外墻外保溫體系面層裂縫分析及控制措施淺論

宋偉青，呂永崗

1 中鐵建設(shè)集團(tuán)有限公司西安分公司（712000） 2 陜西省公路勘察設(shè)計研究院（710064）

綠色、環(huán)保、低碳一直是人類生活的目標(biāo)。在我國，隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，能源的利用和有效節(jié)約已經(jīng)是迫在眉睫。而建筑能耗在我國總能耗中所占比例很大,約為25%～40%，與世界發(fā)達(dá)國家相比還有很大差距。因此中國建筑節(jié)能技術(shù)正在快速發(fā)展，外墻結(jié)構(gòu)的保溫、屋面的保溫、門窗的保溫措施等都在實際使用和探索中。本文針對目前正在廣泛使用外墻外保溫體系在實際使用中存在的裂縫問題進(jìn)行分析，采取相應(yīng)的控制措施加以預(yù)防。

外墻外保溫隔熱體系屬于非承重復(fù)合墻面,其墻面裂縫的危害不在于影響結(jié)構(gòu)安全,主要是對住戶的審美和心理的影響。裂縫的存在會對保溫隔熱體系造成破壞（如水的滲透、凍融破壞等），同時會大大降低建筑節(jié)能效果。

1 外墻外保溫體系使用種類

外保溫隔熱是將保溫隔熱體系置于外墻外側(cè)從而使主體結(jié)構(gòu)所受溫差作用大幅度下降，溫度變形減小，對結(jié)構(gòu)墻體起到保護(hù)作用，并可有效阻斷冷（熱）橋，有利于主體結(jié)構(gòu)壽命的延長。因此從有利于結(jié)構(gòu)壽命和永久性方面來說，外保溫隔熱具有明顯的優(yōu)勢。但由于外保溫隔熱體系被置于外墻外側(cè)，直接承受來自自然界各種因素影響，對體系要求更高。

1.1 保溫材料

1）當(dāng)外墻外保溫材料選用聚苯乙烯保溫板（簡稱EPS保溫板）時，聚苯板薄抹灰外保溫隔熱體系通常采用純點粘或筐點粘。采用純點粘時，該體系存在整體貫通的空腔。該體系存在整體貫通的空腔正負(fù)風(fēng)壓對保溫隔熱墻面進(jìn)行擠或拉，也易造成板縫處開裂，極端情況下負(fù)風(fēng)壓甚至?xí)⒈匕逑频?。由于保溫板因素造成開裂的原因有:

①聚苯板密度過低:采用15 kg/m3以下的聚苯板作為墻體保溫層材料，密度低、易變形、抗沖擊性差，造成保溫墻面開裂。

②陳化時間不夠。

③材料粉化:由于工期長或隔年施工等原因，造成聚苯板表面粉化。

④熱熔縮:當(dāng)聚苯板受熱時會發(fā)生不可逆熱熔縮變形,引起保溫面層開裂、空鼓。

⑤所用的膠粘劑達(dá)不到外保溫技術(shù)對產(chǎn)品的質(zhì)量要求。

2）選用聚苯乙烯保溫板作為外保溫隔熱材料，采用粘貼的方式（也有加錨栓輔助錨固的）固定在基層墻體上，然后在保溫板上抹抹面砂漿并將增強網(wǎng)鋪壓在抹面砂漿中。EPS保溫板在自然環(huán)境中的自身收縮變形時間長達(dá)60天，由于在自然環(huán)境條件下42天或60℃蒸汽養(yǎng)護(hù)條件下5天的自身收縮變形已完成99%以上，因此要求EPS保溫板在自然環(huán)境條件下 42天或60℃蒸汽養(yǎng)護(hù)條件下5天后再上墻。但在實際中很難做到。另外，保溫板在晝夜及季節(jié)變化發(fā)生熱脹冷縮、濕脹干縮時也會在板縫處集中產(chǎn)生變形應(yīng)力，該類體系板間裂縫是比較常見的現(xiàn)象。擠塑聚苯板比發(fā)泡聚苯板密度大、強度高，自身變形及溫差變形產(chǎn)生的變形應(yīng)力也大，與膨脹聚苯板相比更易造成板縫處開裂。

