外墙外保温层裂缝控制技术的研究
外墙外保温层裂缝控制技术的研究
摘要：建筑物外墙外保温施工是一项非常复杂的工程，它将建筑物外保温系统的功能按照成本要求、设计要求、执行标准等体现在节能建筑上，它广泛的涉及到了施工技术管理、人力物力资源、人员培训上岗、工具设备使用、施工工作进度等多方面要求于内容，对整个施工技术的组织于安排直接关系到了工程质量控制的开展。
外墙外保温是节能建筑的主要措施之一，而外墙外保温面层的裂缝是保温建筑的质量通病中的重症，防裂是墙体保温体系要解决的关键技术之一，因为一旦保温层、保护层发生开裂，墙体保温性能就会发生很大改变，非但满足不了设计的节能要求，甚至会危及墙体的安全。保温墙体裂缝的存在，降低了墙体的质量，如整体性、保温性、耐久性和抗震性能。因此，加强保温墙体尤其是外墙体系面层的抗裂技术研究很有必要。
关键词：外墙外保温、无机保温砂浆、裂缝控制措施
前言：随着国家对节约能源越来越重视，为了减少建筑在投入使用中的能耗，围护结构保温系统已成为建筑不可或缺的一部分，但是在当前项目中，建筑外围结构起鼓、开裂甚至保温层脱落的问题屡见不鲜，极少有保温层能在25年的规定使用年限中完整的完成使命。
当前很多国内外学者以外墙保温系统的耐候性等作为课题已经有了一定的研究成果，但仍有不足之处，随着技术的更新，越来越多的新形式的外墙保温系统出现在市场上，这些新的保温技术能否过关，仍存在一定的研究价值。
1 外墙外保温面层裂缝产生的原因分析
1.1 整体构造设计缺陷
由于外墙保温技术在我国还是一个新兴技术，保温市场良莠不齐，系统构造形式五花八门，种类保温墙面裂缝质量问题不断出现。外保温体系被置于外墙外侧，直接承受来自自然界的各种因素影响，须对外墙外保温体系提出更高的要求。就太阳辐射及环境温度变化对其影响来说，置于保温层之上的抗裂防护层只有3-20mm，且保温材料具有较大的热阻，在得热量相同的情况下，外保温抗裂防护层温度变化速度比无保温措施下主体外墙温度变化速度提高8-30倍。因此，抗裂防护层的柔韧性和耐候性对外保温体系的抗裂性能起着关键的作用。在外保温构造设计应充分考虑热应力、水、风、火及地震力的影响。
1.2局部节点设计缺陷
(1)屋面及女儿墙未做保温或保温效果不好
(2)老虎窗的保温处理不当
(3)将增强网直接铺设在保温层上，没起到抗裂作用反而形成了隔离作用。
(4)窗口周边及墙体转折处等易产生应力集中的部位未铺网格布来分散其应力，从而产生裂缝。
1.3材料因素影响
(1) 保温材料及粘结材料
过于松软的保温层使得防护层无所依靠，抗冲击及承受荷载能力差;过于高强的保温层自身柔韧性差易开裂，所以过于松软和过于高强的保温板材均不利于整个体系的稳定和抗裂性能。由于保温材料的两侧形成了不同的温度场，保温效果越好的材料两侧温度差越大，所以越是导热系数小的材料对其面层保护材料的综合性能要求越高。
(2)保温浆料
尽管浆体材料避免了保温板材缝处易产生裂缝的缺陷，但从材料性能上不同保温浆料存在很大差异。
a、以海泡石及珍珠岩为主要原料的保温浆料
b、以聚苯颗粒为主要原料的保温材料
(3)不注重内在质量的厂家生产的胶粉聚苯颗粒保温材料，该类材料主要有以下问题：
纯水泥与聚苯颗粒制成的保温浆料和易性差、易滑坠、强度高、于缩大、易空鼓、易开裂。
采用石膏类胶凝材料与聚苯颗粒制成的保温浆料侵水后会失去强度和体积稳定性，从而引起开裂脱落。
采用了安定性不合格的水泥或氢氧化钙易引起保温层开裂。
在珍珠岩或海泡石浆料中加入少量聚苯颗粒，仍具有珍珠岩或海泡石浆料的缺陷。
(4)防护层材料
由抹面砂浆与增强网构成的防护层对整个体系的抗裂性能起着关键的作用。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(干缩变形、化学变形、湿度变形、温度变形)及基层变形之和，从而保证防护层抗裂性要求。
