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1、06.11.18外墙保温体系面层裂缝产生原因及其控制技术(北京振利高新技术公司 黄振利 刘 钢)【摘 要】 本文从裂缝的基本概念出发。对外墙保温体系面层裂缝产生原因进行系统分析。提出了外墙外保温的抗裂机理以及控制技术指南，并对外墙外保温质量管理提出了相应的建议。1 前 言外墙保温是节能建筑的主要措施之一，而外墙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。外保温体系是非承重
2、复合结构，其墙面裂缝的危害主要是水的渗透对保温体系的破坏以及对住户的感观上和心理上造成不良影响。特别是随着我国墙改、住房商品化的迸程，人们对居住环境和建筑质量的要求不断提高。对减少建筑物保温墙体裂缝的要求越来越高。由于住宅工程的质量问题，保温墙体裂缝等涉及的纠纷或官司也越来越多，建筑物的裂缝已成为住户评判建筑物安全的一个非常直观敏感性的问题和首要的质量要求。因此，加强保温墙体结构研究，特别是保温墙体的抗裂措施研究，已成为建设行政主管部门以及科研、设计、材料生产、施工和房屋开发商共同关注的课题。由于保温系统的构造功能，使得墙体保温建筑与传统没有另做保温的建筑处于不同的温度环境，建筑物的热物理环境
3、有了变化，建筑物所受热应力也产生了变化，从而改变了人们常规的技术习惯和思考习惯。本课题重点对典型产生裂缝及无裂缝工程进行了实地调研并进行了深入分析，总结出一些产生裂缝的原因以及减少裂缝的经验，并与科研院所及大专院校合作进行了抗裂机理及试验验证等多项试验研究。通过调研、分析、试验、研究明确了目前各类外墙外保温体系产生裂缝的原因，提出了控制裂缝的技术理念相技术措施，并为行业监管提供了建设性意见。本课题针对目前比较常见的外墙保温体系，不仅从材料因素和施工因素分析总结了裂缝产生的原因及控制措施，而且针对构造设计因素加以分析，并考虑了热应力、水、风压、火及地震力的影响。根据工程实践和统计资料显示:温度裂
4、缝或者由温度和干缩共同产生的墙体裂缝，几乎占全部可遇裂缝的70%以上;温度的变化会引起材料的热胀、冷缩，当约束条件下温度变形引起的温度应力足够大时， 墙体就会产生温度裂缝，热应力的影响必须给予足够的重视。因此，控制温度和干缩裂缝十分重要。本课题根据研究成果提出了外保温体系抗裂优于内保温体系、坚持逐层渐变、柔性释放应力的抗裂技术路线、普通水泥砂浆不应作为保温层的保护层材料、外墙保温体系供应商应对体系材料成套供应、无空腔构造提高体系稳定性、各层材料自身变形性外还应充分考虑材料的相容性及匹配性”等一系列抗裂技术理念及抗裂技术的一些基本原则。对抗裂技术的发展具有指导意义。2 裂缝的基本概念裂缝是固体材
5、料中的某种不连续现象，在学术上属于结构材料强度理论范畴。通常把裂缝分为微观裂缝和宏观裂缝。肉眼可见的裂缝范围一般以0.05mm为界，小于0.05mm的裂缝称为微观裂缝，大于等于0.05mm的裂缝称为宏观裂缝,宏观裂缝是微观裂缝扩展的结果。由于外保温体系是非承重复合墙面，其墙面裂缝的危害不至于影响结构安全而主要是对住户的审美和心理的影响以及由于裂缝存在有可能对保温体系造成的破坏(如水的渗透、冻融破坏等)。从水的渗透看，水分子的直径约(0.31O-6mm)可穿过任何肉眼可见的裂缝，所以从理论上讲是不允许有裂缝的。由于裂缝具有发展性，因此对裂缝的判定和分级应包含时间、裂缝宽度和长度、以及面积发生率。
