一、 保溫工程開裂成因分析

自外墻外保溫系統(tǒng)在我國進行大范圍推廣以來，便一直受到開裂、滲水、防火等應用安全性問題的困擾。

據(jù)不完全統(tǒng)計和分析，導致外墻外保溫工程出現(xiàn)開裂、滲水、乃至脫落等安全性問題的成因，主要集中在以下四個方面：

1)材料質量不符合標準

 

 

 

2)各層材料指標不協(xié)同

3)系統(tǒng)性能不匹配環(huán)境

4)施工過程存在的問題

在目前的工程實踐和行業(yè)管理中，提高外墻外保溫工程質量的手段，主要是通過保障相關材料的性能指標達到相關標準這一傳統(tǒng)方式來實現(xiàn)的，而對于“各層材料之間是否協(xié)同、整體性能是否與影響因素相匹配、以及施工過程中的管控措施卻重視不夠。根據(jù)以上調查數(shù)據(jù)可以看出，造成目前已建外墻外保溫工程出現(xiàn)開裂現(xiàn)象的主要原因，正式由于這幾方面的原因——合計比例占到總數(shù)的83.4%。

 

二、系統(tǒng)抗裂的技術思路和結構

眾所周知，保溫工程是一項涉及眾多材料、并對使用環(huán)境十分敏感的系統(tǒng)性工程。以前階段應用最廣泛的EPS薄抹灰保溫系統(tǒng)涂料飾面系統(tǒng)為例，就涉及到粘結砂漿、EPS保溫板、網(wǎng)格布、錨固栓、抗裂砂漿、柔性膩子、飾面涂料等材料類型，這些材料的物理、化學特征各異，在整個系統(tǒng)中起的作用也各不相同。同時，諸如溫度、濕度、風載等環(huán)境因素，對整個工程系統(tǒng)的使用——特別是使用壽命的長短，具有極大的影響。同一個保溫系統(tǒng)，在不同的自然環(huán)境條件下，其保溫效果、抗裂能力和使用壽命的表現(xiàn)迥異，絕非是通過簡單地增減相關保材料的使用量就能解決的問題。

基于保溫工程開裂、滲水現(xiàn)象的普遍性和嚴重危害性，2010年1月，由中國建筑科學研究院、上海巖藝墻體材料科技有限公司、北京工業(yè)大學材料學院三家單位共同成立了住建部《外保溫系統(tǒng)抗裂技術研究》項目的課題組，對目前外墻外保溫工程中存在的開裂、滲水等安全性問題進行大量調查研究和數(shù)據(jù)分析，并以上海巖藝公司多年潛心研發(fā)的相關墻體抗裂技術和抗裂產(chǎn)品為基礎，以系統(tǒng)和工程控制理論為指導，提出了 “個性化設計，系統(tǒng)化抗裂”的抗裂技術思路。

 

1.系統(tǒng)化抗裂

簡而言之，系統(tǒng)化抗裂就是將墻體基層、保溫系統(tǒng)、涂裝基層、飾面材料等相關材料或功能層視為一個有機的整體系統(tǒng)，在滿足保溫效果、裝飾要求的前提下，通過在各種材料之間實現(xiàn)性能與指標的協(xié)同和優(yōu)化，提高整個保溫——涂裝系統(tǒng)的整體抗裂能力，滿足特定環(huán)境下的長久抗裂要求，或在特定成本的條件下實現(xiàn)抗裂性能的最大化。系統(tǒng)化抗裂技術包含以下幾個方面的內容：

1)整體抗裂能力表征技術

系統(tǒng)整體抗裂能力表征技術，即采用什么指標來表征整個保溫——涂裝系統(tǒng)的抗裂能力，其本質是貫穿在整個技術體系之中的抗裂機理，不同的抗裂機理必然產(chǎn)生不同的抗裂能力指標體系。以系統(tǒng)抗裂的技術思路為基礎，課題組經(jīng)過長時間的研究、驗證和改進，創(chuàng)造性地提出了一套能夠真正體現(xiàn)系統(tǒng)整體和單項材料抗裂能力的指標體系，并以此為指導，創(chuàng)新了相關單項產(chǎn)品的研發(fā)路徑和在各層材料之間進行指標協(xié)同與優(yōu)化的方法。

 

2)不同材料指標協(xié)同技術

大量的實驗和工程驗證數(shù)據(jù)表明，在提高整體系統(tǒng)的抗裂性能方面，通過協(xié)同、優(yōu)化各相關材料的性能指標比單純地提高某一種或幾種單項材料的指標，具有更高的成本——性能效率。而后者，在特定情況下，還可能造成適得其反的效果——隨著某一單項材料性能的提高，整體性能反而呈下降趨勢，而應用成本卻急劇上升。因此，如何組合它們，以及不同材料之間以什么樣的指標、數(shù)量進行搭配，對整個系統(tǒng)的抗裂性能和綜合成本往往有著決定性的影響。協(xié)同技術的目標，就在于以最低的綜合成本滿足整體系統(tǒng)的既定抗裂性能——通過環(huán)境匹配技術確定的系統(tǒng)抗裂性能指標。事實上，課題組發(fā)現(xiàn)，不僅不同材料之間的指標協(xié)同能夠提高系統(tǒng)的成本——性能效率，即使施工步驟、不同材料步驟中的材料用量的協(xié)同與優(yōu)化，對整個系統(tǒng)的抗裂性能指標也具有極大的影響。

