新疆南部地區外墻涂料現狀調研及性能失效原因分析

■ 紀振鵬 Ji Zhenpeng

0 前言

新疆維吾爾自治區和西藏自治區作為我國極具戰略性與發展潛力的邊疆大省，是我國重要的安全屏障、生態屏障和戰略資源儲備基地。舉全國之力，進一步加大援疆、援藏工作的力度，是中央從改革發展穩定的大局和社會主義現代化建設的全局出發而作出的重大戰略決策。2010年3月30日，以“全國對口支援新疆工作會議”為開端，中央開始推進新一輪對口援疆工作，以加快新疆的跨越式發展。會議確定了上海市的對口支援地區為新疆喀什地區的巴楚縣、莎車縣、澤普縣和葉城縣，通過承擔對口支援新疆的任務，建立人才、技術、管理、資金等全方位援疆的有效機制。兩年來，在援疆領導和干部們的不懈努力下，上海的援疆工作取得了矚目的成績。

但上海援疆指揮部在兩年的援疆工作中發現，由于新疆地區具有獨特的氣候水文環境與鮮明的地質特點，使一些工程項目中使用的普通外墻涂料難以勝任新疆地區的應用，施工后很快出現掉色、老化、起皮、剝落等現象，對上海援建工程的質量與形象產生了較為嚴重的影響。因此，本文對新疆南部地區的氣候、水文和地質環境對當地外墻涂料涂飾施工的影響因素進行針對性地調研和分析，為后續研究和解決上海援建工程外墻涂料涂層出現的褪色、粉化、起殼、剝落和泛堿鹽析等問題奠定理論基礎和技術支撐。

1 新疆南部地區氣候、水文和地質特點調研

為深入了解和研究上海援建工程外墻涂料涂層性能失效的原因，筆者赴疆對上海市對口支援的新疆喀什四縣援建項目的外墻涂料工程展開實地調研工作。在調研中，筆者收集和整理了大量新疆南部地區可能影響外墻涂料產品性能的氣候情況、工程建設資料、水文和地質勘察報告，并進行分析。

1.1 新疆全境氣候特點

新疆維吾爾自治區位于我國西北部，全區面積為160萬km2，占全國面積的六分之一。由于受到準噶爾盆地和塔里木盆地的天然地理制約，新疆分為兩個氣候區域：北疆為溫帶大陸性干旱氣候區，南疆為暖溫帶大陸性干旱氣候區。二者共同的氣候特點。

1.1.1 夏季干熱，冬季嚴寒

新疆地區 夏季平原區平均氣溫22℃以上，降雨少，蒸發強烈。冬季時達5個月左右，其中阿勒泰地區的富蘊縣為我國第二寒極。

1.1.2 冷熱懸殊，溫度日較差大

新疆吐魯番地區極端最高氣溫48.1℃，居全國之冠。富蘊縣極端最低氣溫曾達-51.5℃，僅次于漠河。上述兩地最熱月和最冷月溫差達100℃以上，為我國同緯度地區所罕見。

1.1.3 干燥少雨

新疆是我國極端干旱區，年降水量僅為147mm。其中南疆20～100mm，北疆100～300mm。年蒸發量則高達1 000～4 500mm。

1.1.4 日照時間長，紫外線輻射強

新疆多晴少云，全年日照時間達2 600～3 600h，是我國日照時數最多的地區之一，年總輻射量僅次于青藏高原。

1.2 新疆南部地區的氣候特點

喀什地區位于新疆西南，屬新疆南部典型的暖溫帶大陸性干旱氣候區。境內四季分明、光照長、氣溫年變化和日變化大，降水稀少，蒸發旺盛。夏季炎熱，但酷暑期短；冬無嚴寒，但低溫期長；春夏多大風、沙塵暴、浮塵天氣。因地形復雜，氣候差異大，因而具有鮮明的氣候特點。

