建筑外墻外保溫系統(tǒng)的防水性與透氣性問題及其耐久性評價

陳建平

（銀川市建設工程綜合檢測站，寧夏 銀川 750001）

0 引言

建筑外墻外保溫系統(tǒng)的組成部分與整個系統(tǒng)結構都應該在系統(tǒng)的預期壽命內(nèi)達到所期望的指定性能。在正常的條件下，外墻外保溫系統(tǒng)要抵抗由氣候、環(huán)境污染、昆蟲、真菌等帶來的老化影響。所有的材料都應該與其他相互接觸的建筑材料有良好的協(xié)調(diào)性，不協(xié)調(diào)將會導致提前破壞。

1 建筑外墻外保溫系統(tǒng)的防水性、透氣性分析

眾所周知，水分子在自然界是以水、水蒸氣、冰三種形態(tài)存在的。在一定的條件下，水分子在這三種形態(tài)之間不斷變化。水分子以三種形態(tài)在建筑外墻外保溫系統(tǒng)內(nèi)部不斷運動產(chǎn)生了一系列的外墻外保溫系統(tǒng)耐久性問題。

當水分子從建筑外墻外保溫系統(tǒng)面層裂縫滲入到保溫層時，會導致保溫材料的保溫性能下降，甚至完全喪失保溫性能。

在冬季，滲入到保溫層內(nèi)部的水結成冰，產(chǎn)生液態(tài)向固態(tài)的轉變，體積會膨脹而產(chǎn)生凍脹力，導致或加劇了外墻外保溫系統(tǒng)裂縫的發(fā)生和發(fā)展，使得整個外墻外保溫系統(tǒng)進入一個災難性的惡性循環(huán)。

水分子滲入到外墻外保溫系統(tǒng)內(nèi)部時，會對系統(tǒng)中的加強網(wǎng)進行腐蝕，這對于保溫系統(tǒng)的影響是非常嚴重的。對于涂料飾面的保溫系統(tǒng)，滲入的水會溶解水泥砂漿中的鈣、鎂離子形成堿性溶液，降低了耐堿玻璃纖維網(wǎng)格布的抗拉強度；對于瓷磚飾面的保溫系統(tǒng)，水會溶解空氣中有侵蝕性的氣體，如CO2、SO2、SO3等，使熱鍍鋅鋼絲網(wǎng)銹蝕。同時，水的遷徙及蒸發(fā)過程中會結晶出氫氧化鈣，使裝飾層表面產(chǎn)生泛堿現(xiàn)象。

建筑外墻外保溫系統(tǒng)主要是由保溫層和防護層組成(包含裝飾系統(tǒng))，對于防水性而言，要求該系統(tǒng)能夠抵御外界液態(tài)水的侵入。對于透氣性而言則要求室內(nèi)外水蒸氣分壓力差導致的水蒸氣遷徙能夠正常進行。

1.1 建筑外墻外保溫系統(tǒng)的防水性

建筑外墻外保溫系統(tǒng)的防水性主要考慮材料的吸水性能，一般用材料的吸水系數(shù)來表示。在吸水達到飽和前，材料的吸水量和時間的平方根成正比，達飽和后，就維持一定的吸水量不變。材料的孔隙率、孔徑和表面張力是影響吸水系數(shù)的主要因素，它們的不同，導致了各種材料的吸水系數(shù)不同。計算公式如下：

式中：Q 為吸水量，kg/m2；W 為吸水系數(shù)，kg/m2h0.5)；t為吸水時間，h。

1.2 建筑外墻外保溫系統(tǒng)的透氣性

建筑外墻外保溫系統(tǒng)的透氣性一般以材料的等效靜止空氣層厚度(或材料的濕流密度)來描述。計算公式如下：

式中：sd為等效靜止空氣層厚度，m；μ為擴散阻力系數(shù)；s為防護層和飾面層厚度，m。

1.3 建筑外墻外保溫系統(tǒng)吸水性和透氣性分析

建筑外墻外保溫系統(tǒng)的構造從內(nèi)向外依次為：結構外墻)保溫層)保溫防護層)裝飾層。

（1）從材料的吸水率的指標上來分析，主要是阻止液態(tài)水滲入保溫系統(tǒng)內(nèi)部，這就要求面層材料的吸水率要比內(nèi)部材料的吸水率低。

（2）從材料的透氣性指標上來分析，較理想的保溫系統(tǒng)構造設置應從內(nèi)至外，材料的透氣性應越來越好，這樣，水蒸氣就能夠有一個順暢的遷徙路線，不會在墻體及保溫層內(nèi)部形成冷凝水。同時從干燥過程來分析，也是有利于水蒸氣排出的。

（3）外墻外保溫系統(tǒng)要想解決水蒸氣冷凝問題，就要使整個系統(tǒng)每一種材料的透氣性指標能夠相互匹配，越靠近外側透氣性能越好；對于防止液態(tài)水滲入，就要使面層裝飾材料的防水性能高，吸水率低。