6、拟定的外墙外保温面层有害裂缝和无害裂缝的评级标准见表1。 外墙外保温面层有害裂缝与无害裂缝评级标准 表1等级检验时间（月）裂缝长度（含分格缝中发生的裂缝）（mm）宽度（mm）面积发生率空鼓状况（处/40）经一冬一夏保温墙面评定标准（升一级）局部（条/40）占总面积（%）1优3019不可见0优2良32049050.095101优10优3中350990.10.195102优10优4差31001990.20.495103优10优5劣3200 0.554优本分级标准适用于内、外保温面层发生的裂缝等级评定。 判定裂缝宽度应用带刻度的十倍放大镜观察，一般肉眼可见的裂缝缝宽约为0.030. 05mm.判定裂
7、缝长度:每条肉眼可观察的裂缝不论宽窄应按宽缝延续计算。裂缝宽度经一冬一夏后稳定后再评定。每处空鼓应不大于0.2OmmO.2Omm。外墙裂缝评估等级参照混凝土结构设计规范(GB5O0102002)的规定提出。等级4、5应视为不合格。外墙保温体系面层裂缝产生的原因分析构造设计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，各类保温墙面裂缝质量问题不断出现。依靠市场本身优胜劣汰的淘汰机制发挥作用还需要相当长的使用和认识过程，而这必将造成更大的损失。本课题从保温体系结构设计、节点设计上进行了调研、总结、分析、试验研究及验证，指出了一些设计方面引起裂缝的原因。 3.1.1
8、外墙内保温构造设计存在的缺陷内保温是将保温体系置于外墙内侧从而使内、外墙体分处于两个温度场，建筑物结构受热应力的影响而始终处于不稳定的状态，使结构寿命缩短。在相同气候条件下做内保温不仅比做外保温、甚至比不做保温时，外墙与内部结构墙体的温差更大,受外界各种作用力的影响更直接。外墙更易遭受温差应力的破坏。在冬季采暖、夏季制冷的建筑中，室内温度随昼夜和季节的变化幅度通常不大(约为10左右)，这种温度变化引起建筑物内墙和楼板的线性变形和体积变化也不大。但是，外墙和屋面受室外温度和太阳辐射热的作用而引起的温度变化幅度较大（昼夜温差可达2040，年温差可达80100)。当室外温度低于室内温度时，外墙收缩的
9、幅度比内保温体系的速度快，当室外气温高于室内气温时，外墙膨胀的速度高于内保温体系，这种反复形变使内保温体系始终处于一种不稳定的墙体基础上。根据资料和实测证明，6m开间的混凝土墙面在年温差80的变化条件下约发生4.8mm的形变。这样的形变应力反复作用不仅使外墙易遭受温差压力的破坏，也易造成内保温体系的空鼓开裂。见图1。 内保温的另一个明显的缺陷是:结构冷(热)桥的存在使局部温差过大导致产生结露现象，而结露水的浸渍或冻融极易造成保温墙面发霉、开裂。2002年1月采用红外热像检测技术对北京某内保温住宅进行实际测试（见图2），图2（a）是该住宅外墙屋角结露照片，图2(b)是该处红外热像图，图2(c)是
10、红外热像图中A线的温度分布图。由图可知外墙与楼板交接处内表面温度仅仅4.0，与主体墙内表面温差达lO以上，与室内空气温度差15.1。从而造成结露。 目前许多住户在住进新房时，大多先进行装修。在装修时、安装家具时房屋内保温层往往遭到破坏，破坏后自身不易修复。正因为内保温固有的缺陷使内保温墙体出现裂缝成为普遍现象，而内保温裂缝时时刻刻处于住户的视野中。对住户的审美和心理也会产生长期和强烈的影响，成为投诉焦点。因此，从构造设计上看，内保温使外墙、屋面和内墙处于不同的温度场。建筑体系始终处于不稳定的状态，建筑物的寿命因此而缩短所以内保温具有自身先天的缺陷。3. 1.2外墙外保温构造设计存在的不足图3、
11、图4是内保温和外保温温度变化示意图。外保温是将保温体系置于外墙外侧从而使主体结构所受温差作用大幅度下降，温度变形减小，对 结构墙体起到保护作用并可有效阻断冷(热)桥，有利于结构寿命的延长。因此从有利于结构稳定性方面来说外保温具有明显的优势，在可选择的情况下应首选外保温。但由于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,因此对外墙外保温体系提出了更高的要求。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，320mm,且保温材料具有较大的热阻。因此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情况下主体外墙温度变化速度提高830倍。因此,抗裂防护层
