过大，这就决定了材质间的弹性模量和线膨胀系数也不尽相 同，在温度应力作用下的变形也不同，极容易在这些部位产生面层的裂缝。同时还应该考虑这些部位 的防水处理，防止水分侵入到保温体系内，避免因冻胀作用而导致体系的破坏，影响体系的正常使用 寿命和体系的耐久性。外墙外保温体系应具有防雨水和地表水渗透性能，雨水不得透过保护层，不得 渗透至任何可能对外保温复合墙体造成破坏的部位。

6.1.10 外墙保温体系材料供应商应对系统材料成套供应的原则

外墙保温体系是一个有机整体，组成的各相关层协同作用不仅要求柔性渐变，而且应有一定的相 容性、协同性，形成一个复合整体。因此，外墙保温体系材料供应商在经过质量体系认证和子系统材 料体系性能试验检验合格后成套供应，以保证体系材料的匹配性及有利于抗裂技术路线的实现，并有利于明确外墙保温体系材料供应商应对外保温工程质量负责。 6.1.11 提高保温体系的质量保证率原则

提高保温体系的质量保证率，保温系统材料生产中的质量波动是不可避免的，实际上，由于原材料、试样检验差异、施工条件等许多复杂因素的影响，必然造成墙体保温质量的波动。因此，为了保证墙体保温的质量，必须提高保温体系的质量保证率。在正常生产、施工条件下，用数理统计的方法，求出多组保温材料传热系数平均值、标准差，根据其离散程度，确定可靠的保证率。 6.2 外墙保温体系面层裂缝控制指南 6.2.1 构造设计

6.2.1.1 外墙内保温构造设计

内保温不利于重质结构墙体的保护，中国的建筑结构多为重质墙体，应避免采用内保温设计。 6.2.1.2 聚苯板薄抹灰外保温构造设计

（1)有空腔的聚苯板薄抹灰外保温

该类外保温已有比较固定的构造设计形式。由于存在空腔、隔热及防火性能较差等不足之处，该体系的适用范围受到一些限制，国外出于防火性的考虑将其限制在18m或22m以下的建筑。该体系的适用范围应为:建筑高度30m以下、对防火性没有特殊要求的外墙保温。

(2)无空腔的聚苯板复合胶粉聚苯颗粒外保温 无空腔及有防火构造的聚苯板外保温的做法:

1采用满粘聚苯板以形成无空腔体系，也减少了板缝的应力集中，有利于板缝裂缝的控制。 ○

2将门窗口用胶粉聚苯颗粒保温浆料作口以增加门窗口的防火性，建筑高度超过30m时，在30m以○

上的部位按垂直方向每隔三层（或8～1Om)设置一道防火隔离带，隔离带在水平方向的长度应是建筑

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