淺談對外墻外保溫系統(tǒng)耐候性及試驗方法的幾點認識

賀傳友 戴新榮 劉 新

（安徽省建筑工程質(zhì)量監(jiān)督檢測站 安徽合肥 230088 安徽省水利科學(xué)研究院 安徽合肥 230088）

1 引言

在建筑物的圍護結(jié)構(gòu)能耗計算中，因外墻與外部空氣接觸面積占比大，由外墻損失的能量最多。其外圍護結(jié)構(gòu)施工外保溫系統(tǒng)作為建筑節(jié)能的主要措施之一。其系統(tǒng)的耐候性直接影響到該保溫系統(tǒng)的使用壽命及節(jié)能效果。近年來，各地外墻外保溫系統(tǒng)經(jīng)常發(fā)生出現(xiàn)空鼓和脫落情況，對人民群眾的生命和財產(chǎn)安全產(chǎn)生了極大的危害[1]。外墻外保溫系統(tǒng)正常使用年限按照國家標準應(yīng)不少于25年。為了確保外保溫系統(tǒng)在規(guī)定使用年限內(nèi)的可靠性，所以對各種不同類型保溫系統(tǒng)的耐候性研究十分必要。

2 外墻外保溫系統(tǒng)簡述

外墻外保溫系統(tǒng)是指：置于建筑物外墻外側(cè)，與基層墻體采用錨固和粘結(jié)方式固定的保溫系統(tǒng)，系統(tǒng)由保溫層、固定保溫層的錨栓和膠粘劑、抹面膠漿與玻纖網(wǎng)格布復(fù)合而成的抹面層、飾面層等組成。其根據(jù)保溫層材料種類的不同可以分巖棉板薄抹灰外墻外保溫系統(tǒng)、模塑聚苯板抹灰外墻外保溫系統(tǒng)、勻質(zhì)改性防火保溫板薄抹灰外墻外保溫系統(tǒng)、硬泡聚氨酯板薄抹灰外墻外保溫系統(tǒng)、泡沫玻璃外墻外保溫系統(tǒng)等各種不同類型外保溫系統(tǒng)。

外墻外保溫系統(tǒng)防止主體結(jié)構(gòu)直接和外部氣候環(huán)境接觸。保護主體基墻不受大的溫度變形應(yīng)力而避免開裂等破壞。就像建筑物穿上了衣服，使主體基墻完全處在室內(nèi)的溫度環(huán)境下，年溫差波動不大，受室外氣候環(huán)境影響較大的只是外墻保溫系統(tǒng)的外表面。另外外墻外保溫系統(tǒng)阻斷了結(jié)構(gòu)熱橋的傳熱路徑，可以減輕結(jié)構(gòu)冷熱橋的影響。結(jié)構(gòu)熱橋部位熱流密度大，傳熱快，冬季熱橋表面溫度低，夏季熱橋表面溫度高，導(dǎo)致室內(nèi)房間的熱量或冷量消耗比較大且熱橋部位容易結(jié)露。所以外保溫系統(tǒng)放置在主體墻材外面的保溫做法，是目前應(yīng)用最廣泛的保溫做法，也是國家大力倡導(dǎo)的保溫做法。

3 外墻外保溫系統(tǒng)耐候性影響因素

耐候性是指外保溫系統(tǒng)受到陽光照射，溫度變化，風(fēng)吹雨淋等外界條件的影響，而出現(xiàn)的褪色，變色，龜裂，粉化和強度下降等一系列老化的現(xiàn)象。耐候性能具體可以分為耐凍融、耐曝曬、抗風(fēng)化、抗降解，耐老化性能。影響外墻外保溫系統(tǒng)的耐候性能有許多因素，本文從材料、施工、設(shè)計等方面進行剖析。

（1）外保溫系統(tǒng)材料應(yīng)該由同一企業(yè)提供，應(yīng)保證保溫材料、配套材料的物理化學(xué)相容性和性能匹配程度應(yīng)較好。且同一企業(yè)提供材料組成的外保溫系統(tǒng)要通過系統(tǒng)耐候性試驗的檢驗。外保溫技術(shù)在我國是尚屬于一項新的專業(yè)技術(shù)。業(yè)界尚未全面了解和重視這一點。