研究表明，表面涂覆材料及涂覆量对玻纤网格布的早期耐碱性具有较重要的意义，而玻纤品种对长期耐碱性具有决定意义。
(5) 饰面层材料
由于饰面层材料引起的裂缝原因如下：
采用刚性腻子：由于腻子柔韧性不够，无法满足抗裂防护层的变形而开裂。
采用不耐水的腻子：由于腻子不耐水，当受到水的浸渍后起泡开裂。
采用不耐老化的涂料：由于该类涂料不耐老化，刚涂上去很好，但经过两年就会开裂、起皮。
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了某种溶剂型涂料，而该涂料中的溶剂同样会对腻子中的聚合物产生溶解作用，最后使腻子的性能遭到破坏而引起起皮、开裂。
1.4 施工因素影响
外墙外保温体系通常是在建筑工程的施工现场完成，施工质量的优劣关系到外墙外保温体系的质地，也是造成体系面层外裂的重要因素。
A、基层处理及保温层在基层上的粘贴/固定
基层处理及保温层在基层上的粘贴/固定施工中，以下问题易造成保温体系质量问题：
(1)基层表面的平整度不符合外保温工程对基层的允许偏差项目的质量要求，平整度偏差过大。
(2)基层表面含有妨碍粘贴的物质，没有对其进行界面处理。
(3)所用的胶粘剂达不到外保温技术对产品的质量、性能要求或采用机械固定时锚固件的埋没深度和锚固数量不符合设计规范要求。
(4)粘结面积不符合规范要求，粘结面积过小，未达到粘结面积的质量规范要求。
B、涂料饰面施工
由于施工因素造成涂料饰面外保温墙面开裂的原因有：
(1)网格布干搭接或搭接不够：在搭接处形成裂缝。
(2)网格布铺设位置贴近保温层：起不抗裂作用，抹面砂浆层易产生裂缝。
(3)门窗洞口的四角处沿45°未加铺玻纤网格布：在应力集中的门窗口的四角处沿45°易出现裂缝。
(4)冬施：易出现开裂、空鼓、脱落。
(5)施工面层施工在太阳曝晒下进行或在高温天气下面保水性能不足，导致面层失水过快引起开裂。
(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较差的高弹性面层涂料，造成面层涂料起鼓。
2 研究内容及解决措施
通过资料及数据分析，结合艳山红A标外墙外保温层裂缝的发生实际情况、设计图纸及相关规范标准规定，提出了影响外墙外保温层裂缝的主要因素有：外墙外保温层结构设计的影响、细部结构处理的影响、保温材料配合比的影响、施工方法及环境的影响。
针对影响外墙保温层裂缝的主要因素，提出如下四种不同做法在艳山红棚户区改造项目进行外墙外保温层施工，通过对比施工、数据总结，得出优化后的外墙外保温裂缝控制技术及外墙外保温系统施工工艺，为公司后期类似工程的外墙外保温层施工提供参考性意见，四种不同做法具体内容如下：
a、本实验采用不同种外墙外保温构造设计进行对比，设计2种构造做法(详图1～2)，并对此2种构造做法进行后期效果对比及检查。
实验部位：
图1选取已完工项目艳山红A标A区商场1层1轴线交D~E/1轴线位置外墙外保温层有裂缝的墙体进行维修，构造1做法为：1、外墙涂料面层; 2、20mm厚水泥砂浆找平;3、7mm厚抗裂砂浆;4、30mm保温Ⅰ型无机保温砂浆;5、砖砌体或混凝土墙体。
图2选取已完工项目艳山红A标A区商场2层1轴线交D~E/1轴线位置外墙外保温层有裂缝的墙体，构造2做法为：1、外墙涂料面层;3、7mm厚抗裂砂浆;4、30mm保温1型无机保温砂浆找平;5、砖砌体或混凝土墙体。
b、本实验采用不同细部结构处理进行对比，设计2种细部结构构造做法，并对此2种细部结构构造做法进行后期效果对比及检查。
实验部位及构造做法：