12、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。 3.1.2.1 聚苯板薄抹灰外保温构造设计存在的不足这类外保温通常采用粘贴的方式(也有加锚栓辅助锚固的)固定在墙体的外侧，然后在保温板上抹抹面砂浆并将增强网铺压在抹面砂浆中。目前，国内做聚苯板薄抹灰外保温工程的厂家有上千家，除 了少部分企业的保温工程外，相当数量的工程在3个月时即出现了超过4级的裂缝。而经过一年(一冬 一夏)很多板缝处的裂缝超过lmm，该类体系从构造设计上分析有以下原因:(1)从保温材料的因素来讲，膨胀聚苯板在自然环境中的自身收缩变形时间长达60天，试验证明 在自
13、然环境条件下42天或60蒸气养护条件下5天的自身收缩变形己完成99以上，因此要求膨胀聚苯板在自然环境条件下42天或60蒸气养护条件下5天后再上墙。但在实际情况中很少有达到以上要求的。一是膨胀聚苯板长时间的养护需要占用大量的场地。二是生产企业由于资金占用、成本控制等因素通常是以销定产，有了定单后才生产，因此大量工程是膨胀聚苯板自然养护不到一个星期就已上了墙。结果造成膨胀聚苯板上墙后继续收缩，而这种收缩应力均集中在板缝处，对粘附在膨胀聚苯板上的防护层产生拉应力而造成面层开裂。另外膨胀聚苯板在昼夜及季节变化发生热胀冷缩、湿胀干缩时也会在板缝处集中产生变形应力，因此该类体系板缝处裂缝是比较常见的现象。
14、挤塑聚苯板比膨胀聚苯板密度大、强度高，由于自身变形及温差变形而产生的变形应力也大，与膨胀聚苯板相比更易造成板缝处开裂(参见图5)。该体系通常采用纯点粘或框点粘，采用纯点粘时，该体系存在整体贯通的空腔。即便是筐粘时由于必须留有排气孔，每块板的空腔通过排气孔及板缝仍是贯通的，当建筑物垂直度偏差通过粘结点粘结砂浆厚度来调整时，特别是墙体偏差较大时，空腔的大小是不确定的。由于该体系存在整体贯通的空腔，正负风压对保温墙面进行挤或拉，而这些力的释放点均为板缝处，也易造成板缝处开裂。极端情况下负风压甚至会将保温板掀掉(参见图6)（2）从抗裂防护层受热压力的因素上看，该体系聚苯板保温层外仅是3mm的抗裂砂浆复
15、合网格布，膨胀聚苯板的导热系数为0.042W/（mK），而抗裂砂浆的导热系数为0.93W/（mK），两材料的导热系数相差22倍。由于聚苯板保温层热阻很大而使防护层的热量不易通过传导扩散，因此当受太阳直射时热量积聚在抗裂砂浆层，其表面温度将高达5070，部分地区甚至可达80，遇突然降雨降温则温度会降至15左右，温差可达3565,这样的温差变化以及受昼夜和季节室外气温的影响，对抹面砂浆的柔韧性和网格布的耐久性提出了相当高的要求。另外一个应考虑的因素是当聚苯板的温度超过70时，聚苯板会产生不可逆热收缩变形造成较为严重的开裂变形，这种情况在高温干燥地区更为明显。 3.1.2.2 现浇无网聚苯板外保温构
16、造设计存在的不足这类外保温体系通常采用聚苯板作为主体保温材料,放置于大模内侧通过与现浇混凝土整体一次浇筑的方式固定在基层墙体上。其优点是实行复合浇筑材料一次成型，施工速度快。但该类做法存在以下问题:第一个采用该种做法的北京某设计院工程是将没有处理的聚苯板置于大模内侧与混凝土整体一次浇筑成型，体现了快速施工的优势。但工程应用中发现存在以下不足:（1）聚苯板与混凝土基墙结合力不够。由于EPS板是一种有机绝热材料，与混凝土粘结强度不够，通过拉拔试验发现。粘结强度达不到0.1MPa，拉拔破坏部位是聚苯板与混凝土之间的界面。(2)平整度和垂直度较难控制由于现浇混凝土时是分层施工，现浇时混凝土下部的侧压力