 

3)環(huán)境影響因素匹配技術

由于保溫——涂裝工程的使用壽命和抗開裂性能對環(huán)境影響的敏感性，因此其抗裂性能必須與特定工程項目具體環(huán)境因素相匹配，或者說，必須根據(jù)項目的環(huán)境因素進行個性化指標設置，才能真正實現(xiàn)抗裂性能與材料成本的優(yōu)化。環(huán)境影響因素匹配技術就是要解決如何根據(jù)不同的環(huán)境特征設定出保溫——涂裝系統(tǒng)需要的最佳的抗裂性能指標。

 

2.個性化設計

個性化設計就是要根據(jù)工程項目的環(huán)境特征、基層情況、建筑高度、結構類型、建筑用途等具體情況，個性化設計具有針對性的保溫——涂裝系統(tǒng)及其相應的施工步驟和方案。針對特定工程項目進行個性化設計，既是系統(tǒng)抗裂技術的必然要求，也是真正解決保溫工程開裂、滲水問題的必由之路。

傳統(tǒng)的標準化產(chǎn)品，關注的往往是單向產(chǎn)品的性能指標，即使是組合相關部件構成的保溫系統(tǒng)，也只是在一定范圍內的系統(tǒng)整合，沒有關注對整個工程質量具有關鍵性影響的其他因素，這勢必造成保溫工程大量出現(xiàn)開裂、滲水等安全性問題。

 

三、A級防火保溫系統(tǒng)的安全性問題

公消[2011]65號文件，對外墻外保溫材料的防火性能、等級進行了嚴格的規(guī)定和要求，大大降低了保溫材料的火災隱患。但由于技術、資源以及成本等方面的限制，能夠滿足較高防火性能、又具有大范圍應用可能性的保溫材料，主要為巖棉板、自保溫、酚醛樹脂泡沫、無機保溫砂漿等材料類型，但由這些保溫材料為主體構成的保溫系統(tǒng)，由于材料自身相關性能的局限性，與之前以EPS、XPS板為核心構成的外墻外保溫系統(tǒng)相比，更易產(chǎn)生開裂、滲水、脫落等安全性隱患。因而，在應用防火等級達到A級的保溫系統(tǒng)時，要更加關注其抗裂性能如何，能否在特定環(huán)境下具有符合要求的使用壽命。

 

四、系統(tǒng)抗裂技術應用案例說明

1、山東青州某大型小區(qū)

建筑面積80000平米，墻體基層為EPS板薄抹灰保溫基層。項目一期采用“膩子粉+彈性拉毛涂料”的方案。于3月份完工，半年內出現(xiàn)大面積龜裂。

天補建筑科技有限公司對其原方案，在模擬環(huán)境下進行檢測，相應的應力與應變變化如下圖。

從上圖可以看出，原方案產(chǎn)品在4月就開始出現(xiàn)塑性變形，7月～8月間，累積的永久塑性變形和即時應變之和，大于當時狀態(tài)的斷裂位移，開始出現(xiàn)裂縫，并逐漸擴展。

項目二期，采用巖藝設計的個性化方案和系統(tǒng)產(chǎn)品，自3月施工，11月完工。至今未出現(xiàn)任何裂縫，還為客戶節(jié)約了工程成本，獲得了客戶的積極而良好的評價。下圖為天補依據(jù)系統(tǒng)抗裂技術設計的個性化產(chǎn)品系統(tǒng)，在模擬環(huán)境下的檢測數(shù)據(jù)

 

 

 

 

 

從上圖可以看出，系統(tǒng)材料具有較高的彈性極限和拉伸強度，材料應力始終處于彈性極限之下，即材料始終處于彈性變形階段，性能老化緩慢。材料沒有塑性變形損失，應變范圍始終處于材料的斷裂應變之內，且材料的斷裂應變老化、疲勞緩慢，保障抗裂時間的長久性。

 

五、結束語

 

長期的工程實踐和大量的成功案例證明，只有針對建筑項目的具體情況，以系統(tǒng)的視角和思路，個性化設計其相關產(chǎn)品系統(tǒng)的性能指標，并通過各單項產(chǎn)品乃至不同施工環(huán)節(jié)之間的協(xié)同，來滿足這個個性化的指標體系，才能真正實現(xiàn)成本與性能的優(yōu)化——以最優(yōu)的成本實現(xiàn)既定的抗裂目標。