(1)选取新建项目艳山红C标10#楼主卧部位外墙外保温层墙体，细部构造做法1：窗口周边及墙体转折处等易产生应力集中的部位铺网格布来分散其应力，从而避免产生裂缝，屋面女儿墙不仅对外侧墙体进行外保温处理，同时对屋面女儿墙内侧进行保温处理，对女儿墙的内侧采取保温措施有助于女儿墙稳定。
做法一及实验部位1
(2)选取新建项目艳山红C标11#楼主卧部位外墙外保温层墙体，细部构造做法2为不进行窗口周边及墙体转折处等易产生应力集中的部位铺网格布来处理，屋面女儿墙仅对外侧墙体进行外保温处理。
实验部位2
c、本实验采用不同保温材料配合比进行对比，设计2种保温材料的配合比，并对此2种保温砂浆不同配合比施工的外墙外保温墙体进行后期效果对比及检查。
保温砂浆1为选用贵阳宏兴伟业保温建材有限公司生产的中空玻化微珠无机保温砂浆进行施工，本实验部位1选取为已完工项目艳山红A标B区商场1层45轴线交D~E轴线位置外墙外保温层有裂缝的墙体;
保温砂浆2为选用添加了2%乳胶粉的贵阳宏兴伟业保温建材有限公司生产的中空玻化微珠无机保温砂浆进行施工，本实验部位2选取为已完工项目艳山红A标B区商场2层45轴线交D~E轴线位置外墙外保温层有裂缝的墙体;
d、本实验采用不同施工方法及施工环境进行对比，分别采取3种不同施工方法及不同施工环境下与正常施工方法及施工环境进行外保温面层的对比施工，进行3种条件下外保温面层的后期效果对比及检查：
1.1 采用打磨方法找平与采用保温砂浆整体施工找平做法进行施工对比;
1.2 外墙外保温面层施工在太阳曝晒下进行(温度大于35℃)与外墙外保温面层在避免太阳暴晒即35℃以下施工环境下进行施工对比;
1.3 外墙外保温面层尚未干燥或刚淋过雨的情况下，直接在上面涂刷进行施工与外墙外保温面层在墙体含水率小于10%的基层上进行施工对比;
选择施工方法及环境1为墙体打磨找平、太阳曝晒(温度为37℃)环境、墙体基层含水率为11%的情况下进行施工，实验部位1为已完工项目艳山红A标B区商场1层A轴线交10~12轴线位置外墙外保温层有裂缝的墙体;
选择施工方法及环境2为保温砂浆找平、选择温度<35℃(温度为25℃)环境、墙体基层含水率为9%的情况下进行施工，实验部位2为已完工项目艳山红A标B区商场2层A轴线交10~12轴线位置外墙外保温层有裂缝的墙体;
3 数据收集与整理
通过采取现场试验的方式，对4种不同做法在艳山红棚户区改造项目进行外墙外保温层施工效果对比，并对施工效果数据进行采集汇总(表1~表4)，通过数据直观的对比4种不同技术措施产生的效果。
表1：两种构造设计做法保温墙体施工效果汇总数据
不同构造做法等级检验时间裂缝检查的部位裂缝长度(mm)宽度
(mm)面积发生率空鼓状况
(处/40㎡)
局部(条/40㎡)
构造设计做法11优2019年9月A区商场1层1轴线交D~E/1轴线位置0～19不可见/1
构造设计做法2A区商场2层1轴线交D~E/1轴线位置0～19不可见/1
构造设计做法12良2019年9月A区商场1层1轴线交D~E/1轴线位置20～490.05-0.0943
构造设计做法2A区商场2层1轴线交D~E/1轴线位置20～490.05-0.0911
构造设计做法13中2019年9月A区商场1层1轴线交D~E/1轴线位置50～990.1-0.1932
构造设计做法2A区商场2层1轴线交D~E/1轴线位置50～990.1-0.1921
构造设计做法14差2019年9月A区商场1层1轴线交D~E/1轴线位置100～1990.2-0.4943
构造设计做法2A区商场2层1轴线交D~E/1轴线位置50～990.1-0.1920
构造设计做法15劣2019年9月A区商场1层1轴线交D~E/1轴线位置≥200≥0.511