17、比上部大,因此每层聚苯板的下部受到的挤压力及压缩变形就比上部大,拆卸外侧模板后，聚苯板回弹时下部回弹比上部大，因此在各层聚苯板相接处均会出现上层聚苯板高出下层聚苯板的台阶，造成表面不整度差。另外由于现浇施工表面平整度控制困难，工程通高垂直偏差较大，局部达到406Omm。(3)存在局部破损和污染由于聚苯板表面强度低，在支护和拆卸外模板时，聚苯板表面不可避免受到损坏，如阳角和外侧板的下支撑架处及穿墙螺孔等部位，混凝土在浇筑时难以避免出现漏浆形成热桥。 3.1.2.3 采用水泥沙浆厚抹灰钢丝网架保温板外保温构造设计存在的不足这类外保温通常采用带有钢丝网架的聚苯板作为主体保温材料，分为钢丝网穿透聚苯板
18、和不穿透聚苯板两种类型。钢丝网穿透聚苯板的钢丝网架聚苯板施工时通过与现浇混凝土整体一次浇筑固定在基层墙体上，不穿透聚苯板的采用机械锚固的方式固定在基层墙体上，面层均采朋203Omm的普通水泥砂浆找平。由于该类体系采用厚抹水泥砂浆做法,开裂现象较为普遍，原因如下:(1)普通水泥砂浆自身易产生各种收缩变形，并且存在强度增长周期短(主要强度在10多个小时便己完成)体积收缩周期长(几个月甚至上百天，收缩率为810)的矛盾，在约束条件下,当体积收缩形成的拉应力超过水泥砂浆的抗拉强度时,就会出现裂缝。处于保温层保护下的主体结构受温度变形影响较小，而203Omm的找平砂浆处于热阻很大的聚苯板的外侧，因此受环
19、境温度影响而产生较大变形。聚苯板两侧的水泥材质受环境温差影响而产生较大相对变形差,引起开裂。另外由于保温板平整度很难控制的十分正确,会造成找平抹灰厚度的不均，造成局部收缩和温差血力不均从而引起裂缝。图7和图8分别是北京和内蒙采用现浇钢丝网架聚苯板水泥砂浆厚抹灰的某些外保温工程墙面开裂的照片。(2)配筋位置不合理引起裂缝钢丝网架在水泥砂浆中的位置相当于单面配筋方式，且靠近保温层。而正负风压、热胀冷缩、干缩湿胀及地震等作用力都是双向或多向。该种方式的配筋对靠近外饰面应力的分散作用很有限，起不到应有的抗裂作用。四角钢网配筋对抵抗和分散与钢丝网网丝同向的应力具有良好的效果，但在网孔对角线方向无筋,因此
20、对抵抗和分散网孔对角线方向的应力作用有限,从而易产生沿四角网对角线方向的裂缝。另外,四角钢网的十字交叉处水泥砂浆不易完全充分握裹，使水泥砂浆与钢网不能成为一共同受力体。(3)荷载过大产生挤压开裂在钢丝网架聚苯板外保温实际工程中,由于平整度较差找平砂很厚,每平方米荷载可达80甚至100以上,在这样的荷载长期作用下聚苯板会产生徐变,使整个硬质面层产生重力挤压造成裂缝.钢丝网不穿透聚苯板后锚固工艺的保温层承受荷载的能力较现浇的更差,面层的开裂、脱落更加严重。9是现浇穿透型钢丝网架聚苯板外墙外保温面层开裂照片，图10是青岛某工程钢丝网不穿透聚苯板后锚固工艺的外保温开裂的照片，其中（a）为大墙面照片,(
21、b)为局部放大的照片。 3.1.2.4 带防护层预制保温板材外保温构造设计存在的不足这类外保温材料通常在工厂加工预制好带有涂料或面砖饰面的保温板材，在施工现场只需锚固安装上墙即可。但目前市场上该类产品多在现裂缝(参见图11)。主要原因如下:(1)预制保温板的收缩变形:很多预制板在上墙后仍在收缩，将板缝拉开。(2)预制保温板温湿变形:预制板受温度及湿度变化会发生热胀冷缩、湿胀干缩现象，对板缝反复挤压造成板缝开裂。(3)板缝处理难度大:由于预制保温板的变形是必然要发生的，因此也就必须在板缝处留有相当的宽度并采用柔韧变形性及防水性良好的材料来嵌缝。该类产品具有可在工厂连续生产，现场干作业等优点。在较