1.2.1 喀什平原氣候區

喀什北部、中部廣大沖積平原地區，氣溫年變化和日變化大，降水變化顯著。日照長，蒸發強，氣候干燥。

1.2.2 沙漠荒漠氣候區

喀什南部、麥蓋提東部和葉城東北部，冬季寒冷，夏季酷熱，冷暖變化劇烈。降水稀少，氣候干燥，年降水量在40mm以下。

1.2.3 山地丘陵氣候區

葉城中部，巴楚和伽師北部，疏附、英吉沙和莎車西部山區丘陵帶。，冬季較長，夏季短促，年降水量在70mm以上。

1.2.4 帕米爾高原氣候區

塔什庫爾干塔吉克自治縣，冬季漫長寒冷，夏季溫和。降水較少，主要集中在春夏兩季。大風日數多，光照充足，輻射強。

1.2.5 昆侖山氣候區

塔什庫爾干塔吉克自治縣南部和葉城縣南部，山峰終年積雪，氣候嚴寒，空氣干燥，低壓缺氧，風大雪多。全年分為冷暖兩季。

1.3 新疆南部地區的水文特點

1.3.1 大河數量少

喀什地區各河系的源頭都位于冰川、山區積雪帶，為融補型河流，大河數量較少，大部分為中小河流。

1.3.2 幾乎全屬內流區

喀什境內幾乎全屬內流區，河流大多散失于灌區或荒漠，少數在低洼部位積水成湖泊。春季水量少，時有春旱發生。

1.3.3 水資源變化不穩定

喀什的湖泊和水庫(人工湖)也具有干旱環境特色，其大多是河流的終點湖，面積變化大。水庫水源主要來自葉爾羌河。

1.3.4 水質及土壤含鹽量大

喀什地區地層由棕黃色亞黏土、亞砂土、粉細沙、砂礫石層構成，土質鹽堿上揚，水質礦化度較高，含堿和可溶性鹽濃度較高，對建筑物剝蝕現象較為嚴重。

1.4 新疆南部地區的地質特點

土壤鹽漬化是新疆南部地區建筑工程面臨的普遍問題之一。筆者在對新疆南部喀什地區的實地調研過程中，收集和整理了當地相關土壤和地質勘察報告，包括：《葉城縣協力棉紡廠片區保障性安居工程——巖土工程勘察報告》[1]、《巴楚縣職業技能實訓基地建設項目——巖土工程勘察報告》[2]和《莎車縣市民綜合服務中心宿舍樓——巖土工程勘察報告》[3](表1、表2)。

表1 新疆南部地區土壤每100g土中可溶性鹽數據

表2 新疆南部地區水質可溶性鹽數據

表3 巴楚縣地基土每100g土中可溶性鹽分析

綜合上述報告數據，筆者采用相關分析法與成分分析法，對新疆南部地區的鹽漬化土壤特征進行了分析和統計。結果表明：新疆南部地區的土壤鹽漬化類型以硫酸鹽漬土為主，鹽漬化程度從重度鹽漬化到中度鹽漬化不等，土壤的總含鹽量均處于較高程度。因此，筆者認為：在新疆南部地區建設工程中使用外墻涂料，必須重點考慮當地的土壤鹽漬化問題，即必須重點研究外墻涂料的抗鹽析性與抗泛堿性指標，才能根本性地解決當地援建工程中外墻涂料的適用性和耐久性問題。

1.4.1 地基土化學分析與評價

針對新疆南部地區地基土土樣化學分析成果報告進行統計與分析，得到如下結論。

1.4.2 地下水化學分析與評價

針對新疆南部地區地下水水樣化學分析成果報告進行統計與分析可知，該地區地下水的含量為2 037.2～2 075.3mg/L，對混凝土結構具有中等腐蝕性；Mg2+的含量為263.8～290.8mg/L，總礦化度4 846～5 454mg/L，均對混凝土結構具有微腐蝕性。綜合評定地下水對混凝土結構具有中等腐蝕性。CI－的含量為930.5～1 256.3mg/L，對鋼筋混凝土結構中的鋼筋具有中等腐蝕性(表5)。

表4 莎車縣地基土對混凝土中鋼筋的腐蝕性指標分析

2 當地外墻涂料現狀調研及存在的問題

針新疆南部喀什地區莎車、澤普、葉城和巴楚四縣的五處“交鑰匙”樣板工程和“交支票”安居富民示范工程，筆者對其氣候特點、地質水文資料、建材使用情況、生產建設情況和涂料涂層施工情況進行了調研和樣本收集工作。

