一、 保溫工程開(kāi)裂成因分析

自外墻外保溫系統(tǒng)在我國(guó)進(jìn)行大范圍推廣以來(lái)，便一直受到開(kāi)裂、滲水、防火等應(yīng)用安全性問(wèn)題的困擾。

據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)和分析，導(dǎo)致外墻外保溫工程出現(xiàn)開(kāi)裂、滲水、乃至脫落等安全性問(wèn)題的成因，主要集中在以下四個(gè)方面：

1)材料質(zhì)量不符合標(biāo)準(zhǔn)

 

 

 

2)各層材料指標(biāo)不協(xié)同

3)系統(tǒng)性能不匹配環(huán)境

4)施工過(guò)程存在的問(wèn)題

在目前的工程實(shí)踐和行業(yè)管理中，提高外墻外保溫工程質(zhì)量的手段，主要是通過(guò)保障相關(guān)材料的性能指標(biāo)達(dá)到相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)這一傳統(tǒng)方式來(lái)實(shí)現(xiàn)的，而對(duì)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(guò)程中的管控措施卻重視不夠。根據(jù)以上調(diào)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(kāi)裂現(xiàn)象的主要原因，正式由于這幾方面的原因——合計(jì)比例占到總數(shù)的83.4%。

 

二、系統(tǒng)抗裂的技術(shù)思路和結(jié)構(gòu)

眾所周知，保溫工程是一項(xiàng)涉及眾多材料、并對(duì)使用環(huán)境十分敏感的系統(tǒng)性工程。以前階段應(yīng)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(jié)砂漿、EPS保溫板、網(wǎng)格布、錨固栓、抗裂砂漿、柔性膩?zhàn)?、飾面涂料等材料?lèi)型，這些材料的物理、化學(xué)特征各異，在整個(gè)系統(tǒng)中起的作用也各不相同。同時(shí)，諸如溫度、濕度、風(fēng)載等環(huán)境因素，對(duì)整個(gè)工程系統(tǒng)的使用——特別是使用壽命的長(zhǎng)短，具有極大的影響。同一個(gè)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(guò)簡(jiǎn)單地增減相關(guān)保材料的使用量就能解決的問(wèn)題。

基于保溫工程開(kāi)裂、滲水現(xiàn)象的普遍性和嚴(yán)重危害性，2010年1月，由中國(guó)建筑科學(xué)研究院、上海巖藝墻體材料科技有限公司、北京工業(yè)大學(xué)材料學(xué)院三家單位共同成立了住建部《外保溫系統(tǒng)抗裂技術(shù)研究》項(xiàng)目的課題組，對(duì)目前外墻外保溫工程中存在的開(kāi)裂、滲水等安全性問(wèn)題進(jìn)行大量調(diào)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(guān)墻體抗裂技術(shù)和抗裂產(chǎn)品為基礎(chǔ)，以系統(tǒng)和工程控制理論為指導(dǎo)，提出了 “個(gè)性化設(shè)計(jì)，系統(tǒng)化抗裂”的抗裂技術(shù)思路。

 

1.系統(tǒng)化抗裂

簡(jiǎn)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(guān)材料或功能層視為一個(gè)有機(jī)的整體系統(tǒng)，在滿足保溫效果、裝飾要求的前提下，通過(guò)在各種材料之間實(shí)現(xiàn)性能與指標(biāo)的協(xié)同和優(yōu)化，提高整個(gè)保溫——涂裝系統(tǒng)的整體抗裂能力，滿足特定環(huán)境下的長(zhǎng)久抗裂要求，或在特定成本的條件下實(shí)現(xiàn)抗裂性能的最大化。系統(tǒng)化抗裂技術(shù)包含以下幾個(gè)方面的內(nèi)容：

1)整體抗裂能力表征技術(shù)

系統(tǒng)整體抗裂能力表征技術(shù)，即采用什么指標(biāo)來(lái)表征整個(gè)保溫——涂裝系統(tǒng)的抗裂能力，其本質(zhì)是貫穿在整個(gè)技術(shù)體系之中的抗裂機(jī)理，不同的抗裂機(jī)理必然產(chǎn)生不同的抗裂能力指標(biāo)體系。以系統(tǒng)抗裂的技術(shù)思路為基礎(chǔ)，課題組經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的研究、驗(yàn)證和改進(jìn)，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(xiàng)材料抗裂能力的指標(biāo)體系，并以此為指導(dǎo)，創(chuàng)新了相關(guān)單項(xiàng)產(chǎn)品的研發(fā)路徑和在各層材料之間進(jìn)行指標(biāo)協(xié)同與優(yōu)化的方法。

 

2)不同材料指標(biāo)協(xié)同技術(shù)

大量的實(shí)驗(yàn)和工程驗(yàn)證數(shù)據(jù)表明，在提高整體系統(tǒng)的抗裂性能方面，通過(guò)協(xié)同、優(yōu)化各相關(guān)材料的性能指標(biāo)比單純地提高某一種或幾種單項(xiàng)材料的指標(biāo)，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(xiàng)材料性能的提高，整體性能反而呈下降趨勢(shì)，而應(yīng)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(biāo)、數(shù)量進(jìn)行搭配，對(duì)整個(gè)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(shù)的目標(biāo)，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(guò)環(huán)境匹配技術(shù)確定的系統(tǒng)抗裂性能指標(biāo)。事實(shí)上，課題組發(fā)現(xiàn)，不僅不同材料之間的指標(biāo)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(duì)整個(gè)系統(tǒng)的抗裂性能指標(biāo)也具有極大的影響。

