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裂缝的基本概念: 3
外墙保温体系面层裂缝产生的原因分析 3
1、构造设计 3
1.1 外墙内保温构造设计存在的缺陷: 3
1.2 外墙外保温构造设计存在的不足: 3
1.3 采用水泥砂浆厚抹灰钢丝网架保温板外保温构造设计存在的不足: 4
1.4 胶粉聚苯颗粒预混合干拌保温材料外墙外保温体系设计存在的不足: 4
1.5 面砖饰面外墙外保温体系设计存在的缺陷: 5
1.6 内外保温混合做法的缺陷: 6
2、 材料 7
2.1保温材料及粘结材料 7
2.1.1 膨胀聚苯板 8
2.1.2 挤塑聚苯板 8
2.1.3 粘结材料 9
2.1.4 保温浆料 9
2.1.5防护层材料 11
2.1.6饰面层材料 11
2.1.7 施工 12
3、 外墙外保温体系裂缝控制技术研究 14
3.1外墙保温层裂缝控制的基本原则 14
3.2外墙保温体系面层裂缝控制指南 14
3.2.1构造设计 14
3.2.2材料因素 19
3.2.3施工因素 19
外墙外保温体系面层裂缝产生原因及其控制技术
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。
外墙保温体系面层裂缝产生的原因分析
1、构造设计
1.1 外墙内保温构造设计存在的缺陷:
外墙内保温使建筑结构分别处于两个不同的环境温度而引发的不同形变,使建筑结构常年不得安定。这种永远不得安定的建筑结构会导致在多处墙面产生裂缝,并破坏沿外墙和屋面防水,引起地下室防水的渗漏等。
外墙内保温的另一个明显缺陷是: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。
1.2 外墙外保温构造设计存在的不足:
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墙保温体系的抗裂性起着关键的作用。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。
1.2.1 聚苯板薄抹灰外保温构造设计存在的不足:
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达
60天,试验证明,在自然环境条件下42天或60度蒸气养护条件下5天的自身收缩变形已完成99%以上,因此要求膨胀聚苯板在自然环境条件下42天或60度蒸气养护条件下5天后再上墙。挤塑聚苯板比膨胀聚苯板密度大、强度高,由于自身度形及温差变形而产生的变应力也大,与膨胀聚苯板相比更容易造成板缝处开裂。
从抗裂防护层受热力的因素看,该体系聚苯板保温层外仅是3mm的抗裂砂浆复合网格布,膨胀聚苯板的导热系数为0.042W/(m·K),而抗裂砂浆的导热系数为0.93W/(m·K),两种材料的导热系数相差22倍。由于聚苯板保温层热阻很大而使防护层的热量不易通过传导扩散,因此当受太阳直接射时热量聚在抗裂砂浆层,其表面温度将会升得很高,遇突然降雨降温则温度会降至很低,高低温差聚苯板会产生不可逆热收缩变形造成较为严重的开裂形变。
1.3 采用水泥砂浆厚抹灰钢丝网架保温板外保温构造设计存在的不足:
普通水泥砂浆自身易产生各种收缩变形,并且存在强度周期短体积收缩周期长的矛盾,在约束条件下,当体积收缩形成的拉应力超过水泥砂浆的抗拉强度时,就会出现裂缝。
处于保温层保护下的主体结构受温度变形影响小,而20~30mm的找平砂浆处于热阻很大的聚苯板的外侧,因此受环境温度影响而产生较大变形。聚苯板两侧的水泥材质受环境温差影响而产生较大的对变形差,引起开裂。
另外由于保温板平整度很难控制的十分正确,会造成找平抹灰层厚度的不均,造成局部收缩和温差应力不均从而引起形式裂缝。
配筋位置不合理引起裂缝:
钢丝网架在水泥砂浆中的位置相当于单面配筋方式,且靠近保温层。而正负风压、热胀冷缩、干缩温胀及地震等作用力都是双向或多向。该种方式的配筋对靠近外饰面应力的分散作用很有限,起不到应有的抗裂作用。
荷载过大产生挤压开裂。
1.4 胶粉聚苯颗粒预混合干拌保温材料外墙外保温体系设计存在的不足:
该类做法从结构上充分考虑了热应力、水、火、风压及地震力的影响,采用无空腔和逐层变柔性释放应力的技术路线有效解决了抗裂问题。因此,利用胶粉颗粒外墙外保温体系成熟、优良的综合性能与高性能保温材料复合,将是比较理