2.1 對當地采用的外墻涂料產品的調研

通過取樣、現場檢測以及對管理、施工、監理、設計、材料供應商等單位采用現場座談等調研形式，對當地采購和使用的外墻涂料產品進行了調研(表6、表7)認為：表中所列的諸多涂料品牌雖然均為正規產品，其質量應符合《合成樹脂乳液外墻涂料》（GB/T 9755-2001）的相關要求，但均未針對新疆喀什地區的地質特點提出附加性的技術指標，如抗鹽析性、抗泛堿性和耐老化性等。因此，當在土壤鹽漬化程度較高的地區使用時，較易出現泛堿、鹽析和粉化等現象，影響外墻涂料涂層的耐久性。

2.2 對當地外墻涂料施工的調研

在調研過程中，筆者發現新疆喀什地區的建設工程普遍存在著只重視建筑物結構本身，而對外墻涂料等保護性和裝飾性的材料則較為輕視的態度。在當地普通工程中應用的外墻涂料產品及相應的施工工藝，均存在著一些不規范和不合規定的情況。具體表現在：

(1)工程采購外墻涂料產品時只考慮造價因素，普遍選用一些造價低廉、性能不穩定、不達標，且無特殊性能指標要求的低檔次涂料產品。甚至在部分工程中根本不使用外墻涂料，僅采用一種在新造砂灰墻面上直接涂一層有顏色的膠水的做法。

(2)忽視高抗堿底涂等材料的作用，只注重了外墻涂料面涂產品的質量，但是對于配套材料的性能要求、產品質量和施工方法都沒有提及。因此，涂料上墻后很難保障涂層質量，帶來較為嚴重的隱患。

(3)在施工中，當地施工隊普遍不能嚴格按照材料要求的施工工藝進行施工，隨意增減工序、顛倒工藝次序的情況多有發生。例如，在涂料上墻涂刷的過程中，往往存在著對涂料隨意兌水稀釋、不按操作順序涂刷等情況，嚴重影響外墻涂料的成膜過程與涂層的品質。

(4)在調研過程中，筆者還發現：當地安居富民工程中還普遍存在著用水溶性內墻涂料來代替外墻涂料使用的情況。例如，由葉城縣興疆涂料廠向喀什地區產品質量監督檢驗所送檢的水溶性外墻涂料產品，其所參考的指標實為水溶性內墻涂料的技術指標(表8)。

表9為國家標準對合成樹脂乳液型外墻涂料的主要技術指標，經由上述兩表對比可知：《水溶性內墻涂料》(JC/T 423)中僅對涂料的外觀、色澤、遮蓋力、白度等裝飾性指標作了規定，而對耐堿性、耐人工老化性、耐溫變性和耐玷污性等外墻涂料指標不作要求。因此，使用水溶性內墻涂料代替外墻涂料使用，根本起不到任何外飾面防護效果。

表5 新疆南部地區地下水可溶性鹽分析

表6 當地采用的外墻乳膠漆品牌

表7 當地采購的多樂士專業外墻漆8000型外墻乳膠漆技術指標

表8 水溶性內墻涂料主要技術指標

表9 合成樹脂乳液型外墻涂料主要技術指標

2.3“交支票”項目

“交支票”項目是由上海市政府補貼一部分、當地政府補貼一部分以及居民自己出一部分或通過銀行無息貸款的資金籌措方法，由居民自行建設的居住工程項目，如安居富民工程即為“交支票”項目的一種。

筆者在前期調研中發現：安居富民工程的涂層病變問題較為嚴重(圖1～3)。通常在涂刷3個月后至1年左右的時間內，即會出現涂層卷曲、起皮、粉化、開裂、變色等病變現象，更嚴重的是由于墻體自身的泛堿鹽析致使墻體表面出現大面積的發白、發花、結晶和剝落現象，給整個建筑群體的外觀帶來較為嚴重的負面影響。具體問題如下：