22、好地解决了板缝裂缝问题以后，大面积推广应用前景是很好的。应该提出的是，当外保温面层采甩预制GRC制品做线条时，GRC制品本身拼缝处及其与外保温墙面交接处易发生裂缝（见图12)3.1.2.5 膨胀珍珠岩及海泡石保温浆料外墙外保温体系设计存在的不足在该类体系中,采用以膨胀珍珠岩及海泡石为主保温材料的浆料由于吸水率高、干缩变形及温湿变形大易开裂脱落，且保温性能较差。已被建设行业管理部门限制淘汰。 3.1.2.6 胶粉聚苯颗粒预混合干拌保温材料外墙外保温体系设计存在的不足该类做法从构造设计上充分考虑了热应力、水、火、风压及地震力的影响，采用无空腔和逐层渐变柔性释放应力的技术路线有效解决了抗裂难题。但以
23、下因素必须重点考虑:(1)目前北方地区正在开展第三步建筑节能65的试点工作,而在严寒地区采用单一胶粉聚苯颗粒外墙外保温体系，要达到这个目标已不具有经济合理性，因此，利用胶粉聚苯颗粒外墙外保温体系成熟、优良的综合性能与高性能保温材料复合，将是比较理想的模式，也是未来发展方向。(2)胶粉聚苯颗粒外墙外保温体系技术路线的实施是靠各层材料的性能指标及严格的施工控制来实现的。以下问题易引起开裂:在该体系中不用柔性腻子而采用刚性腻子、不采用压折比小于3的抗裂砂浆而采用普通水泥砂浆或柔韧性不够的抹面砂浆、门窗洞口角末铺设45耐碱玻纤网、网布干搭接等。 3.1.2.7 面砖饰面外墙外保温体系设计存在的缺陷通过
24、对保温墙面面砖饰面质量问题的研究发现，面砖饰面破坏通常有三个破坏部位两个断裂层。面砖掉落现象通常是成片发生,或者是一掉一趟,往往发生在墙面边缘和顶层建筑女儿墙沿屋面板的底部,以及墙面中间大面积空鼓部位(见图13)。这是因为,保温体系受温度影响在发生胀缩时,产生的累加变形应力将边缘部分面砖挤掉或中间部分挤成空鼓,特别是当面砖粘结砂浆为刚性不能有效释放温度应力时，这种现象更加普遍。当面砖粘结砂浆强度较高时通常有两个破坏层:基层为粘土砖时,面砖与粘结砂浆同时脱落,破坏层发生在粘土砖基层;基层为混凝土墙时,面砖自身脱落,破坏部分发生在粘结面砖的砂浆层表面。 墙体饰面砖层出现脱落和开裂主要有以下原因：
25、温度变形:不同季节，白天黑夜，墙体内外由于温差的变化，饰面砖会受到三维方向温度应力的影响，在饰面层会产生局部应力集中，如在纵横墙体交接处;墙或屋面与墙体连接处；大面积墙中部等位置应力集中，饰面层开裂引起面砖脱落，也有相邻面砖局部挤压变形引起面砖脱落。反复冻融循环，造成面砖粘接层破坏，引起面砖脱落。外力引起的面砖脱落:如组合荷载作用、地基不均匀沉降等引起结构物墙体变形、错位造成墙体严重开裂、面砖脱落。以上这些问题正是我们应该从面砖饰面外保温构造设计上应该认真加以考虑的。目前在外保温外饰面粘贴面砖的做法主要有胶粉聚苯颗粒外墙外保温体系和钢丝网架聚苯板外墙外保温体系，也有直接在玻纤网布复合抹面砂浆的
26、无网聚苯板外保温外饰面粘贴面砖的。由于外饰面粘贴面砖质量问题不仅仅是对心理和保温性能的影响而且涉及到人身安全，因此保证构造设计的合理性就更为重要。(1)从构造设计上看，直接在玻纤网布复合抹面砂浆的无网聚苯板外保温外饰面粘贴面砖是不合理的。应加以限制。原因如下:从受力状况看，应用于外保温的聚苯板通常采用点粘法，粘结面积35，而聚苯板本身具有受力变形性，由聚苯板来直接承受30面砖饰面层(含粘结砂浆)荷载，必然会发生徐变，短期或许不会发生严重事故，但长期变形将导致受力失衡从而引发开裂甚至脱落。整个面砖层是粘贴在抹面砂浆复合玻纤网形成的抗裂层上，而与基层没有任何连接。整个系统形成两张皮，面砖荷载不能传