想的模式,也是未来发展方向。但胶粉聚苯颗粒外墙外保温体系技术路线的实施是靠各层材料的性能指标及严格的施工控制来实现的。以下问题易引起开裂:
在该体系中不用柔性腻子而采用钢性腻子、不采用压折比小于3的抗裂砂浆而采用普通水泥砂浆或柔韧性不够的抹面砂浆、门窗洞口角未铺设45度耐碱玻纤网、网布干搭接等。
1.5 面砖饰面外墙外保温体系设计存在的缺陷:
1)、温度变形:不同季节、白天黑夜,墙体内外由于温差的变化在饰面层会产生局部应力集中,饰面层开裂引起面砖脱落。
2)、反复冻融循环,造成面砖粘接层破坏,引起面砖脱落。
3)、外力引起的面砖脱落:如组合荷载作用、地基不均匀沉降等引起结构物墙体变形、错位造成墙体严重开裂、面砖脱落。
4)、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。原因如下:
、从受力状况看,应用于外保温的聚苯板通常采用点粘法,粘结面积35%,而聚苯板本身具有受力变型性,由聚苯板来直接承受30Kg/m2面砖饰面层(含粘结砂浆)荷载,必然会发生徐变,短期或许不会发生严重事故,但长期变型将导致受力失衡从而引发开裂甚至脱落。整个面砖层是粘贴在抹面砂浆复合玻纤网形成的抗裂层上,而于基层没有任何连接。整个系统形成两张皮,面砖荷载不能传到结构上,存在面砖层与抗裂层整体脱落的危险。
、从拉拔试验看,以玻纤网格布增强的抗裂防护层,断面层均在网格布层,耐侯试验后拉拔强度达不到《建筑工程饰面砖粘结强度检验标准》(JGJ 110—1997)标准规定的要求。这是因为涂塑玻纤网布与砂浆握裹力不够,形成隔离层。以钢丝网增强的抗裂防护层,拉拔试验后断面层均在抗裂砂浆中,拉拔强度大于0.4MPa,达到《建筑工程饰面砖粘结强度检验标准》(JGJ 110—1997)标准规定的要求。
、从抗风压性上看,粘贴聚苯板外保温体系存在空腔,抗风压尤其是抗负风压的性能差,即使在聚苯上采用锚固措施风压也会把聚苯板掀落,若再在其上粘贴面砖则整个保温体系的安全性将更无法得到保障。
、从防火性上看,体系本身就存在整个连通的空气层,火灾时很快形成“引
火通道”使火灾迅速蔓延。聚苯板外墙外保温体系在高温辐射下很快收缩、熔结,在明火状态下发生燃烧,也就是说在火灾发生时(有明火或较高的热辐射),聚苯板外墙保温体系将很快遭到破坏。从这个意义上说在聚苯板外保温体系面层粘贴面砖的做法是非常危险的,火灾状态下聚苯板在受热后严重变形,使面砖饰面层丧失依托,引起面砖层整体脱落造成人员伤害。
5)、钢丝网架聚苯板外墙外保温外饰面粘贴面面体系,从构造设计上看,钢丝网架聚苯板外饰面粘贴面砖做法要比直接在薄抹无网聚苯板外饰面粘贴面砖安全,但20~30mm厚的水泥砂浆找平层的开裂及自重,大大降低了该体系的整体安全性。
、由于水泥砂浆收缩或厚度不均,温差应力不均容易引起裂缝和面砖脱落。
、单面钢丝网架构造设计不合理引起裂缝。
、荷载过大产生挤压裂缝且对抗震安全产生不利影响。
6)、胶粉聚苯颗粒外墙外保温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外饰面粘贴面砖是抗裂、抗震、抗风压、防火及耐侯性等综合优势最多的体系。但对于严寒及寒冷地区节能来说,由于保温层厚度的加大,从经济因素方面不尽合理。采用胶粉聚苯颗粒外墙外保温体系复合高效保温材料(如聚氨酯硬泡)的方式即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体系的发展方向。
1.6 内外保温混合做法的缺陷:
局部外保温、局部内保温混合使用的保温方式,使整个建筑物外墙主体的不同部位产生不同的形变速度和形变尺寸,建筑结构处于更加不稳定的环境中,经年温差使结构发生形变产生裂缝,从而缩短整个建筑的寿命。建筑墙体温采用内外保温混合使用的做法是不合理的,比纯内保温做法的危害性更大。
1.7局部节点设计缺陷
1)、屋面及女儿墙未做保温或保温效果不好
女儿墙外侧墙体的保温在设计中往往忽视了对女儿墙内侧的保温。对女儿墙内侧采取保温措施有助于女儿墙的稳定,避免了女儿墙墙体裂缝这一质量通病的发生。
在保温设计中也常常忽视对结构挑出部位如阳台、雨罩、靠外墙阳台拦板、