2 建筑外墻外保溫系統(tǒng)耐久性評價

2.1 評價的意義和目的

我國自1997年開始強制實行建筑節(jié)能措施以來，建筑外墻外保溫技術由于綜合性能突出，而在建筑外墻保溫市場上被廣泛應用。在《中國節(jié)能技術政策大綱》中也明確指出，重點推廣外保溫墻體，到目前為止，國內(nèi)己經(jīng)存在十幾種建筑外墻外保溫體系，幾十種外墻外保溫工藝。但目前國內(nèi)的建筑外墻外保溫技術還只是停留在實踐應用階段，系統(tǒng)的理論研究不夠，導致現(xiàn)有的建筑外墻外保溫系統(tǒng)的標準規(guī)范還不夠完善，覆蓋面也不寬。現(xiàn)在有必要從理論上對建筑外墻外保溫技術進行總結和研究。

在目前我國現(xiàn)行標準規(guī)范中，有關建筑外墻外保溫系統(tǒng)材料性能指標的設定，還沒有充足的理論和實驗數(shù)據(jù)支撐。經(jīng)過十多年的實際應用，設計、施工、材料供應、用戶等多方都反應許多材料性能指標的規(guī)定不盡合理，因此很有必要深入研究系統(tǒng)材料的各種性能指標，建立建筑外墻外保溫系統(tǒng)耐久性評價方法，對建筑外墻外保溫系統(tǒng)耐久性等級進行劃分。這樣，才能規(guī)范我國外墻外保溫市場，禁止不合格的建筑外墻外保溫系統(tǒng)進入建筑保溫市場，有利于我國外墻外保溫行業(yè)的健康發(fā)展。

評價目的：

（1）提出建筑外墻外保溫系統(tǒng)組成材料性能分析方法。

（2）建立建筑外墻外保溫系統(tǒng)組成材料的性能參數(shù)及相應指標。

（3）建立建筑外墻外保溫系統(tǒng)耐久性評價方法。

（4）確定建筑外墻外保溫系統(tǒng)耐久性分級標準。

2.2 評價的思路

根據(jù)評價目的，制定合理的評價方法。具體思路是：從耐候性試驗、數(shù)值理論計算、保溫及配套材料檢測和微觀研究三個方面，研究建筑外墻外保溫系統(tǒng)的系統(tǒng)構造和材料性能指標；研究溫度應力對建筑外墻保溫系統(tǒng)抗裂性能的影響，建立建筑外墻外保溫系統(tǒng)溫度場和溫度應力的計算模型，然后根據(jù)計算模型進行計算分析，并把計算結果與相應耐候性試驗數(shù)據(jù)進行對比分析，研究保溫系統(tǒng)各種材料的粘結強度、導熱系數(shù)、彈性模量、線膨脹系數(shù)、壓折比等性能指標與保溫系統(tǒng)耐久性的相關性；確定建筑外墻外保溫系統(tǒng)構造做法和相應材料的各種參數(shù)，為建筑外墻外保溫行業(yè)標準的編制提供依據(jù)；提出合理可行的耐久性等級劃分標準，對建筑外墻外保溫系統(tǒng)的耐久性進行評價。評價基本內(nèi)容包括以下方面：

2.2.1 建筑外墻外保溫系統(tǒng)各種材料的性能檢測和微觀研究

基于模型試驗對建筑外墻外保溫系統(tǒng)各種組成材料的各種性能指標進行檢測，確定與試驗具有相關性的材料指標，并利用微觀試驗來觀測建筑外墻外保溫系統(tǒng)經(jīng)過試驗后各種組成材料內(nèi)部的微觀變化，從宏觀和細觀兩個方面對比研究材料性能變化的原因，指導建筑外墻外保溫系統(tǒng)材料的開發(fā)。

2.2.2 建筑外墻外保溫系統(tǒng)在模型試驗條件下功能層溫度場和溫度應力的分析

根據(jù)有限元原理，采用合適的計算軟件，建立建筑外墻外保溫系統(tǒng)溫度場和溫度應力數(shù)值分析模型，來模擬大型不同溫度條件下的溫度場和溫度應力，驗證理論計算的結果。不斷調(diào)整，最后總結出成熟的計算理論，再用此理論來計算設計建筑外墻外保溫系統(tǒng)的構造和材料參數(shù)，并通過模型試驗來驗證理論設計體系的耐久性。

2.2.3 外墻外保溫系統(tǒng)耐久性評價研究

在模型試驗和系統(tǒng)材料的性能測試和微觀試驗研究的基礎上，提出合理的建筑外墻外保溫系統(tǒng)耐久性的等級劃分標準，對建筑外墻外保溫系統(tǒng)的耐久性進行評價。

3 結束語

總之，在建筑中外圍護結構的熱損耗較大，而且外圍護結構中墻體又占了很大份額，所以建筑墻體改革與墻體節(jié)能技術的發(fā)展是建筑節(jié)能技術的一個最重要的環(huán)節(jié)，發(fā)展外墻保溫技術及節(jié)能材料則是建筑節(jié)能的主要實現(xiàn)方式。

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［2］趙濟生，王昌明，生志勇，等.夏熱冬冷地區(qū)外墻內(nèi)保溫技術的應用[J].施工技術，2009(05).

［3］劉肖斌.夏熱冬冷地區(qū)外墻外保溫體系的建筑節(jié)能應用思考[J].建筑節(jié)能，2009(04).