27、到结构上，存在面砖层及抗裂层整体脱落的危险。图14是挤塑聚苯板外保温面砖饰面耐候试验后的照片。从拉拔试验看:以玻纤网格布增强的抗裂防护层，断面层均在网格布层，耐候试验后拉拔强度达不到建筑工程饰面砖粘结强度检验标准（JGJ110一1997)标准规定的要求(图14（b)。这是因为涂塑玻纤网布与砂浆握裹力不够，形成隔离层(见图15)。以钢丝网增强（通过试验认为孔径12.7mm、丝径0.9mm的钢丝网增强效果最好)的抗裂防护层，拉拔试验后断面层均抗裂沙浆中，拉拔强度大于0.4MPa，达到建筑工程饰面砖粘结强度检验标准（JGJ110一1997)规定的要求。图16（a）、(b)为以玻纤网格布或钢丝网增强抗
28、裂防护层粘贴面砖拉拔试验对比照片。从抗风压性上看，粘贴聚苯板外保温体系存在空腔，抗风压尤其是抗负风压的性能差，即使在聚苯板上采用锚固措施负风压也会把聚苯板掀落。图17是北京某小区发生大风刮落聚苯板的照片，若再在其上粘贴面砖则整个保温体系的安全性将更无法得到保障。 从防火性上看，体系本身就存在整体连通的空气层，火灾时很快形成“引火风道”使火灾迅速蔓延。聚苯板外墙外保温体系在高温辐射下很快收缩、熔结，在明火状态下发生燃烧，也就是说在火灾发生时（有明火或较高的热辐射)，聚苯板外墙外保温体系将很快遭到破坏。从这个意义上说在聚苯板外保温体系面层粘贴面砖的做法是非常危险的，火灾状态下聚苯板在受热后严重变形
29、，使面砖饰面层丧失依托，引起面砖层整体脱落造成人员伤害，这种教训已有发生。(2)钢丝网架聚苯板外墙外保温外饰面粘贴面砖体系从构造设计上看，钢丝网架聚苯板外饰面粘贴面砖做法要比直接在薄抹灰无网聚苯板外保温外饰面粘贴面砖安全，但203Omm 厚的水泥砂浆找平层的开裂及自重，大大降低了该体系的整体安全性。采用该体系满足第三步节能时，由于需大大增加保温层厚度，从而使力矩成倍增加，增加了体系的不安全性。由于水泥砂浆收缩或厚度不均，温差应力不均容易引起裂缝和面砖脱落。图18为内蒙某钢丝网架聚苯板外墙外保温粘贴面砖工程面层裂缝和面砖脱落的照片，该工程于2001年竣工，仅3年的时间墙面就大面积开裂，部分面砖脱
30、落。单面钢丝网架构造设计不合理引起裂缝正负风压、热胀冷缩、湿胀干缩、正弦拍波地震力等均产生两个方向的作用力，单面钢丝网架在水泥砂浆中的位置见图19。该种方式的配筋对抵抗和分散a方向的应力具有良好的效果，但对抵抗和分散b、c、d三个方向的应力作用十分有限，从而产生裂缝。由于水泥砂浆的收缩以及钢丝网架在水泥砂浆中位置的不一致等原因，造成水泥砂浆找平层开裂，此类现象十分普遍。由于砂浆层产生裂缝处变形应力较大易引起此处面砖勾缝胶产生裂缝甚至连面砖也被拉裂。如果水从裂缝处渗入会直接对钢丝网产生锈蚀。荷载过大产生挤压裂缝且对抗震安全产生不利影响经抗震试验发现，当采用5Omm厚的钢丝网架聚苯板，整个硬质面层
31、(找平砂浆层十粘结砂浆层十面砖勾缝胶及面砖层)荷载为,41.5，当试验进行到加速度达到 0.5g时传出钢丝网斜插丝切割聚苯板的声音，表明整个硬质面层发生了位移。即在粘贴瓷砖时，必须保证聚苯板面层的荷载要小于40。依据力矩=面层荷载重力加速度力臂，50mm厚的聚苯板面层荷载要求小于20Nm。在北京地区，要达到三步建筑节能要求，则需外墙平均传热系数不大于0.6W（K）。对于基层为2OOmm厚的钢筋混凝土墙体，根据热工计算，采用有网聚苯板进行外保温，用20Omm厚的水泥砂浆进行找平时，则需有网聚苯板的厚度为90mm。有网聚苯板变厚，穿透聚苯板的斜插丝加长，力矩增大为32.4Nm，超过安全力矩要求。从
32、以上分析可看出来，钢丝网架聚苯板外保温体系靠水泥粘贴面砖来解决开裂问题是存在安全隐患的。如果要满足第三步节能65要求，就要增加保温层厚度，此时采用同样的插丝由于力矩的加长，变形将增大，那么以上问题(保温材料徐变、荷载重力挤压、抗震安全性等)将变得更加突出。如果再考虑钢丝网的锈蚀问题则整个体系的安全性将变得异常严峻。因此，从构造上减轻荷载、减少开裂、控制热桥是该类外保温体系应用于第三步建筑节能时需要解决的关键。(3)胶粉聚苯颗粒外墙外保温外饰面粘贴面砖体系从构造设计及综合技术指标上看，胶粉聚苯颗粒外墙外保温外饰面粘贴面砖是抗裂、抗震、抗风压、防火及耐候性等综合优势最多的体系。但对于严寒及寒冷地区
