在现代建筑中, 色彩亮丽的外墙涂料饰面层已经大量使用, 其表现出来的建筑外观是构成建筑造型、建筑风格和建筑形式的重要元素, 是反映时代精神、城市环境、居住质量的一个重要方面。外墙涂料饰面层在自然环境下,承受着冷热循环、日光暴晒、风吹雨打甚至于酸碱侵蚀等考验, 存在的条件非常严酷, 所以,纵观应用外墙涂料饰面层的建筑物, 大部分存在涂料饰面层开裂的现象, 严重影响了建筑的外观质量和使用寿命。防治涂料饰面层开裂已成为建筑业的一个热门话题。
一、涂料饰面层开裂的原因分析
1. 外墙外保温体系自身不足造成开裂的原因分析
外墙外保温体系使主体结构所受的温差作用大幅度下降, 温度变形大大减少, 对结构墙体起到了很好的保护作用, 并可有效阻断热桥。但由于其直接承受自然界各种因素的影响, 所以对体系构造要求更高, 设计时应充分考虑热应力、水、风、不均匀沉降等因素的影响。当前广泛应用的外保温体系由于自身的原因往往造成包含饰面层在内的整个体系的开裂。
( 1) 聚苯板薄抹灰外保温体系自身不足的原因
聚苯板薄抹灰外保温体系通常采用粘贴的方式( 也可加锚固栓辅助锚固) 固定于基层墙体上, 再抹抹面砂浆并将增强网铺压在抹面砂浆中。此类构造体系最早起源于德国, 到目前为止, 已有较长的应用历史, 做法成熟。而在我国实际施工中出现了较多的涂料饰面层开裂的问题, 究其原因主要有以下几点。
1) EPS板自身收缩变形时间长达60 d,由于在自然环境条件下42 d或在60℃蒸汽养护条件下5 d的自身收缩变形已完成99%以上, 所以, EPS板在自然环境条件下42 d或在60℃蒸汽养护条件下5 d后才能上墙。但在我们现实施工中很难保证这一点: 一是EPS板长时间养护需占用大量场地, 二是生产企业由于资金占用、成本控制等因素, 通常养护不到7 d就出厂, 从而造成了EPS板上墙后继续收缩, 且均集中在板缝处。
2) 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, 从而造成板间裂缝。
3) 当聚苯板的温度超过70℃时, 会产生不可逆热收缩变形, 造成较为严重的开裂变形, 这种情况在高温的夏季更为突出。
( 2) 水泥砂浆厚抹灰钢丝网架外保温体系的自身原因
水泥砂浆厚抹灰钢丝网架外保温体系通常把带有钢丝网架的聚苯板与现浇混凝土整体一次浇筑, 固定在基层墙体上, 然后用厚20～30mm的普通水泥砂浆找平。此类做法开裂严重, 其原因如下。
1) 普通水泥砂浆自身极易产生收缩变形, 并且存在强度增大周期短( 10多小时便已完成) 、收缩周期长( 几个月甚至上百天, 收缩率为8%～10%) 的矛盾, 当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。
2) 由于保温板平整度很难控制, 会造成找平层抹灰厚度不均, 局部每平方米荷载可达800 N甚至1 000 N以上, 在这样的情况下,局部收缩和温差应力不均, 引起较多裂缝。
( 3) 胶粉聚苯颗粒外保温体系自身的原因这类构造充分考虑了热应力、水、风、不均匀沉降的影响, 采用了无空腔和逐层渐变柔性释放应力的技术路线, 有效地解决了抗裂难题。胶粉聚苯颗粒外保温体系构造引起涂料饰面层开裂的常见问题如下。
1) 在构造中不用柔性腻子而采用刚性腻子。
2) 不采用压折比小于3的抗裂砂浆, 而采用普通水泥砂浆或韧性不够的抹面砂浆。
3) 门窗洞口四角未铺设45°耐碱增强网。
4) 抹灰未分层, 或虽分层但各层间隔时间少于24 h。
2. 外保温体系构造中材料因素的原因分析
( 1) 保温材料
1) 模塑聚苯板: 密度低、易变形、抗冲击性差, 造成保温层、防护层、饰面层开裂; 不符合在自然条件下陈化42 d或在60℃蒸汽中陈化5 d的陈化时间要求; 由于工期长或隔年施工等原因, 造成聚苯板表面粉化, 导致聚苯板粘结不牢。
2) 挤塑聚苯板: 密度大、强度高, 由于自身变形及温差变形而产生的变形应力也大,造成板缝处开裂。