 

3)環(huán)境影響因素匹配技術(shù)

由于保溫——涂裝工程的使用壽命和抗開(kāi)裂性能對(duì)環(huán)境影響的敏感性，因此其抗裂性能必須與特定工程項(xiàng)目具體環(huán)境因素相匹配，或者說(shuō)，必須根據(jù)項(xiàng)目的環(huán)境因素進(jìn)行個(gè)性化指標(biāo)設(shè)置，才能真正實(shí)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(shù)就是要解決如何根據(jù)不同的環(huán)境特征設(shè)定出保溫——涂裝系統(tǒng)需要的最佳的抗裂性能指標(biāo)。

 

2.個(gè)性化設(shè)計(jì)

個(gè)性化設(shè)計(jì)就是要根據(jù)工程項(xiàng)目的環(huán)境特征、基層情況、建筑高度、結(jié)構(gòu)類(lèi)型、建筑用途等具體情況，個(gè)性化設(shè)計(jì)具有針對(duì)性的保溫——涂裝系統(tǒng)及其相應(yīng)的施工步驟和方案。針對(duì)特定工程項(xiàng)目進(jìn)行個(gè)性化設(shè)計(jì)，既是系統(tǒng)抗裂技術(shù)的必然要求，也是真正解決保溫工程開(kāi)裂、滲水問(wèn)題的必由之路。

傳統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)化產(chǎn)品，關(guān)注的往往是單向產(chǎn)品的性能指標(biāo)，即使是組合相關(guān)部件構(gòu)成的保溫系統(tǒng)，也只是在一定范圍內(nèi)的系統(tǒng)整合，沒(méi)有關(guān)注對(duì)整個(gè)工程質(zhì)量具有關(guān)鍵性影響的其他因素，這勢(shì)必造成保溫工程大量出現(xiàn)開(kāi)裂、滲水等安全性問(wèn)題。

 

三、A級(jí)防火保溫系統(tǒng)的安全性問(wèn)題

公消[2011]65號(hào)文件，對(duì)外墻外保溫材料的防火性能、等級(jí)進(jìn)行了嚴(yán)格的規(guī)定和要求，大大降低了保溫材料的火災(zāi)隱患。但由于技術(shù)、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(yīng)用可能性的保溫材料，主要為巖棉板、自保溫、酚醛樹(shù)脂泡沫、無(wú)機(jī)保溫砂漿等材料類(lèi)型，但由這些保溫材料為主體構(gòu)成的保溫系統(tǒng)，由于材料自身相關(guān)性能的局限性，與之前以EPS、XPS板為核心構(gòu)成的外墻外保溫系統(tǒng)相比，更易產(chǎn)生開(kāi)裂、滲水、脫落等安全性隱患。因而，在應(yīng)用防火等級(jí)達(dá)到A級(jí)的保溫系統(tǒng)時(shí)，要更加關(guān)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(shù)應(yīng)用案例說(shuō)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(xiàng)目一期采用“膩?zhàn)臃?彈性拉毛涂料”的方案。于3月份完工，半年內(nèi)出現(xiàn)大面積龜裂。

天補(bǔ)建筑科技有限公司對(duì)其原方案，在模擬環(huán)境下進(jìn)行檢測(cè)，相應(yīng)的應(yīng)力與應(yīng)變變化如下圖。

從上圖可以看出，原方案產(chǎn)品在4月就開(kāi)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(shí)應(yīng)變之和，大于當(dāng)時(shí)狀態(tài)的斷裂位移，開(kāi)始出現(xiàn)裂縫，并逐漸擴(kuò)展。

項(xiàng)目二期，采用巖藝設(shè)計(jì)的個(gè)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(hù)節(jié)約了工程成本，獲得了客戶(hù)的積極而良好的評(píng)價(jià)。下圖為天補(bǔ)依據(jù)系統(tǒng)抗裂技術(shù)設(shè)計(jì)的個(gè)性化產(chǎn)品系統(tǒng)，在模擬環(huán)境下的檢測(cè)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(qiáng)度，材料應(yīng)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(méi)有塑性變形損失，應(yīng)變范圍始終處于材料的斷裂應(yīng)變之內(nèi)，且材料的斷裂應(yīng)變老化、疲勞緩慢，保障抗裂時(shí)間的長(zhǎng)久性。

 

五、結(jié)束語(yǔ)

 

長(zhǎng)期的工程實(shí)踐和大量的成功案例證明，只有針對(duì)建筑項(xiàng)目的具體情況，以系統(tǒng)的視角和思路，個(gè)性化設(shè)計(jì)其相關(guān)產(chǎn)品系統(tǒng)的性能指標(biāo)，并通過(guò)各單項(xiàng)產(chǎn)品乃至不同施工環(huán)節(jié)之間的協(xié)同，來(lái)滿足這個(gè)個(gè)性化的指標(biāo)體系，才能真正實(shí)現(xiàn)成本與性能的優(yōu)化——以最優(yōu)的成本實(shí)現(xiàn)既定的抗裂目標(biāo)。