2.3.1 對鹽漬土地區建筑外墻防腐不夠重視

除巴楚縣地基采用巖片加水泥砂漿灌注、黏土磚墻體砌筑后待跨秋冬兩季后(自然排鹽)再進行粉刷外，其他縣對墻體基礎、墻體磚砂材料都沒有采取針對性措施。

2.3.2 屋面防水與排水對外墻涂料造成的隱患估計不足

莎車縣、澤普縣安居富民工程女兒墻根部尤其是排水口周圍普遍出現泛堿、鹽析，并進一步朝周邊擴展，與地基處向上擴展的鹽析相互交融，直至遍布整個外墻。

2.3.3 沒有明確規定用于富民安居工程外墻涂料的性能要求

大量采用水溶性涂料，造成涂層耐水性、致密性、耐候性差。對外墻乳膠漆的技術指標及對應的耐用壽命、產品等級沒有提出控制要求。

2.3.4 對涂飾基層尚缺具體技術規定

在進行涂料涂飾時，其涂刷基面的含水率、酸堿性應達到一定的要求。目前富民安居工程的外墻基層還是憑經驗目測，含水率和酸堿性缺乏具體的量化指標和快速檢測手段。

2.3.5 涂料施工遺漏工序

沒有按照“一底二面”涂刷工序操作，幾乎所有工程都沒有涂刷耐堿封閉底漆。

表10 外墻涂料使用因素與新疆水文、地質和氣候特征

2.4 “交鑰匙”項目

“交鑰匙”項目是根據受援方的項目需求，由上海援疆指揮部直接出資，全過程負責資金投入、規劃設計、施工招標、建設管理的項目，項目全部建成后直接交付當地政府使用。在新一輪援疆工作中，由上海援疆前方指揮和喀什地區及受援縣共同確定的“交鑰匙”工程項目共有5個，分別是：莎車縣圖文信息綜合服務中心、莎車縣綜合福利中心、巴楚縣職業技能實訓基地、澤普縣工業園區綜合實訓基地和葉城縣維吾爾醫醫院醫療用房。

作為上海援建的重點施工項目，“交鑰匙”工程在設計、施工和質量驗收等方面均受到較為嚴格的管理和控制，具有較高的施工工藝水平。但據筆者實地調研了解后可知，部分“交鑰匙”工程在涂刷外墻涂料前，也存在著與安居富民工程類似的墻體泛堿、鹽析的現象，對后續的外墻涂料施工容易造成隱患。

經筆者研究后認為：在“交鑰匙”工程的外墻涂料施工中，應重點考慮建筑防腐措施，特別是對墻基等重點部位，應采取防鹽堿腐蝕的加強處理措施。使“交鑰匙”工程的外墻涂料具有良好的耐久性與適用性，滿足在新疆喀什地區使用。

3 外墻涂料涂層鹽析、粉化、剝落的原因分析

3.1當地水文地質及氣候因素對外墻涂料涂層的影響

新疆南部地區當地土壤和地下水含堿和可溶性鹽濃度較高，墻體吸收水分后從表面向內部滲透，隨后將內部可溶性物質溶解。當墻體干燥時，水分由內向外發生遷移，又將可溶性物質攜帶到墻體表面，隨著墻體表面水分的蒸發，便將白色的可溶性鹽類結晶物著床于表面。

形成機理主要是：在當地高溫干燥的環境下，含鹽量較高的地下水及水汽產生向上蒸發運動，水分被蒸發到空氣中后，鹽分則在土壤表面積聚，因此，通常情況下，地表的含鹽量比地下要高出很多，這也是我們在當地經常能夠看到土壤表面存在一層灰白色鹽漬土層的原因。如果遇到建筑物，則水蒸汽會沿墻體的毛細孔上升，但由于毛細孔的壓力原因，上升的高度只能限于一定的范圍以下，再加上墻體材料的鹽析，因此，在墻體1m以下的范圍內，我們通常能夠看到較為嚴重的鹽析現象。墻體其他部分的鹽析現象主要是由于蒸發或潮濕帶出水和墻體材料中的鹽，在墻體表面積聚形成的泛堿鹽析現象。

因此筆者認為，影響新疆南部地區外墻涂料使用的主要水文地質和氣候特征主要包括以下內容(表10)：

(1)新疆地區日照時間長，紫外線輻射較強，因此外墻涂料在使用過程中容易出現老化破壞。同時紫外線易導致涂層粉化、脫落和開裂，并導致顏色褪色較快，起不到良好的裝飾效果。

(2)新疆地區的日溫差和年溫差較大，外墻涂料在使用過程中始終處于冷熱循環狀態，因此對外墻涂料涂層的耐溫變性和涂層經受溫差循環能力提出較高的要求。考慮到熱脹冷縮等因素，還要求外墻涂料涂層具備一定的柔韌性能。