33、第三步节能来说，由于保温层厚度的加大，从经济因素方面不尽合理。采用胶粉聚苯颗粒外墙外保温体系复合高效保温材料（如聚氨酣硬泡)的方式既不增加厚度同时又充分利用了该体系理想的综合性能优势是该类外保温体系的发展方向。3 3.1.3 内外保温混合做法的缺陷该类做法往往是由于在施工中为了方便操作，外保温施工操作方便的部位做外保温，外保温施工操作不方便的部位做内保温，结果造成整个建筑外墙内外保温混合使用。外保温做法使建筑物的结构墙体主要受室内温度的影响，温度变化相对较小，因而墙体处于相对稳定的温度场内，产生的温差变形 应力也相对较小;内保温做法使建筑物的结构墙体主要受室外环境温度的影响，室外温度波动较大，
34、因而墙体处于相对不稳定的温度场内，产生的温差变形应力相对较大。局部外保温、局部内保温混合使用的保温方式，使整个建筑物外墙主体的不同部位产生不同的形变速度和形变尺寸，建筑结构处于更加不稳定的环境中，经年温差使结构发生形变产生裂缝。从而缩短整个建筑的寿命。北京某小区的外墙保温就是采用局部内保温、局部外保温的混合做法，工程竣工两年后墙体发生大面积开裂（见图20）。建筑墙体保温采用内外保温混合使用的做法是不合理的，比纯内保温做法的危害性更大。 3.1.4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女儿墙外侧墙体的保温在设计中往往忽视了对女儿墙内侧的保温。对女儿墙的内外侧采取保温措施有助于
35、女儿墙的稳定，避免了女儿墙墙体裂缝这一质量通病的发生。图21（a)是女儿墙的外侧采用外保温但内侧未采取保温措施而产生裂缝。在保温设计中也常常忽视对结构挑出部位如阳台、雨罩、靠外墙阳台拦板、空调室外机搁板、附壁柱、凸窗、装饰线、靠外墙阳台分户隔墙、檐沟、女儿墙内外侧及压顶等部位的保温。红外线测试显示这些被忽视的部位是明显的热桥，见图22。与被保温的部位相比，其温度受环境影响十分明显，由此而产生的温差应力引起该部位与主体部位相接处产生裂缝，见图21（b）。同时这些热桥的存在对综合节能效果也产生不利影响。 (2)保温截止部位材质变换处节点设计在保温层与其他材料的材质变换处，因为保温层与其他材料的材质
36、的密度相差过大，这就决定了 材质间的弹性模量和线膨胀系数也不尽相同，在温度应力作用下的变形也不同，极容易在这些部位产 生面层的裂缝;同时还应该考虑这些部位的防水处理，防止水分侵入到保温体系内，避免因冻胀作用 而导致体系的破坏，影响体系的正常使用寿命和体系的耐久性。 (3)老虎窗的保温处理 近几年在建筑设计中对屋面倡导平改坡，为了加强顶层房间的采光效果，同时为了体现建筑物的 立面形式和层次变化，多在坡屋面上设置了老虎窗。老虎窗周围的装饰线条变化和墙体的转折比较复 杂，而且在这部分墙体和装饰线条的处理一般都采用现浇混凝土来处理，因混凝土的传热系数较较高，在该部分的围护结构进行保温处理的时候，常出现
37、因保温方案处理的不完善在冬季内墙面出现返霜、结露的现象，恶化了居民的居住环境。出现这个问题的主要原因是由于老虎窗处的线条过多，而在设计中这些线条又多以混凝土挑出，在做保温时因为用混凝土浇筑成的线条的比例关系已经确定，在其上如果再加保温层势必导致线条既定比例关系的失调，所以为不破坏建筑的立面表现形式，只能放弃对该部分的保温处理，由于未对裸露部位的混凝土采取保温处理而导致室内出现返霜、结露现象。老虎窗根部与坡屋面的交接处如果保温处理不好也容易出现保温断点，导致返霜结露的情况的发生。(4)面砖密缝粘贴，应力无处释放形成开裂。另外面砖密缝粘贴可能形成瞎缝，雨(雪)水浸渍及冻融破坏易引起开裂脱落等。(5