3）從防護(hù)層受熱應(yīng)力的因素上看，聚苯板保溫層上是僅3mm的砂漿復(fù)合網(wǎng)格布防護(hù)層，由于聚苯板保溫隔熱層熱阻很大，從而使防護(hù)層的熱量不易通過傳導(dǎo)擴散，溫差變化以及受晝夜和季節(jié)室外氣溫的影響,對抹面砂漿的柔韌性和網(wǎng)格布的耐久性提出了相當(dāng)高的要求。另外，當(dāng)聚苯板的溫度超過70℃時，聚苯板會產(chǎn)生不可逆熱收縮變形，造成較為嚴(yán)重的開裂變形。

4）將聚苯乙烯保溫板作為主體保溫隔熱材料放置于大模內(nèi)側(cè),通過與現(xiàn)澆混凝土整體一次澆筑的方式固定在基層墻體上。其優(yōu)點是實現(xiàn)復(fù)合澆筑材料一次成型,施工速度快，但工程存在以下問題:

①聚苯板與混凝土基墻結(jié)合力不夠。由于聚苯板是一種有機絕熱材料，與混凝土粘結(jié)強度不夠，粘結(jié)強度達(dá)不到0.1MPa，拉拔破壞部位通常是聚苯板與混凝土界面分離。

②平整度和垂直度較難控制。

③存在局部破損和污染。由于聚苯板表面強度低，在支護(hù)和拆卸外側(cè)模板時，聚苯板表面不可避免受到損壞，在澆筑時難避會出現(xiàn)漏漿形成熱橋。

5）當(dāng)外墻外保溫材料選用擠塑式聚苯乙烯保溫板（簡稱XPS保溫板）時，擠塑聚苯板具有良好的閉孔結(jié)構(gòu)、吸水率和導(dǎo)熱系數(shù)都很低的優(yōu)點,除了與膨脹聚苯板薄抹灰外墻外保溫體系類似的原因外，還有以下原因:

①整個體系材料不配套。擠塑聚苯板雖然具有良好的保溫防水性，但由于其強度較高變形應(yīng)力大、表面光滑、遇水難以粘接等原因。在國外的實際使用中，擠塑聚苯板主要用于屋面及地面±0.00以下墻面的保溫。而國內(nèi)該體系的適用范圍應(yīng)為:以保溫為主、隔熱為輔的嚴(yán)寒及寒冷地區(qū)、建筑高度30 m以下、對防火性沒有特殊要求的建筑物的外墻保溫。

②擠塑板比膨脹聚苯板密度大，強度高，由于自身變形及溫差變形而產(chǎn)生的變形應(yīng)力也大。

1.2 面層材料

1）面磚飾面層

從材料方面考慮，引起面磚飾面層開裂、脫落的原因如下:

①在以玻纖網(wǎng)為增強材料的抗裂防護(hù)層上粘貼面磚，由于玻纖網(wǎng)網(wǎng)孔小、與砂漿握裹不好、玻纖網(wǎng)形成隔離層，易引起面磚飾面層開裂、脫落。

②使用水泥砂漿或聚灰比達(dá)不到要求的聚合物砂漿粘貼面磚,砂漿柔韌性小，滿足不了柔性漸變釋放應(yīng)力的原則，面磚飾面層易開裂、空鼓、脫落。

③使用水泥砂漿或聚灰比達(dá)不到要求的聚合物砂漿進(jìn)行面磚勾縫,砂漿柔韌性小無法釋放面磚及砂漿本身由于溫濕變化產(chǎn)生的變形應(yīng)力，勾縫砂漿處易開裂，造成環(huán)境水或雨雪水滲漏，面磚飾面層易空鼓、脫落。

④使用了吸水率大的面磚,易造成粘結(jié)界面處粘結(jié)砂漿快速失水，拉拔強度達(dá)不到《建筑工程飾面磚粘接強度檢驗標(biāo)準(zhǔn)》JGJ110-1997標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的不小于0.4MPa要求,吸水后易遭受凍融破壞引起開裂、空鼓、脫落。