空调室外机搁板、附壁柱、凸窗、装饰线、靠外墙阳台分户隔墙、檐沟、女儿墙内外侧及压顶等部位的保温。红外线测试显示这些被忽视的部位是明显的热桥,与被保温的部位相比,其温度受环境影响十分明显,由此而产生的温差应力引起该部位与主体部位相接处产生裂缝。同时这些热桥的存在对综合节能效果也产生不利影响。
2)、保温截止部位材质变换处节点设计
保温层与其它材料的材质变换处,因为保温层与其它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,影响体系正常使用寿命和体系的耐久性。
3)、老虎窗的保温处理
老虎窗周围的装饰线条变化和墙体的转折比较复杂,而且在这些部分墙体和装饰线条的处理一般都采用现浇混凝土来处理,因混凝土的传热系数较高,在该部分的围护结构进行保温处理的时候,常出现因保温方案处理不完善在冬季内墙面出现返霜、结露的现象,恶化了居民的居住环境。
4)、面砖密缝粘贴,应力无处释放形成开裂。另外面砖密缝粘贴可能形成瞎缝,雨(雪)水浸渍及冻融破坏易引起开裂脱落等。
5)、将增强网直接铺设在保温层上,没有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末铺设网格布来分散其应力,从而产生裂缝。
2、 材料
根据《外墙外保温技术规程》,将外保温体系作为一个整体来考虑,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。外保温体系的设计和安装是遵照体系供应商的设计和安装说明进行的。因此,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。
2.1保温材料及粘结材料
过于松软的保温层使得防护层无所依靠,抗冲击及承受荷载能力差;过于高强的保温层自身柔韧性差易列裂,所以过于松软和过于高强的保温材料均不利于整个体系的稳定和抗裂性能。由于保温材料的两侧形成了不同的温度场,保温效果越好的材料两侧温度差越大,所以越是导热系数小的材料对其面层保护材料的综合性能要求越高。
2.1.1 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)。由于材料因素造成开裂的原因有:
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,由于密度低、易变形、抗冲击性差,造成保温墙面开裂。
陈化时间不够:聚苯板应经自然条件下陈化42天或在60度蒸气中陈化5天,为了赶工期生产出来就上工地,结果聚苯板尺寸稳定性不够,在保温体系完成后继续收缩变形,引起保温墙面开裂。
材料粉化:由于工期限长或隔年施工等原因,造成聚苯板表面粉化,导致聚苯板粘贴不牢或抹面砂浆粘结不牢,引起保温层脱落、抹面砂浆开裂等事故。
、热熔缩:聚苯板受热会发生不可逆热熔缩,引起保温面层开裂。
、直接抹在聚苯板上的抹面砂浆与聚苯板的导热系数相差过大,对面层抗裂材料的柔性指标要求更高,否则易发生裂缝。
2.1.2 挤塑聚苯板
挤塑聚苯板具有良好的闭孔结构、吸水率和导热系数都很低的优点,因此近一段时期有应用量加大的趋势。但在已完成的外保温工程开裂现象此较普遍,开裂程度也较为严重。除了与膨胀聚苯薄抹灰外墙外保温体系有类似的原因外,还有以下原因:
、整个体系材料不配套,未经大型耐候性试验验证。挤塑聚苯板虽然具有良好的保温防水性但由于其强度较高变形应力大、表面光滑、疏水难以粘接等原因。如不对材料性能严格控制并经大型耐候性试验验证,必然出现较为严重的质量事故。
、挤塑料聚苯板比膨胀聚苯板密度大、强度高,由于自身变形及温度差变
形而产生的变应力也大,相对于每条板缝来说,相临两块板自身的应力变化是反向的,对板缝处进行挤或拉,造成板缝处开裂。
、挤塑聚苯板具有更小的导热系数,比聚苯板与抗裂砂浆的导热系数相差更大,因此更易产生裂缝。
2.1.3 粘结材料
保温板一般由粘结材料固定到墙面上形成保温层。因此当粘结材料不能将保温板平整的、牢固的固定时,也是导致防护层开裂的主要因素之一。
、粘结材料本身性能不能满足相应保温系统的要求,比而造成保温板固定不牢,引起防护层开裂。
、粘结材料与被粘结材料不相容、不匹配,从而造成保温板固定不牢,引起防护层开裂 。
、粘结材料粘接力太大、强度高、收缩大,也会将保温板拉裂,引起防护层开裂。
2.1.4 保温浆料