构造设计做法2A区商场2层1轴线交D~E/1轴线位置50～990.1-0.1900
通过对表1部分以上数据的对比可以看出，2种不同构造做法对外墙外保温层裂缝控制都有一定的作用。通过施工效果裂缝统计数据对比，构造设计2比构造设计1效果较好。
表2：两种细部构造做法保温墙体施工效果汇总数据
不同构造做法等级检验时间裂缝检查的部位裂缝长度(mm)宽度
(mm)面积发生率空鼓状况
(处/40㎡)
局部(条/40㎡)
细部构造做法11优2019年9月10#楼主卧部位外墙保温墙体0～19不可见/1
细部构造做法211#楼主卧部位外墙保温墙体0～19不可见/3
细部构造做法12良2019年9月10#楼主卧部位外墙保温墙体20～490.05-0.0912
细部构造做法211#楼主卧部位外墙保温墙体20～490.05-0.0943
细部构造做法13中2019年9月10#楼主卧部位外墙保温墙体50～990.1-0.1921
细部构造做法211#楼主卧部位外墙保温墙体50～990.1-0.1922
细部构造做法14差2019年9月10#楼主卧部位外墙保温墙体100～1990.2-0.4922
细部构造做法211#楼主卧部位外墙保温墙体50～990.1-0.1932
细部构造做法15劣2019年9月10#楼主卧部位外墙保温墙体≥200≥0.500
细部构造做法211#楼主卧部位外墙保温墙体50～990.1-0.1911
通过对表2部分以上数据的对比可以看出，2种不同细部构造做法进行外墙外保温层的施工。通过施工效果数据进行对比，细部构造1比细部构造2对裂缝的控制效果较好。
表3：两种保温砂浆配合比保温墙体施工效果汇总数据
不同构造做法等级检验时间裂缝检查的部位裂缝长度(mm)宽度
(mm)面积发生率空鼓状况
(处/40㎡)
局部(条/40㎡)
保温砂浆11优2019年9月B区商场1层45轴线交D~E轴线位置外墙0～19不可见/2
保温砂浆2B区商场2层45轴线交D~E轴线位置外墙0～19不可见/1
保温砂浆12良2019年9月B区商场1层45轴线交D~E轴线位置外墙20～490.05-0.0933
保温砂浆2B区商场2层45轴线交D~E轴线位置外墙20～490.05-0.0922
保温砂浆13中2019年9月B区商场1层45轴线交D~E轴线位置外墙50～990.1-0.1921
保温砂浆2B区商场2层45轴线交D~E轴线位置外墙50～990.1-0.1911
保温砂浆14差2019年9月B区商场1层45轴线交D~E轴线位置外墙100～1990.2-0.4922
保温砂浆2B区商场2层45轴线交D~E轴线位置外墙50～990.1-0.1912
保温砂浆15劣2019年9月B区商场1层45轴线交D~E轴线位置外墙≥200≥0.512
保温砂浆2B区商场2层45轴线交D~E轴线位置外墙50～990.1-0.1911
通过对表3部分以上数据的对比可以看出，2种不同保温砂浆配合比进行外墙外保温层的施工。通过施工效果数据进行对比，保温砂浆2比保温砂浆1对裂缝的控制效果较好。
表4：不同施工方法及施工环境进行对比保温墙体施工效果汇总数据
不同施工方法及施工环境做法等级检验时间裂缝检查的部位裂缝长度(mm)宽度
(mm)面积发生率空鼓状况
(处/40㎡)
局部(条/40㎡)
施工方法及环境11优2019年9月B区商场1层A轴线交10~12轴线位置外墙0～19不可见/2
施工方法及环境2B区商场2层A轴线交10~12轴线位置外墙0～19不可见/1
施工方法及环境12良2019年9月B区商场1层A轴线交10~12轴线位置外墙20～490.05-0.0922
施工方法及环境2B区商场2层A轴线交10~12轴线位置外墙20～490.05-0.0921