⑤使用了不帶槽的平板面磚，不易粘貼牢固，易脫落。

⑥墻體飾面磚層出現(xiàn)脫落和開裂主要原因:其一溫度方面，不同季節(jié)，白天黑夜，墻體內(nèi)外由于溫差的變化，飾面磚會受到三維方向溫度應(yīng)力的影響,在飾面層會產(chǎn)生局部應(yīng)力集中飾面層開裂引起面磚脫落,也有相鄰面磚局部擠壓變形引起面磚脫落；其二反復(fù)凍融循環(huán)，造成面磚粘接層破壞，引起面磚脫落；其三是組合荷載、地基不均勻沉降等外力作用，引起墻體變形錯位，造成墻體嚴(yán)重開裂，面磚脫落。

2）涂料飾面層

涂料飾面層應(yīng)具有良好的防水及抗裂性能,當(dāng)采用涂料飾面時,附著在抹面砂漿之上的膩子和涂料應(yīng)著重考慮柔韌變形性而不是強度。由于飾面層材料引起的裂縫原因如下:

①采用剛性膩子:由于膩韌性不夠，無法滿足抗裂防護(hù)層的變形而開裂。

②采用不耐水的膩子。

③采用不耐老化的涂料:由于該類涂料不耐老化，剛涂上去很好，但經(jīng)過兩年就會開裂、起皮。

④采用與膩子不匹配的涂料。

3）帶有涂料或面磚飾面的保溫隔熱塊材

這類外保溫隔熱材料通常在工廠加工預(yù)制好帶有涂料或面磚飾面的保溫隔熱塊材,在施工現(xiàn)場只需錨固安裝上墻即可。目前市場上該類產(chǎn)品多在板縫處出現(xiàn)裂縫的原因是:

①預(yù)制板在上墻后仍在收縮，將板縫拉開；

②預(yù)制板受溫度及濕度變化會發(fā)生熱脹冷縮、濕脹干縮現(xiàn)象，對板縫反復(fù)擠壓造成板縫開裂；

③由于預(yù)制保溫隔熱板的變形是必然發(fā)生的，因此必須在板縫處留有相當(dāng)?shù)膶挾炔⒉捎萌犴g變形性及防水性良好的材料來嵌縫。

該類產(chǎn)品具有可在工廠連續(xù)生產(chǎn)，現(xiàn)場干作業(yè)等優(yōu)點，較好地解決了板縫裂縫問題，具有大面積推廣應(yīng)用前景。

2 抗裂防護(hù)層裂縫分析

1）就太陽輻射及環(huán)境溫度變化對其影響來說，置于保溫層之上的抗裂防護(hù)層只有3～20mm,且保溫材料具有較大的熱阻,抗裂防護(hù)層的柔韌性和耐候性對外保溫體系的抗裂性能起著關(guān)鍵的作用。

2）由抹面砂漿與增強網(wǎng)構(gòu)成的防護(hù)層對整個體系的抗裂性能起著關(guān)鍵的作用。玻纖網(wǎng)格布作為抗裂防護(hù)層軟配筋的關(guān)鍵增強材料,在外墻外保溫技術(shù)中的應(yīng)用得以快速發(fā)展。復(fù)合抹面砂漿中增強網(wǎng)（如玻纖網(wǎng)格布）的使用，一方面能夠有效的增加防護(hù)層的拉伸強度,另一方面由于能有效分散應(yīng)力，可以將原本可能產(chǎn)生的較寬裂縫（有害裂縫）分散成許多較細(xì)裂縫（無害裂縫）從而形成其抗裂作用。目前通常采用經(jīng)表面涂塑的玻纖網(wǎng)格布,對于玻纖網(wǎng)格布我們不僅應(yīng)規(guī)定其斷裂強力值，而且應(yīng)規(guī)定耐堿強度保留率，以確保玻纖網(wǎng)格布長期有效地發(fā)揮作用。玻纖網(wǎng)格布的耐堿性由玻纖品種、表面涂塑材質(zhì)及涂塑量所決定。外墻外保溫體系中所采用的玻纖網(wǎng)格布必須是由耐堿玻纖機織而成并經(jīng)耐堿高分子材料涂塑的網(wǎng)格布。

3）由于防護(hù)層材料而引起保溫隔熱墻面開裂的原因有:

①直接采用水泥砂漿做防護(hù)層；

②配制的抗裂砂漿雖然也用了聚合物進(jìn)行改性，但柔韌性不夠也易開裂；

③抗裂砂漿層過厚；

④使用了不合格的玻纖網(wǎng)格布。

3 施工現(xiàn)場裂縫控制措施

由于外墻外保溫隔熱通常是在施工現(xiàn)場完成,施工的質(zhì)量對外墻外保溫隔熱體系質(zhì)量的保證是非常重要的。

3.1 基層處理及保溫層在基層上的粘貼

基層處理及保溫層在基層上的粘貼施工中,以下問題易造成保溫體系質(zhì)量問題:

1）基層表面的平整度不符合外保溫工程對基層的允許偏差項目的質(zhì)量要求。

2）基層表面沒有對其進(jìn)行界面處理。

3）所用的膠粘劑達(dá)不到外保溫技術(shù)對產(chǎn)品的質(zhì)量、性能要求或采用機械固定時錨固件的埋設(shè)深度和錨固數(shù)量不符合設(shè)計規(guī)范要求。

4）粘結(jié)面積不符合規(guī)范要求，粘結(jié)面積過小，未達(dá)到粘結(jié)面積的質(zhì)量規(guī)范要求。

5）基層墻面過于干燥在粘貼保溫板時沒有對基層進(jìn)行撣水處理或雨后墻面含水量過大還沒有等到墻面干燥就進(jìn)行保溫板的粘貼，造成粘貼失敗。

3.2 涂料飾面外保溫隔熱施工因素

由于施工因素造成涂料飾面外保溫隔熱墻面開裂的原因有:

1）網(wǎng)格布干搭接或搭接不夠，在搭接處形成裂縫。

2）網(wǎng)格布鋪設(shè)位置貼近保溫隔熱層，起不到抗裂作用，抹面砂漿層易產(chǎn)生裂縫。

3）門窗洞口的四角處沿45°未加鋪玻纖網(wǎng)格布，在應(yīng)力集中的門窗洞口的四角處沿45°易出現(xiàn)裂縫。

4）冬季施工，易出現(xiàn)開裂、空鼓、脫落。

5）粘貼聚苯板時，一端翹起，引起另一側(cè)的板面虛貼、空鼓。在施工時敲、拍、震動板面引起膠漿脫落。

6）墻面平整度不好又沒進(jìn)行基層找平時，粘貼聚苯板通常采用以下方法，均存在缺陷:①通過調(diào)整點粘粘結(jié)砂漿厚度來調(diào)整；②用不同厚度的板或多層板來調(diào)整平整度，此法造成荷載不均，施工不規(guī)范，易出現(xiàn)問題；③采用打磨方法找平，此法破壞了聚苯板表面致密結(jié)構(gòu)，影響與抹面砂漿的粘結(jié)，且打磨厚度過大時也降低了保溫層的保溫效果。

7）當(dāng)面層的增強材料為鋼絲網(wǎng)時，沒有采用抗裂砂漿做面層抹灰材料。

8）施工面層時在太陽曝曬下進(jìn)行或在高溫天氣下面層保水性能不足，導(dǎo)致面層失水過快引起開裂。

9）在膩子層尚未干燥或剛淋過雨的情況下，直接在上面涂刷透氣較差的高彈性面層涂料，造成面層涂料氣鼓。

3.3 面磚飾面外保溫隔熱施工因素

由于施工因素造成面磚飾面層開裂脫落的原因有:

1）基體未清理干凈、表面太光滑、有脫膜劑。

2）墻體表面垂直度、平整度偏差大，靠增加粘結(jié)砂漿厚度的辦法調(diào)整飾面的平整度，造成粘結(jié)砂漿超厚，因自重作用下墜，造成粘結(jié)不良。

3）粘結(jié)前需要面磚浸水而未浸水，表面積灰，砂漿不宜粘結(jié)，而且由于面磚吸水，把砂漿中的水分很快吸收使粘結(jié)砂漿與磚的粘結(jié)力大為降低。

