外保温体系面层裂缝产生原因与控制技术
外保温隔热体系是非承重复合墙面,其墙面裂缝的危害不在于影响结构安全,主要是对住户的审美和心理的影响以及由于裂缝存在,有可能对保温隔热体系造成破坏(如水的渗透、冻融破坏等)。
★(一)外墙保温裂缝产生的原因分析
外保温隔热是将保温隔热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,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,外保温隔热具有明显的优势。但由于外保温隔热体系被置于外墙外侧,直接承受来自自然界各种因素影响,对体系要求更高。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3mm~20mm,且保温材料具有较大的热阻,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。
1、聚苯板薄抹灰外保温隔热构造设计存在的不足
这类外保温隔热材料通常采用粘贴的方式(也有加锚栓辅助锚固的)固定在基层墙体上,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。EPS保温板在自然环境中的自身收缩变形时间长达60天,由于在自然环境条件下42天或60℃蒸汽养护条件下5天的自身收缩变形已完成99%以上,因此要求EPS保温板在自然环境条件下 42天或60℃蒸汽养护条件下5天后再上墙。但在实际情况中很难做到。另外,保温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,该类体系板间裂缝是比较常见的现象。挤塑聚苯板比发泡聚苯板密度大、强度高,自身变形及温差变形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。
聚苯板薄抹灰外保温隔热体系通常采用纯点粘或筐点粘,采用纯点粘时,该体系存在整体贯通的空腔。该体系存在整体贯通的空腔正负风压对保温隔热墙面进行挤或拉,也易造成板缝处开裂,极端情况下负风压甚至会将保温板掀掉。
从防护层受热应力的因素上看,聚苯板保温层上是仅3mm的砂浆复合网格布防护层,由于聚苯板保温隔热层热阻很大,从而使防护层的热量不易通过传导扩散,温差变化以及受昼夜和季节室外气温的影响,对抹面砂浆的柔韧性和网格布的耐久性提出了相当高的要求。另外,当聚苯板的温度超过70℃时,聚苯板会产生不可逆热收缩变形,造成较为严重的开裂变形。
2、现浇无网聚苯板外保温隔热构造设计的不足
这类外保温隔热材料通常将聚苯板作为主体保温隔热材料放置于大模内侧,通过与现浇混凝土整体一次浇注的方式固定在基层墙体上。其优点是实现复合浇注材料一次成型,施工速度快。但工程存在以下问题:
1)聚苯板与混凝土基墙结合力不够。由于EPS板是一种有机绝热材料,与混凝土粘结强度不够,粘结强度达不到0.1MPa,拉拔破坏部位是聚苯板与混凝土界面分离。
2)平整度和垂直度较难控制。
3)存在局部破损和污染。由于聚苯板表面强度低,在支护和拆卸外侧模板时,聚苯板表面不可避免受到损坏,在浇注时难避会出现漏浆形成热桥。
3、带防护层预制保温隔热块材外保温隔热构造设计的不足
这类外保温隔热材料通常在工厂加工预制好带有涂料或面砖饰面的保温隔热块材,在施工现场只需锚固安装上墙即可。目前市场上该类产品多在板缝处出现裂缝的原因是:
①预制板在上墙后仍在收缩,将板缝拉开。
②预制板受温度及湿度变化会发生热胀冷缩、湿胀干缩现象,对板缝反复挤压造成板缝开裂。
③由于预制保温隔热板的变形是必然发生的,因此必须在板缝处留有相当的宽度并采用柔韧变形性及防水性良好的材料来嵌缝。该类产品具有可在工厂连续生产,现场干作业等优点。在较好地解决板缝裂缝问题后,大面积推广应用前景是很好的。
4、面砖饰面外墙外保温隔热体系设计的缺陷
墙体饰面砖层出现脱落和开裂主要原因有:
(1)温度:不同季节,白天黑夜,墙体内外由于温差的变化,饰面砖会受到三维方向温度应力的影响,在饰面层会产生局部应力集中饰面层开裂引起面砖脱落,也有相邻面砖局部挤压变形引起面砖脱落。
(2)反复冻融循环,造成面砖粘接层破坏,引起面砖脱落。
(3)组合荷载、地基不均匀沉降
以上这些问题应该从面砖饰面外保温构造设计上应该认真加以考虑的。目前在外保温隔热外饰面粘贴面砖的做法主要有胶粉聚苯颗粒外墙外保温隔热体系和钢丝网架聚苯板外墙外保温隔热体系,也有直接在玻纤网布复合抹面砂浆的无网聚苯板外保温外饰面粘贴面砖的。从构造设计上看,直接在玻纤网布复合抹面砂浆的无网聚苯板外保温外饰面粘贴面砖是不合理的,应加以限制
5、外墙外保温隔热外饰面砖做法的分析
(1)钢丝网架聚苯板外墙外保温隔热外饰面粘贴面砖体系
从构造设计上看,该类体系要比直接在薄抹灰无网聚苯板外保温隔热外饰面粘贴面砖安全。采用该体系满足第三步节能时,需增加保温层厚度,从而使力矩成倍增加,不安全性因素加大。主要为:
①由于水泥砂浆收缩及厚度不均,温差应力不均引起裂缝。
② 单面钢丝网构造设计不合理引起裂缝:正负风压、热胀冷缩、湿胀干缩、正弦拍波地震力等均产生两个方向的作用力,由于上述原因,造成水泥砂浆找平层开裂的现象十分普遍。砂浆层产生裂缝处变形应力较大易引起此处面砖勾缝胶产生裂缝甚至连面砖也被拉裂。如果水从裂缝处渗入会直接对钢丝网产生锈蚀。
③荷载过大产生挤压裂缝且对抗震安全性产生不利影响:在粘贴瓷砖时,必须保证聚苯板面层的荷载要小于40kg/m2.