3) 聚苯颗粒: 系国家级火炬计划项目重点产品, 但和易性差、易滑坠; 强度高、干缩大, 易空鼓、开裂。
( 2) 防护层材料
由于抹面砂浆与增强网构成的防护层对整个保温体系的抗裂性能起到关键的作用。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、化学、湿度、温度变形) 与基层变形之和, 从而保证防护层抗裂性要求。复合材料在抹面砂浆中的增强网( 如玻纤网格布) 的使用, 一方面能够有效地增加防护层的拉伸强度, 另一方面可以有效地分散应力。由于防护层材料造成开裂的原因分析如下。
1) 采用普通水泥砂浆做防护层。
2) 配制的抗裂砂浆柔韧性不够。
3) 抗裂砂浆层过厚, 收缩开裂。
4) 使用了不合格的玻纤网格布, 抗断裂强度低, 耐碱强度保留率低, 引起防护层开裂。
( 3) 涂料饰面层材料
涂料饰面层应具有良好的防水、透气及抗裂性能。腻子与涂料应着重考虑柔韧抗变形性而不是强度。显然, 从抹面抗裂砂浆、腻子到涂料, 抗变形性逐层增加是保证保温体系抗裂性能的理想模式。而由于饰面层材料引起裂缝的原因分析如下。
1) 采用刚性腻子, 腻子韧性不够, 无法抵抗防护层的开裂。
2) 采用不耐水的腻子, 受水浸渍后产生气泡、开裂。
3) 采用不耐老化的涂料, 经过两年就会开裂、起皮。
4) 采用不透气的涂料, 使得内部的水汽无法排除, 造成起泡、起皮。
5) 采用与腻子不匹配的涂料, 例如在聚合物改性腻子上面使用溶剂型涂料, 造成腻子中的聚合物溶解而使腻子性能破坏。
3. 由于施工因素造成的开裂
由于外墙饰面层通常是在施工现场完成的, 施工的质量对外墙饰面层质量的保证是非常重要的。外保温体系施工过程中由于施工因素造成的开裂如下。
( 1) 增强布干搭接或搭接不够, 造成搭接处开裂。
( 2) 在门窗洞口四角处沿45°未加铺玻纤网, 未能消除这些关键部位出现的45°裂纹。
( 3) 冬期施工容易出现开裂、空鼓、脱落等质量通病。
( 4) 粘贴聚苯板时, 一端翘起, 引起另一端的板面虚铺、空鼓; 在施工过程中, 敲、拍、振动板面引起胶浆脱落。
( 5) 在太阳暴晒或在高温天气下抹面层,失水过快。
( 6) 在腻子层尚未干燥或刚淋过雨的情况下, 直接在上面涂刷透气性差的高弹性面层涂料, 造成面层涂料起泡。
二、外保温体系饰面层开裂的预防与控制
外保温体系饰面层开裂的预防与控制应掌握以下原则。
1. 逐层渐变柔性释放应力的抗裂技术原则。太原理工大学的专项课题研究表明: 应努力做到保温层各相邻层性能、弹性模量变化指标相匹配, 逐层渐变; 抗裂砂浆应保证一定的柔韧性, 以便释放变形应力; 涂料饰面层应从里向外柔性变形逐渐增大。
2. 加强保温层施工前的基层处理, 要求基层平整坚实; 凸起、松动等部位应剔除, 用1∶3水泥砂浆找平。
3. 严禁使用普通水泥砂浆作为保温构造的找平层、保护层的原则。
4. 严格控制防护层的施工质量, 必须采用专用抗裂砂浆并辅以合理的增强网。
5. 应充分考虑各层材料的相容性及匹配性的原则。
6. 外保温体系材料供应商对体系材料成套供应的原则。
7. 提高施工质量保证率的原则。
在我国, 普遍将保温层、防护层和涂料饰面层的施工分别承包给不同的施工队伍, 造成了保温体系材料不匹配的严重问题, 直接影响了保温体系特别是饰面层的工程质量。而在欧美国家, 外保温体系均是作为一个整体进行发包施工的, 做法统一、材料统一, 保证了工程质量, 值得我国借鉴学习。
由于包括涂料饰面层在内的外墙外保温体系在我国还是一个方兴未艾、蓬勃发展的新工艺、新技术, 各类规范还不够齐全, 市场还不甚规范, 外墙面层开裂渗水对保温层的破坏致使用户在观感上和心理上造成不良影响, 已成为建筑业敏感的问题之一。相信随着科学技术的发展、外墙外保温市场的不断规范和各级部门单位的不懈努力, 建筑物外墙涂料饰面层开裂这一“视觉污染”和质量通病将很快得以治理和消除。