4）由于需要浸水的面磚浸水后粘結(jié)前未擦干或未晾干,粘結(jié)面形成水膜，削弱了粘結(jié)砂漿與磚的粘結(jié)力。

5）當(dāng)采用密縫粘貼面磚時，由于面磚飾面層受熱應(yīng)力影響而產(chǎn)生的變形應(yīng)力得不到釋放，易發(fā)生空鼓開裂。同時由于密縫粘貼面磚時形成“瞎縫”，磚縫無法勾縫易形成雨水滲漏；女兒墻檐口、雨蓬、窗臺、陽臺欄板等具有上平面和水平陽角的部位以及水落管出水口的下部等易發(fā)生問題。主要原因是角部磚縫對接不良，上平面易積存雨雪水，這些水分會侵入縫隙中；面磚吸水率過大時，水通過面磚被吸入到磚坯中。以上這些侵入水經(jīng)長期日夜或季節(jié)凍融作用使粘結(jié)層受到破壞，發(fā)生開裂、脫落，并向大面積發(fā)展。

4 局部裂縫控制

1）女兒墻外側(cè)墻體的保溫在設(shè)計中往往忽視了對內(nèi)側(cè)的保溫。極容易引起因為熱橋通路變短而在頂層房間的頂板棚根處產(chǎn)生返霜結(jié)露現(xiàn)象。而采取保溫措施，有助于保護(hù)主體結(jié)構(gòu),使得因溫度變化而引起的應(yīng)力作用都發(fā)生在外保溫層表面，避免了女兒墻墻體裂縫的發(fā)生。

2）在保溫設(shè)計中也常常忽視對結(jié)構(gòu)挑出部位如陽臺、雨棚、女兒墻壓頂?shù)炔课坏谋?。這些被忽視的部位與被保溫的部位相比，其溫度受環(huán)境影響十分明顯，由此而產(chǎn)生的溫差應(yīng)力引起該部位與主體部位相接處產(chǎn)生裂縫。

3）保溫截止部位材質(zhì)變換處節(jié)點設(shè)計。因為保溫層與其它材料的材質(zhì)的密度相差過大,使得材質(zhì)間的彈性模量和線性膨脹系數(shù)也不盡相同,在溫度應(yīng)力作用下的變形也不同，極容易在這些部位產(chǎn)生面層的裂縫。同時還應(yīng)該考慮這些部位的防水處理，避免因凍脹作用而導(dǎo)致體系的破壞，影響體系的正常使用壽命和耐久性。

4）飄窗的保溫處理。近幾年在建筑設(shè)計中，為了加強房間的采光效果，多在墻面上設(shè)置了飄窗。由于飄窗處的線條過多，而在設(shè)計中這些線條又多以混凝土挑出，在其上如果再加保溫層勢必導(dǎo)致線條既定比例關(guān)系的失調(diào),所以為不破壞建筑的立面表現(xiàn)形式，只能放棄對該部分的保溫處理，由于未對裸露部位的混凝土采取保溫處理而導(dǎo)致室內(nèi)出現(xiàn)返霜、結(jié)露現(xiàn)象。

5）面磚密縫粘貼，應(yīng)力無處釋放形成開裂。另外面磚密縫粘貼形成瞎縫，雨（雪）水浸漬及凍融破壞易引起開裂脫落。

6）將增強網(wǎng)直接鋪設(shè)在保溫隔熱層上，沒起到抗裂作用反而形成了隔離作用。

7）窗口周邊及墻體轉(zhuǎn)折處等易產(chǎn)生應(yīng)力集中的部位未鋪網(wǎng)格布來分散其應(yīng)力，從而產(chǎn)生裂縫。

5 結(jié)論

溫家寶總理指出,為緩解我國能源資源與經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展的矛盾，必須顯著提高能源資源利用效率。隨著我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展要求，提高各類建筑工程的節(jié)能效率已經(jīng)成為必然。在本文中對目前正在大范圍推廣的外墻外保溫體系進(jìn)行了科學(xué)合理的分析并提出了一些有效的裂縫控制措施,為以后類似的新建、擴建、改造等工程提供了一定的理論指導(dǎo)。

[1]朱伯龍.建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計原理[M].上海:同濟(jì)大學(xué)出版社,1999

[2]中國建筑科學(xué)研究院.高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計[M].北京:科學(xué)出版社,1988

[3]JGJ144-2004,外墻外保溫工程技術(shù)規(guī)程[S]