1)、以海泡石及珍珠岩为主要原料的保温浆料
从材料性能上存在以下缺陷:海泡石属于海洋沉积无机矿,分子呈六角空腔结构,吸水不易干,软化系数小,温湿变化对其强度影响较大,适用于热力管道不适用于墙体。珍珠岩通常有二种情况,一种是未充分搅拌时,颗粒完整的珍珠岩保温浆料虽保温性能相对较好但合易性差、强度低;另一种是搅拌时间超过5分钟后珍珠岩搅碎了,保温浆料虽合易性好、强度高,但导热系数高保温性能相对较差,通常使用的是具有良好操作性的浆料即后一类浆料。以上两种材料共同特点是强度高、变形性差、易空鼓开裂,尤其是温湿变化会对其产生较大影响。即便是内保温也会存在问题。内保温系统因外墙胀缩易引起空鼓、开裂;前些年的工程表明,珍珠岩、海泡石保温浆料的导热系数较大保温性能相对较差,而对其产品保温性能不切实际的夸大造成保温厚度达不到要求,内保温的露点位置发生在外墙内侧,造成保温材料中结露不仅造成材料保温性能的进一步降低,同时也造成保温材料的温湿变形而开裂。
2)、以聚苯颗粒为主要原料的保温材料
该类保温材料同胶粉料和胶粉聚苯颗粒组成,胶粉料作为聚苯颗粒的粘结材料,胶粉料是由无机胶凝材料、多种纤维和少量有机添加剂采用预混合干拌技术生产。
、采用熟石灰—粉煤灰—硅粉—水泥为主要成分的无机胶凝体系,与石膏胶凝材料相比,具有耐水性好的优点;与水泥胶凝材料体系相比,避免了强度增长快变形周期长的矛盾。因此,胶粉料固化后形成的保温体系要比采用纯水泥材料制成的保温材料的导热系数低保温性能好,这种火山灰体系的胶凝材料在固化过程中不会像水泥那样产生大量水化热,其早期强度满足施工要求,后期强度增长满足功能性要求,而长短不一、弹性模量不同的耐碱纤维形成三维网状结构,有效提高了材料的体积稳定性的抗拉强度。
、可再分散乳液粉末的加入,提高了保温材料的施工性和粘结强度。再分散乳液粉末通过特殊的生产工艺将其均匀的分散在无机胶凝粉料中,附着在固体颗粒的表面,在水中通过机械搅拌可以实现再分散。胶凝材料在水化的过程中,溶解的再分散乳液粉末将在无机胶凝材料的空隙之间嵌入有机粘结粒子,大幅度提高了材料的粘结强度和柔韧性,从而克服了无机材料脆性大的弱点。因此,在胶凝材料中加入再分散乳液粉末,能够在不降低材料的抗压强度的前提下,大幅度提高材料的拉伸粘结强度和压剪粘结强度,同时提高材料的可变形性,从而使该类保温材料变形小、抗裂性能好并具有良好的耐候性能。
、该类材料的导热系数一般为0.060W/(m·K),而抗裂砂浆的导热系数为0.93W/(m·K),两层材料的导热系数相差16倍。与膨胀聚苯板和挤塑聚苯板相比,该类材料与抗裂砂浆的导热系数相差的倍数要小的多,因而能够缓解热量在抗裂层的积聚,使体系受温度骤然变化产生的热负荷和应力得到较快释放,提高抗裂层面耐久性。
3)、不注重内在质量的厂家生产者胶粉聚苯颗粒保温材料,该类材料主要有以下问题:
、纯水泥与聚苯颗粒制成的保温浆料和易性差、易滑坠、强度高、干缩大、易空鼓、易开裂。
、采用石膏类胶凝材料与聚苯颗粒制成的保温浆料浸水后会失去强度和体积稳定性,从而引起开裂脱落。
、采用了安定性不合格的水泥或氢氧化钙易引起保温层开裂。
、在珍珠岩或海泡石浆料中加入少量聚苯颗粒,仍具有珍珠岩或海泡石浆料的缺陷。
2.1.5防护层材料
由抹面砂浆与增强网构成的防护层对整个体系的抗裂性能起着关键的作用。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。
玻纤网格布作为抗裂防护层软配筋的关键增强材料在外墙外保温技术中的应用得以快速发展。复合在抹面砂浆中增强网(如玻纤网格布)的使用,一方面能够有效的增加防护层的拉伸强度,另一方面由于能有效分散应力,可以将原本可能产生的较宽裂缝(有害裂缝)分散成许多较细裂缝(无害裂缝)从而形成其抗裂作用。目前通常采用经表面涂塑的玻纤网格布,对于玻纤网格布我们不仅应规定其断裂强力值,而且应规定耐碱强度保留率,以确保玻纤网格布长期有效地发挥作用。玻纤网格布的耐碱性由玻纤品种、表面涂塑材质及涂塑量所决定。研究表明,表面涂塑材料及涂覆量对玻纤网格布的早期耐碱性具有较重要的意义,而玻纤品种对长期耐碱性具有决定意义。
由于防护层材料而引起保温墙面开裂的原因有:
1)、直接采用水泥砂浆做防护层:强度高、收缩大、柔韧变形性不够,引起砂浆层开裂。
2)、配制的抗裂砂浆虽然也用了聚合物进行改性,但柔韧性不够也易开裂。