(3)新疆地區降水量少，空氣干燥，大風、沙暴、浮塵多，要求外墻涂料涂層具有極好的耐沾污性能，涂層本身有自潔性能，不能由于高溫回黏現象導致涂層積灰。由于國家標準對耐沾污性的測試是模擬沾污-雨水沖洗的循環過程。因此在新疆地區使用的外墻涂料，其耐沾污性要求更高。

(4)新疆地區地下水位高，土壤可溶性鹽含量高。在蒸發量遠遠大于降水量的條件下，地下水不斷蒸發，將土壤中的可溶性鹽帶出建筑表面，使涂層極易出現受到鹽類侵蝕，引起發白、脫落、開裂、發花等現象，對建筑結構尤其是建筑結構墻根部位的外墻涂料涂層造成較為嚴重的破壞。因此，應重點加強外墻涂料涂層的抗鹽析性和抗泛堿性指標。

3.2 當地涂料使用情況對外墻涂料涂層的影響

新疆南部當地采用的砌墻材料、抹灰材料富含堿性鹽類物質，其中較為典型的是建筑用磚和砂石骨料。

3.2.1 建筑用磚

當地用磚為直接采用當地的鹽漬土燒結而成，此土不僅可溶性鹽含量高、黏性低且含砂量也高，因此燒結成的磚料抗壓強度相對較低，結構也較為酥松，很容易吸收水分。在施工中，為便于與水泥砂漿黏結牢固，通常預先采用水沖洗濕潤，砌成的墻體干燥后，磚塊表面有大量的白色可溶粉末析出。

3.2.2 砂石骨料

當地一般采用就地取材的戈壁砂，可溶性鹽含量高、泥土含量大，砂子級配不理想，細顆粒比例高，再加上沒有采用抗硫酸鹽水泥，因此，鹽析現象較為普遍。另外，相對較高孔隙率的墻體材料也使得地下水分更容易通過墻體材料蒸發水分和析出鹽分(圖4)。

由此可知，當使用了富含堿性鹽類物質的建筑用磚或砂石骨料后，可溶性鹽存在于墻體結構中，墻體中的水氣動態平衡的狀態下，其中的鹽分不斷的處于溶解、遷移、析出的循環狀態。其結晶過程中的力有可能造成基礎的疏松、開裂等破壞。

如果涂層本身抗泛堿和抗鹽析性差，那么鹽分會進入并破壞涂層系統。從而使外墻涂料涂層在很短的使用周期內即產生破壞。

3.2.3 生產和使用落后、甚至淘汰材料

據筆者調研可知：除“交鑰匙”工程和個別“交支票”安居富民工程在相關部門要求下采用了合成樹脂乳液外墻涂料外，當地的施工單位和涂料供應商在喀什當地生產和使用的外墻涂料多采用可溶性的PVA膠水、PVA縮醛膠水生產涂料。此類以107膠水或801膠水配置的低檔涂料，其成膜物可為水透過，耐水性差，抗堿性弱，更經不起強烈的紫外線照射，涂層脆弱，極易變色、粉化、剝落，且不采用底涂進行封底(圖5)。

此類膠水為水溶性，采用其生產的外墻涂料毫無耐水性可言。雖然新疆地區常年干旱少雨，對涂料的耐水性要求較低，但PVA類膠水制成的外墻涂料在極少量的雪水和正常生活產生的水氣存在時，即會發生十分嚴重的破壞，造成十分惡劣的后果與影響。

4 結語

外墻涂料在建筑的整體投入中占比很小，但起到的保護作用和呈現的裝飾效果卻很大。部分援建工程重結構、輕涂裝，對涂料成本進行控制，使采購方的選擇余地很小，只能選擇價格較為低廉的普通外墻涂料產品，而無法根據當地實際情況選擇相應的特種涂料產品。所生產和使用的涂料既沒有功能性，又不具備裝飾性，是毫無意義的浪費，應當徹底杜絕。

[1] 新疆時代巖土工程勘察設計院喀什分院.葉城縣協力棉紡廠片區保障性安居工程——巖土工程勘察報告.工程編號：T2010-ks0126（2）.

[2] 喀什農三師勘測設計研究院.巴楚縣職業技能實訓基地建設項目——巖土工程勘察報告.工程編號：2011-4.

[3] 新疆西陲地質工程勘察有限公司.莎車縣市民綜合服務中心宿舍樓——巖土工程勘察報告.工程編號：11107.