从以上分析可看出来,钢丝网架聚苯板外保温隔热体系靠水泥粘贴面砖来解决开裂问题是存在安全隐患的。因此,从构造上减轻荷载、减少开裂、控制热桥是该类外保温隔热体系应用于建筑节能时需要解决的关键。
(2)。胶粉聚苯颗粒外墙外保温隔热外饰面粘贴面砖体系
从构造设计及综合技术指标上看,胶粉聚苯颗粒外墙外保温隔热外饰面粘贴面砖是抗裂、抗震、抗风压、防火及耐候性等综合优势最多的体系。但对于严寒及寒冷地区第三步节能来说,由于保温隔热层厚度的加大,从经济因素方面不尽合理。采用胶粉聚苯颗粒外墙外保温隔热体系复合高效保温材料(如聚氨酯硬泡)的方式既不增加厚度同时又充分利用了该体系理想的综合性能优势是该类外保温隔热体系的发展方向。
6、局部节点设计的缺陷
(1)屋面及女儿墙未做保温隔热或保温隔热效果不好。女儿墙外侧墙体的保温在设计中往往忽视了对内侧的保温。极容易引起因为热桥通路变短而在顶层房间的顶板棚根处产生返霜结露现象。而采取保温措施,有助于保护主体结构,使得因温度变化而引起的应力作用都发生在外保温层表面,避免了女儿墙墙体裂缝的发生。另外,在保温设计中也常常忽视对结构挑出部位如阳台、雨罩、女儿墙内外侧及压顶等部位的保温。这些被忽视的部位与被保温的部位相比,其温度受环境影响十分明显,由此而产生的的温差应力引起该部位与主体部位相接处产生裂缝。
(2)保温截止部位材质变换处节点设计。因为保温层与其它材料的材质的密度相差过大,使得材质间的弹性模量和线性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,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耐久性。
(3)老虎窗的保温处理。近几年在建筑设计中对屋面倡导平改坡,为了加强顶层房间的采光效果,多在坡屋面上设置了老虎窗。由于老虎窗处的线条过多,而在设计中这些线条又多以混凝土挑出,在其上如果再加保温层势必导致线条既定比例关系的失调,所以为不破坏建筑的立面表现形式,只能放弃对该部分的保温处理,由于未对裸露部位的混凝土采取保温处理而导致室内出现返霜、结露现象。
(4)面砖密缝粘贴,应力无处释放形成开裂。另外面砖密缝粘贴形成瞎缝,雨(雪)水浸渍及冻融破坏易引起开裂脱落。
(5)将增强网直接铺设在保温隔热层上,没起到抗裂作用反而形成了隔离作用。
(6)窗口周边及墙体转折处等易产生应力集中的部位未铺网格布来分散其应力,从而产生裂缝。
★(二)材料
从严格意义上来讲,整套组成材料都应由体系供应商提供,体系供应商最终对整套材料负责。
1、保温隔热材料。
1.1膨胀聚苯板。
用于外墙保温的聚苯板主要是密度在18.0~22.0kg/m3、尺寸稳定性≤0.30%的阻燃型膨胀聚苯板(模塑聚苯板)。由材料因素造成开裂的原因有:
(1)聚苯板密度过低:采用15kg/m3以下的聚苯板作为墙体保温层材料,密度低、易变形、抗冲击性差,