3)、抗裂砂浆层过厚:砂浆层收缩大易开裂。
4)、使用了不合格的玻纤网格布:由于断裂强力低、耐碱强力保留率低、断裂应变大等原因造成起不到长期有效分散应力的作用,引起防护层裂缝。
2.1.6饰面层材料
1)、 涂料饰面材料
涂料饰面层材料应具有良好的防水及抗裂性能,当采用涂料饰面时,复合在抹面砂浆之上的腻子和涂料应着重考虑柔韧变形而不是强度。显然从抹面砂浆→腻子→涂料,变形性逐层增加是保证体系抗裂性能的理想模式。由于饰面层材料引起的裂缝原因如下:
a、采用刚性腻子:由于腻子柔韧不够,无法满足抗裂防护层的变形而开裂。
b、采用不耐水的腻子:由于腻子不耐水,当受到水的浸渍后起泡开裂。
c、采用不耐老化的涂料:由于该类涂料不耐老化,刚涂上去很好,但经过两年就开裂、起皮。
d、采用与腻子不匹配的涂料:例如,在聚合物改性腻子上面使了用某种溶剂型涂料,而该涂料中的溶剂同样会对腻子中的聚合物产生溶解作用,最后使腻子的性能遭到破坏而引起起皮、开裂。
2)、面砖饰面层材料
从材料方面考虑,引起面砖饰面层开裂脱落的原因如下:
a、在以玻纤网为增强材料的抗裂防护层上粘贴面砖,由于玻纤网网孔小,与砂浆握裹不好,玻纤网会形成隔离层,所以易引起面砖饰面层开裂、脱落。
b、使用水泥砂浆或聚灰比达不到要求的聚合物砂浆粘贴面砖,砂浆柔韧性小满足不了柔性渐变释放应力的原则,面砖饰面层则易开裂、空鼓、脱落。
c、使用水泥砂浆或聚灰比达不到要求的聚合物砂浆进行面砖勾缝,砂浆柔韧性小无法释放面砖及砂浆本身由于温湿变化产生的变形应力,勾缝砂浆处也可能开裂,从而造成环境水或雨雪水渗漏,使面砖饰面层空鼓、脱落。
d、使用吸水率大的面砖,吸水后易遭受冻融破坏引起开裂、空鼓、脱落。
e、使用不带槽的平板面砖时不易粘贴牢固,易脱落。
2.1.7 施工
外墙外保温体系通常是在建筑工程的施工现场完成,施工质量的优劣关系到外墙外保温体系的质量,也是造成体系面层开裂的重要因素。
1)、基层处理及保温层在基层上的粘贴/固定
基层处理及保温层在基层上的粘贴/固定施工中,以下问题易造成保温体系质量问题:
a、基层表面的平整度不符合外保温工程对基层的允许偏差项目的质量要求,平整度偏差过大。
b、基层表面含有妨碍粘贴的物质,没有对其进行界面处理。
c、所用的胶粘剂达不到外保温技术对产品的质量、性能要求或采用机械固定时锚固件的埋设深度和锚固数量不符合设计规范要求。
d、粘结面积不符合规范要求,粘结面积过小,未达到粘结面积的质量规范要求。
e、基层墙面过于干燥在粘贴保温板时没有对基层进行掸水处理或雨后墙面含水量过大还没有等到墙面干燥就进行保温板的粘贴,造成粘贴失败。
2)、涂料饰面施工
由于施工因素造成涂料饰面外保温墙面开裂的原因有:
a、网格布干搭接或搭接不够:在搭接处形成裂缝。
b、网格布铺设位置贴近保温层:起不到抗裂作用,抹面砂浆层易产生裂缝。
c、门窗洞口的四角处沿45º未加铺玻纤网格布:在应力集中的门窗口的四角处沿45º易出现裂缝。
d、冬施:易出现开裂、空鼓、脱落。
e、粘贴聚苯板时,一端翘起,引起另一侧的板面虚贴、空鼓。在施工时敲、拍、震动板面引起胶浆脱落。
f、墙面平整度不好又没进行基层找平时,粘贴聚苯板通用以下方法,均存在缺陷:
通过调整粘接砂浆厚度来调整。此法造成板后空腔大小不一。
用不同厚度的板或多层板来调整平整度。此法造成荷载不均,施工不规范,易出现问题。
采用打磨方法找平。此法破坏了聚苯板表面致密结构,影响与抹面砂浆的粘结。且打磨厚度过大时也降低了保温层的保温效果。
g、当面层的增强网材料为钢丝网时,若不采用抗裂砂浆作为面层抹灰材料,而是采用普通水泥砂浆或仅掺加少量纤维的水泥砂浆作为面层抹灰材料,则会因为面层中因钢筋、水泥砂浆、聚苯板、冷拔钢丝这几种材料的线性膨胀系数相差过大变形不一致引起开裂。
h、施工面层时在太阳曝晒下进行或在高温天气下面层保水性能不足,导致面层失水过快引起开裂。
i、在腻子层尚未干燥或刚淋过雨的情况下,直接在上面涂刷透汽较差的高弹性面层涂料,造成面层涂料起鼓。
3)面砖饰面外保温施工因素
由于施工因素造成面砖饰面层开裂脱落的原因有:
a、基体未清理干净、有脱膜剂。
b、墙体表面垂直度,造成粘结砂浆超厚,因自重作用下坠,造成粘结不良。
c、粘结前需要面砖浸水而未浸水,表面积灰,砂浆不宜粘结,而且由于面砖吸水,把砂浆中的水分很快吸收使粘结砂浆与砖的粘结力大为降低。