施工方法及环境13中2019年9月B区商场1层A轴线交10~12轴线位置外墙50～990.1-0.1923
施工方法及环境2B区商场2层A轴线交10~12轴线位置外墙50～990.1-0.1912
施工方法及环境14差2019年9月B区商场1层A轴线交10~12轴线位置外墙100～1990.2-0.4922
施工方法及环境2B区商场2层A轴线交10~12轴线位置外墙50～990.1-0.1912
施工方法及环境15劣2019年9月B区商场1层A轴线交10~12轴线位置外墙≥200≥0.512
施工方法及环境2B区商场2层A轴线交10~12轴线位置外墙50～990.1-0.1901
通过对表4部分以上数据的对比可以看出，2种不同施工方法及施工环境做法进行外墙外保温层的施工。通过施工效果数据进行对比，施工方法及环境2比施工方法及环境1对裂缝的控制效果较好。
4 施工成本对比
4.1施工人工成本
本项目共分为4个实验板块，每个板块有2个试验房，共8个实验房。雇佣相同1个施工小组(每小组3人)进行施工，分别完成4个不同实验板块进行外墙外保温施工。经过管理人员统计分析，各个实验板块的平均施工工时如下：
序号构造方式平均工期(工日)备注
1构造设计做法12.8每个工日有2名技工及1名普工同时施工。
构造设计做法22.1
2细部构造做法11.3
细部构造做法21.2
3保温砂浆11.1
保温砂浆21.1
4施工方法及环境12.7
施工方法及环境22.2
4.2原材料消耗
经过整理统计，施工相同建筑面积的保温系统，四种不同做法及设计的保温施工所使用的原材料如下：
序号构造方式中空玻化无机保温砂浆(kg)水泥砂浆(kg)抗裂砂浆(kg)界面剂(kg)耐碱网格布(㎡)水(kg)
1构造设计做法13352351214340.6520
构造设计做法245501254541.5415
2细部构造做法134201234342.5312
细部构造做法232601154239.5304.5
3保温砂浆130701024137281.5
保温砂浆23070984139281
4施工方法及环境142501724645345
施工方法及环境23352351214340.6520
5 结论
经过数据分析后可得知：
(1)从裂缝控制效果方面来看，构造设计做法2比构造设计做法1对外墙外保温层裂缝控制效果更好;细部构造做法1比细部构造做法2对外墙外保温层裂缝控制效果更好;保温砂浆2比保温砂浆1对外墙外保温层裂缝控制效果更好;施工方法及环境2比施工方法及环境1对外墙外保温层裂缝控制效果更好。由此可见，采用构造设计做法2、细部构造做法1、保温砂浆2及施工方法及环境2的组合方法对外墙外保温裂缝的控制效果更好。
(2)从耗用人工工日方面来看，构造设计做法2比构造设计做法1消耗更少的人工成本，且优势较明显;细部构造做法2比细部构造做法1消耗更少的人工成本，但优势不明显;保温砂浆2与保温砂浆1人工消耗基本一致;施工方法及环境2比施工方法及环境1消耗更少的人工成本，且优势较大。由此可见，采用构造设计做法2、细部构造做法2、保温砂浆1或2、施工方法及环境2的组合方法耗用人工工日更少。
(3)从耗用原材料方面来看，构造设计做法2耗用更多的保温砂浆，但构造设计做法2不消耗水泥砂浆，因此总体原材料成本来说，构造设计做法2比构造设计做法1耗用原材料成本更低，且优势较明显;细部构造做法1比细部构造做法2耗用更多原材料，但优势不明显;保温砂浆1与保温砂浆2耗用原材料基本一致;施工方法及环境2与施工方法及环境1 耗用更少原材料，主要是耗用更多的保温砂浆。由此可见，采用构造设计做法2、细部构造做法2、保温砂浆1或2、施工方法及环境2的组合耗用更少的原材料。