（2）保溫系統(tǒng)材料的性能對保溫系統(tǒng)耐候性有重要的影響。比如：防護層采用的抹面砂漿柔韌性不夠，收縮大，在外部氣候環(huán)境的作用下，產(chǎn)生較大的溫度應(yīng)力，容易引起表面開裂。防護層采用的玻纖網(wǎng)格布耐堿性和抗拉強度較差時，時間一長，玻纖網(wǎng)格布在堿性環(huán)境下必然發(fā)生破壞，沒有起到防止飾面層開裂的作用。保溫層材料易粉化或老化，造成與系統(tǒng)各構(gòu)造層的粘結(jié)強度降低。應(yīng)選用柔韌性較好的膩子，其膩子耐水性能和與防護層之間的要有很好的粘結(jié)性[2]。

（3）在設(shè)計上應(yīng)避免保溫系統(tǒng)大面積施工，當(dāng)施工面積較大時，應(yīng)采取按一定間距設(shè)置溫度伸縮縫、隔層設(shè)置托架等相應(yīng)的措施，避免在溫度效應(yīng)和自重應(yīng)力長期作用下，保溫系統(tǒng)的內(nèi)應(yīng)力得不到釋放而發(fā)生開裂和空鼓，甚至導(dǎo)致脫落。

（4）外保溫施工時應(yīng)嚴格按照經(jīng)審查合格的設(shè)計文件和經(jīng)審查批準的施工方案及節(jié)能施工技術(shù)標準施工。要對門窗洞口、陰陽角處和變形縫等容易出現(xiàn)開裂地方采取相應(yīng)的加強措施；要保證單位面積上的錨栓個數(shù)和錨固深度符合要求；防護抗裂層厚度不能過厚或過薄；對基層墻體要清理干凈，對凹凸處要補平或挫平，在基層上應(yīng)均勻的涂滿界面劑或界面砂漿。規(guī)范的施工才是保溫系統(tǒng)耐候性最基本的保障。

4 外墻外保溫系統(tǒng)耐候性試驗方法簡述

耐候性試驗方法采用與外墻外保溫工程構(gòu)造做法一致的大尺寸試樣，對試樣進行一定數(shù)量的濕熱循環(huán)和冷凍循環(huán)后，評定其破壞程度，然后在此基礎(chǔ)上測定外墻外保溫系統(tǒng)相關(guān)物理力學(xué)性能，從而評價其系統(tǒng)耐候性。耐候性試驗為模擬夏季墻面經(jīng)高溫日曬后突然降雨和冬季晝夜溫差情況下的反復(fù)作用，是對大尺寸的外保溫墻體進行模擬自然氣候條件下的加速老化試驗，是檢驗和評價外墻外保溫系統(tǒng)質(zhì)量最重要的試驗項目。在建筑節(jié)能起步階段，最早的《外墻外保溫工程技術(shù)規(guī)程》（JGJ144-2004）等建設(shè)部行業(yè)標準及各種不同保溫系統(tǒng)的產(chǎn)品標準中都規(guī)定了耐候性的試驗方法，其試驗方法都是大同小異。因為這些標準都不是專業(yè)的試驗方法標準，里面都有許多不明確和不完善的地方。2014年《外墻外保溫系統(tǒng)耐候性試驗方法》（JG/T429-2014）試驗方法行業(yè)標準發(fā)布實施。2017年《建筑外墻外保溫系統(tǒng)耐候性試驗方法》（GB/T35169-2017）試驗方法國家標準發(fā)布。這兩本標準對外保溫系統(tǒng)耐候性試驗方法原理、試驗設(shè)備、試樣制備、試驗過程、檢查測試及試驗報告等方面都作了詳細的規(guī)定。

4.1 試驗設(shè)備

試樣設(shè)備有箱體、溫度裝置，濕度裝置、噴淋水裝置、測試裝置、試驗基墻等部分組成，能夠自動控制和記錄試驗過程中試樣溫度、箱內(nèi)空氣濕度、噴淋水流水等試驗參數(shù)。試驗基墻為混凝土墻體，厚度不小于100mm，試驗基墻尺寸應(yīng)與箱體開口部位外框尺寸一致，不宜超出箱體外框，并可牢固安裝在箱體上，試驗基墻應(yīng)能重復(fù)使用，混凝土強度不應(yīng)低于C25，試驗墻面左側(cè)有一個洞口，洞口深度應(yīng)為30～50mm，洞口尺寸應(yīng)滿足要求，主要為模擬外墻門窗洞口的做法，門窗洞口處應(yīng)加強處理，提高角部抗開裂性。