d、由于需要浸水的面砖浸水后粘结前未擦干/晾干,粘结面形成水膜,消弱了粘结砂浆与砖的粘结力。
e、当采用密缝粘贴面砖时,由于面砖饰面层受热应力影响而产生的变形应力得不到释放,易发生空鼓开裂。同时由于密缝粘贴面砖时形成“瞎缝”,砖缝无法勾缝易形成雨水渗漏;女儿墙檐口、雨蓬、窗台、阳台栏板等具有上平面和水平阳角的部位以及水落管出水口的下部等易发生问题。主要原因是角部砖缝对接不良,上平面易积存雨雪水,这些水分会侵入缝隙中;面砖吸水率过大时,水通过面砖被吸入到砖坯中;以上这些侵入水经日夜或季节冻融作用使粘结层受到破坏发生开裂、脱落,并向大面积发展。
3、 外墙外保温体系裂缝控制技术研究
3.1外墙保温层裂缝控制的基本原则
1)、外保温体系抗裂优于内保温体系的原则
2)、“逐层渐变柔性释放应力”的抗裂技术原则
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
4)、无空腔或小空腔构造提高体系稳定性的原则
5)、防护层的抗裂问题是控制裂缝的主要矛盾的原则
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
7)、应尽量选择涂料外饰面外保温体系的原则
8)、应充分考虑各层材料的相容性及匹配性原则
9)、加强保温截止部位材质变换处的密封原则
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
11)、提高保温体系的质量保证率原则
3.2外墙保温体系面层裂缝控制指南
3.2.1构造设计
3.2.1.1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。
3.2.1.2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、隔热及防水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18cm或22cm以下的建筑。该体系的适用范围应为:建筑高度30cm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:
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。
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8~10m)设置一道防火隔离带,隔离带在水平方向的长度应是建筑物水平通长,位置应设置在上下窗间,高度宜等于上下窗距,如上下窗间距小于0.9m,则除了按窗槛墙的高度做胶粉聚苯颗粒保温浆料防火隔离带外还应在下窗的上檐增设挑出宽度不小于70cm的不燃烧体水平挑檐。
聚苯板保温层上采用10mm胶粉聚苯颗粒保温浆料进行整体找平及过渡保温,使板缝应力得到分散,提高面层砂浆的抗裂性能及耐候性,提高了防火性及隔热性能。
该体系的适用范围应为:建筑高度60m以下,对防火性没有特殊要求的外墙保温。
3.2.1.3无溶剂硬质聚氨酯复合胶粉聚苯颗粒外墙外保温构造设计
(1)该保温构造由聚氨酯防潮底漆层、无溶剂硬质聚氨酯保温层、聚氨酯界面砂浆层胶粉聚苯颗粒找平层、抗裂砂浆复合耐碱网布或热镀锌钢丝网保护层、涂料或面砖饰面层组成。
(2)基层墙体采用水泥砂浆进行抹灰找平,满涂聚氨酯防潮底漆,用滚刷
将聚氨酯防潮底漆均匀涂刷,应无漏刷、透底现象。
(3)应吊垂直厚度控制线,在大阳角、大阴角或窗口处,要安装预制的聚氨酯模块,以达到标准要求。
(4)对于墙面宽度大于2m处,需增加水平控制线,做厚度标筋。喷涂硬质聚氨酯保温层厚度达到10mm时按30cm间距、梅花状分布插入厚度标杆,密度宜控制在9~10枚/m²,然后继续喷涂至设计厚度。
(5)喷涂20分钟后清理、修整突出部位,满涂界面砂浆。
(6)用胶粉聚苯颗粒保对聚氨酯保温层进行找平施工。
(7)抗裂防护层采用压折比<3的柔性抗裂砂浆铺贴网格布(涂料饰面)或热镀锌钢丝网锚固措施(面砖饰面)进行抗裂防护处理。
该技术体系的优势为:无空腔构造、整体性好、粘结牢固;满足逐层渐变、柔性释放应力的要求,耐久性好;保温性能优异、防火性能好、抗湿热性能优良;对主体结构变形适应能力强、抗裂性能好;具有良好的施工性能;环保性能好。
