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(yīng)用安全性問題的困擾。

據(jù)不完全統(tǒng)計和分析，導(dǎo)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(zhì)量不符合標準

2) 各層材料指標不協(xié)同

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(zhì)量的手段，主要是通過保障相關(guān)材料的性能指標達到相關(guān)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(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%。

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(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、柔性膩子、飾面涂料等材料類型，這些材料的物理、化學(xué)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(fēng)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(guān)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(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(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 “個性化設(shè)計，系統(tǒng)化抗裂”的抗裂技術(shù)思路。

 

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(guān)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(shù)包含以下幾個 方面的內(nèi)容：

系統(tǒng)整體抗裂能力表征技術(shù)，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(zhì)是貫穿在整個技術(shù)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(shù)思路為基礎(chǔ)，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(dǎo)，創(chuàng)新了相關(guān)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。

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(guān)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(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、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(shù)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(shù)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。

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(shè)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(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。

個性化設(shè)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(jié)構(gòu)類型、建筑用途等具體情況，個性化設(shè)計具有針對性的保溫——涂裝系統(tǒng)及其相應(yīng)的施工步驟和方案。針對特定工程項目進行個性化 設(shè)計，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裂、滲水問題的必由之路。

 

傳統(tǒng)的標準化產(chǎn)品，關(guān)注的往往是單向產(chǎn)品的性能指標，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，沒有關(guān)注對整個工程質(zhì)量具有關(guān)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。

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(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(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)生開裂、滲水、脫落等安全性隱患。因而，在應(yīng)用防火等級達到A級的保溫系統(tǒng) 時，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。

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(nèi)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(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(yīng)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(shè)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(shù)設(shè)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(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，保障抗裂時間的長久性。

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(shè)計其相關(guān)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。