4.2 試樣制備、養(yǎng)護及試驗過程

在基墻上制備長寬不小于2m×2.5m、面積不小于6m2的外保溫系統(tǒng)試樣，試樣應(yīng)按照生產(chǎn)廠家說明書規(guī)定的系統(tǒng)構(gòu)造和施工方法進行制備，材料試樣應(yīng)按照產(chǎn)品說明書規(guī)定制備。在試驗室標準環(huán)境條件下養(yǎng)護28d。養(yǎng)護完成后，對試樣進行80次熱雨循環(huán)+5次熱冷循環(huán)+15次凍融循環(huán)。每種循環(huán)完成一定的次數(shù)后觀察試樣面層是否出現(xiàn)裂縫、粉化、空鼓、剝落等狀況，并記錄出現(xiàn)的位置和尺寸。

4.3 檢查測試

試樣完成循環(huán)后放置7d，檢查并記錄試樣的外觀情況，試樣出現(xiàn)裂縫、粉化、空鼓、剝落等現(xiàn)象視為試樣破壞。在完成外觀檢查的試樣上進行拉伸粘結(jié)強度和系統(tǒng)抗沖擊性的測定。

5 對外保溫系統(tǒng)耐候性試驗的總結(jié)

保溫系統(tǒng)耐候性試驗一般至少歷時3個月，過程中要嚴格控制試驗箱體溫度、濕度、淋水量、水溫及樣品的狀態(tài)調(diào)節(jié)時間[3]。保溫系統(tǒng)產(chǎn)品有些問題必須經(jīng)過長時間耐候性檢驗才能暴露出來。檢測過程中發(fā)現(xiàn)耐候性不符合要求的主要原因為防護層出現(xiàn)滲水裂縫、系統(tǒng)拉伸粘結(jié)強度和抗沖擊性能下降較多。出現(xiàn)具體情況：有廠家產(chǎn)品模塑聚苯板外保溫系統(tǒng)經(jīng)過耐候性檢驗后，系統(tǒng)拉伸粘結(jié)強度和抗沖擊性能下降較多；有廠家產(chǎn)品勻質(zhì)板外墻外保溫系統(tǒng)試樣洞口處的加強措施處理不當(dāng)，洞口邊緣飾面層出現(xiàn)細小的裂縫；導(dǎo)致保溫層呈現(xiàn)潮濕狀態(tài)。

有專家認為耐候性試驗耗材大、周期長、成本高、檢測效率低，對檢測單位和生產(chǎn)單位都很不利[4]。建議對該項目的試驗方法進行改進，主要為縮小試樣的尺寸，在不改變試驗機的情況下，一次能夠進行多個試樣的檢測。本人認可這一觀點，因為現(xiàn)在的試驗尺寸和縮小后的尺寸在長期溫度應(yīng)力的作用下區(qū)別很小，沒有必要要求外保溫系統(tǒng)試樣面積不小于6m2。因外墻保溫系統(tǒng)的主要有導(dǎo)熱和輻射兩種傳熱方式[5]，故建議可在熱雨循環(huán)、熱冷循環(huán)、凍融循環(huán)中加入輻射環(huán)節(jié)，試驗箱中安裝一定輻照度的熒光紫外燈作為為光源，模擬太陽輻射強度和紫外線對保溫系統(tǒng)耐候性的影響。

6 結(jié)語

保溫系統(tǒng)的耐候性試驗周期長、成本高。具體工程并不需要進行外保溫系統(tǒng)耐候性的試驗，耐候性屬于保溫系統(tǒng)型式檢驗的參數(shù)之一，主要針對保溫材料生產(chǎn)廠家的產(chǎn)品做出。檢測單位有責(zé)任嚴格按照規(guī)范進行試驗，對生產(chǎn)廠家的產(chǎn)品耐候性能做出客觀公正的評價，可為該保溫系統(tǒng)是否推廣應(yīng)用提供參考依據(jù)。因此具有十分主要的意義。