3.2.1.4现浇无网聚苯板外保温构造设计
(1)通过采用具有拉结槽并经界面砂浆处理的聚苯板与混凝土基墙结合力不够的问题
聚苯板经界面砂浆处理后与混凝土具有良好的粘结性能,而拉结槽由于部分嵌入混凝土中,拉结作用非常明显,增强了整个体系安全性。目前采用拉结槽槽型多为燕尾形、凹凸形,从受力因素考虑燕尾槽更为合理。有竖向槽和横向槽,由于横向槽在浇注时不易灌满且易被破坏,因此竖向槽较为合理。而在现场组合浇注过程中,使用塑料卡钉可防止跑浆发生并有助于浇注平整度的控制,与金属锚固件相比减轻了局部非柔性现象。
(2)通过胶粉聚苯颗粒保温浆料找平及铺助保温解决平整度、垂直度、热桥、局部破损及裂缝问题
通常在绑扎聚苯板时采用上松下紧及调整模板倾角的办法来控制平整底,但其效果有限、个体差异较大,难以彻底解决问题。还有一种方法是打磨,即将突出的聚苯板打磨一部分以满足平整度要求。该类做法也有不足:一是打磨后保温层厚度无法保证,二是由于打磨破坏了这部分的聚苯乙烯颗粒粘结性及产生粉末,从而无法保障抹面砂浆与聚苯板的粘结力。该类工程垂直度控制较好的偏差
在20mm以内,大部分工程垂直度偏差在20~40mm,个别也有40~60mm。
比较好的做法是保温板与混凝土一次浇注成型后采用胶粉聚苯颗粒保温材料进行处理。根据平整度及垂直度可采用10~30mm胶粉聚苯颗粒保温材料进行找平。该方法解决了上下层聚苯板台阶整体平整度及垂直度问题。可以方便地对门窗洞口、施工时留下的穿墙孔、聚苯板局部破损处进行保温、修补,同时对难以避免的“热桥”可以灵活地采用20~30mm胶粉聚苯颗粒保温浆料进行断桥处理。
板缝处是应力集中释放区易产生裂缝,当板缝处出现台阶时由于抹面砂浆在此处存在厚度差异,易产生裂缝。采用胶粉聚苯颗粒保温浆料整体找平后,起到了均质化作用,避免了板缝易开裂的问题,具有良好的抗裂性能。
该做法整个体系满足“无空腔”、“逐层渐变柔性释放应力”等抗裂原则,该体系的适用范围应为:以现浇混凝土剪力墙高层或超高层建筑、对防火性没有特殊要求的以涂料为饰面的外墙保温。
3.2.1.5钢丝网架保温板外保温构造设计
(1)普通钢丝网架保温板外保温构造设计
由于该类体系采用20~30mm厚普通水泥砂浆找平,开裂现象较为普遍,因此几乎不敢做涂料饰面,而是粘贴面砖,这样由于荷载过大加大了不安全性。尤其是节能65%工作开展后,由于保温层厚度加大使力矩远超出安全力矩要求。因此应对该类做法加以改进。
(2)改进型钢丝网架保温板外保温构造设计
在浇注完成后的钢丝网架聚苯板表面,采用20~30mm胶粉聚苯颗粒找平,既可大大减少荷载,同时可阻断热桥,起到良好的补充保温作用,又减少了力矩,增加了安全性。
采用双网构造提高抗裂性能。采用涂料饰面时,在胶粉聚苯颗粒保温浆料找平层上做抗裂砂浆复合耐碱玻纤网布作为抗裂防护层。
由于改进后的构造减轻了荷载、增强了保温并满足逐层渐变柔性释放应力的原则,因此其抗裂性及抗震安全性大大提高。
3.2.1.6带饰面预制保温块材外保温构造设计
该类产品具有可在工厂连续生产,现场干作业等优点,市场对其有期待。但
预制板受温度及湿度变化会发生热胀冷缩、湿胀干缩变形是不可避免的,而变形应力通常集中在板缝处易造成板缝开裂。因此如何在技术可行、经济合理的条件下解决裂缝问题还有许多工作要做。
3.2.1.7保温浆料外墙外保温体系设计
保温浆料外墙外保温体系种类较多,质量参差不齐,优质的外保温体系已超过德国同类产品,但质量低劣的体系也在充斥市场,应从政府、行业等各个方面来规范市场,反对不正当竞争,使行业规范有序的发展。
3.2.1.8面砖饰面外墙外保温体系设计
(1)面砖饰面体系时要保证满足以下条件:
有与基层墙体具有可靠联接的面砖粘结基层;
体系构造应充分考虑对温度应力及其他变形应力的消纳和释放;
保温材料应具有较好的防热辐射及防明火性能;
体系应具有较强的抗风压、耐候性能,体系必须经过大型耐候性试验及抗震试验验证合格。
(2)在外保温体系粘贴面砖时应注意:
不宜直接在聚苯板薄抹体系上粘贴面砖;
不宜在芯板厚度超过75mm的厚抹普通水泥砂浆钢丝网架聚苯板外保温体系饰面粘贴面砖。
可在采用胶粉聚苯颗粒保温浆料找平的双网构造的钢丝网架保温板外保温体系中粘贴面砖。
宜选用胶粉聚苯颗粒外墙外保温粘贴面砖饰面体系。
3.2.1.9细部节点设计
(1)为避免屋面板变形过大,不应采用将保温层做在屋面板下面的做法;应在屋面板上面做好保温层,保温层宜延伸至挑檐板尽端。
(2)外墙外保温层应包覆门窗框洞口外侧、封闭阳台、女儿墙以及屋顶挑檐等热桥部位,以减少室外气候温差引起的变形。
(3)对于砌体结构外墙,即便保温性能符合节能指标,但由于混凝土框架梁柱与砌体胀缩速度及胀缩量的差异,对防止外墙面裂缝极为不利。当采用内保温时,这些差异更加显著。因此,对这类墙体,采用完全的外保温来减小墙体变
形差异同时对外墙进行均质化,是解决外墙裂缝的正确途径。
(4)在材质变换处,因为材质的密度、弹性模量、线胀系数相差过大,易引起开裂。因此应做好过渡部位(如面砖饰面与涂料饰面过渡)的节点设计,以防裂缝的出现。
(5)窗口周边及墙体转折处等易产生应力集中的部位应设增强网格布以分散其应力。
3.2.2材料因素
(1)材料宜由体系材料供应商成套供应,材料应经国家认可的检测机构检测合格并附盖有CMA章及CAL章的检测报告。
(2)相应的外墙外保温系统材料应符合《膨胀聚苯板薄抹来外墙外保温系统》(JG149-2003)、《胶粉聚苯颗粒外墙外保温系统》(JG158-2004)、《外墙外保温工程技术规程》(JGJ144-2004)等相关行业标准的要求。
(3)对柔韧性指标要求高和压折比要求的材料宜使用聚合物乳液为主要成膜物质,满足其柔韧性、粘结性要求,不宜单独采用可再分散乳液粉末。
(4)外墙外保温理论及技术在不断发展改进本课题的研究结论,结材料研究提供了改进的方向,外保温系统材料应满足本课题的研究结论。
3.2.3施工因素
施工方面应确保作业环境满足规程要求,按施工操作规程分层作业,尽量避开冬期、雨天施工,施工环境温度不应低于5℃,风力不大于5级。做好中间工序的检查,不合格工序应及时返工。应确保进入施工现场的材料满足材料要求的存放条件。对施工进行筹划及施工过程中注意力应特别集中在体系所有的中断点及终端等处。
3.2.3.1涂料饰面外保温体系施工
(1)基层处理
基层表面应清洁,无油污、脱模剂等妨碍粘结的附着物。凸起、空鼓和疏松部位应剔除并找平。找平层必须与墙体粘结牢固,不得有脱层、空鼓、裂缝。
基层与胶粘的拉伸粘结强度不低于0.3MPa,并且粘结界面脱开面积应不大于50%。
采用界面剂进行界面处理可有效增强粘结剂与基层的粘结强度。
(2)保温层施工
聚苯板薄抹灰外墙外保温体系
a、粘贴聚苯板时,提倡满粘法,即首先将墙体基层找平,基层平整度控制在3mm内,在聚苯板背面满抹胶粘剂再用齿型抹子刮抹后,粘于墙体。采用点框粘时实际粘结面积不得小于40%。
b、聚苯板应按顺砌方式粘贴,竖缝应逐行错缝。保温板面应平整,相邻聚苯板粘贴时不应出现通缝。聚苯板应粘贴牢固,不得有松动和空鼓。
c、墙角处聚苯板缝应交错互锁。门窗洞口四角处聚苯板不得拼接,应采用整块聚苯板切割成形,聚苯板接缝应离开角部至少200mm。
d、聚苯板安装上墙后应及时做抹面层,裸露时间不应过长。否则聚苯板将以每年1~ 1.5mm的速度粉化,粉化界面将严重影响抹面砂浆与聚苯板的粘结。
e、应采用两道抹面做法,保证玻纤网布的正确位置。玻纤网布应在规定部位进行翻包并保证必要的搭接长度。
f、宜采用胶粉聚苯板颗粒保温浆料进行局部找平和修补。采用15~20mm胶粉聚苯板颗粒保温浆料进行整体找平可显著提高体系综合性能。
胶粉聚苯颗粒外墙外保温体系
a、检测湿密度应在350~420kg/m³,具有良好的可操作性和抗滑坠性。
b、聚苯颗粒浆料保温层应分遍施工,每遍所抹聚苯颗粒浆料间隔24h。施工温度偏低时,间隔时间可延长。
现浇无(有)网聚苯板薄抹灰外墙外保温体系
a、聚苯板两面必须预喷界面砂浆。
b、铺助塑料卡子宜设2~3个/m²。
c、混凝土一次浇筑高度不宜大于1m,混凝土需振捣密实均匀,墙面及接茬处应光滑、平整。
d、宜采用胶粉聚苯板颗粒保温浆料进行局部找平和修补。采用15~20mm胶粉聚苯板颗粒保温浆料进行整体找平可显著提高体系综合性能。
(3)抗裂防护层施工
a、应按设计要求做好体系檐口、勒脚的包过和装饰缝、门窗四角、阴阳角等处局部加强网施工以及变形缝处的防水和保温构造。
b、抗裂剂中严禁加水,应采用两道抹面做法,保证玻纤网布的正确位置。
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