38、)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。(6)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。3.2 材料目前，建设部编制的外墙外保温技术规程,将外保温体系作为一个整体来考虑，其中包括外保温体系的构造和设计、施工要点、体系和组成材料性能及生产过程质量控制等诸多方面。外保温体系的设计和安装是遵照体系供应商的设计和安装说明进行的。在保证了体系构造设计合理性的情况下，体系组成材料的性能就成为关键因素。由于各类体系抗裂构造设计理念的实现是通过材料性能来提供保障的，除应考虑各层材料自身柔韧性外还应充分考虑材料的相容性及匹配性。因此，从严格意义上来讲
39、，整套组成材料都应由体系供应商提供，体系供应商最终对整套材料负责。 3.2.1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。 3.2.1.1 膨胀聚苯板用于外墙保温的聚苯板主要是密度在18.022.Okgm3。尺寸稳定性0.30的阻燃型膨胀聚苯板 (模塑聚苯板)。由于材料因素造成开裂的原因有:(1)聚苯板密度过低:采朋l5kg/ m
40、3以下的聚苯板作为墙体保温层材料，由于密度低、易变形、抗冲击性差，造成保温墙面开裂。(2)陈化时间不够:聚苯板应经自然条件下陈化42天或在60蒸气中陈化5天,为了赶工期生产出来就上工地，结果聚苯板尺寸稳定性不够，在保温体系完成后继续收缩变形,引起保温墙面开裂。(3)材料粉化:由于工期长或隔年施工等原因，造成聚苯板表面粉化，导致聚苯板粘贴不牢或抹面砂浆粘结不牢，引起保温层脱落、抹面砂浆开裂等事故。(4)热熔缩:聚苯板受热会发生不可逆热熔缩，引起保温面层开裂、空鼓。(5)直接抹在聚苯板上的抹面砂浆与聚苯板的导热系数相差过大，对面层抗裂材料的柔性指标要求更高,否则易发生裂缝，这种现象在温差变化大的严
41、寒地区普遍存在。膨胀聚苯板的导热系数为 0.042W/(mK)，抗裂砂浆的导热系数为0.93W(mK)，两层材料的导热系数相差22倍，当夏季太阳直射在抗裂砂浆表面时，由于抗裂砂浆只有3mm，当保温层材料的导热系数越低时，其阻隔热量的能力越强，使抗裂砂浆的温度急剧升高，表面温度将高达570，遇突然降雨则温度会降至15左右，温差可达4065，这样的温差变化以及受昼夜和季节室外气温的影响,导致面层发生形变的量差很大，抗裂砂浆易产生裂缝。 3.2.1.2 挤塑聚苯板挤塑聚苯板具有良好的闭孔结构、吸水率和导热系数都很低的优点，因此近一段时期有应用量加大的趋势。但在已完成的外保温工程中开裂现象比较普遍，开
42、裂程度也较为严重(图23)。除了与膨胀聚苯板薄抹灰外墙外保温体系有类似的原因外。还有以下原因: 整个体系材料不配套，未经大型耐候性试验验证。挤塑聚苯板虽然具有良好的保温防水性但由于其强度较高变形应力大、表面光滑、疏水难以粘接等原因在国外主要用于屋面及地面土0以下墙面的保温。目而国内未经体系研究就用于墙面保温时，如不对材料性能严格控制并经大型耐候性试验验证，必然出现较为严重的质量事故。挤塑聚苯板比膨胀聚苯板密度大、强度高，由于自身变形及温差变形而产生的变形应力也大，相对于每条板缝来说，相临两块板自身的应力变化是反向的，对板缝处进行挤或拉，造成板缝处开裂。挤塑聚苯板具有更小的导热系数，为0.02W
43、/(mk)，而抗裂砂浆的导热系数为0.93W (mK),两层材料的导热系数相差32倍，比聚苯板与抗裂砂浆的导热系数相差更大，因此更易产生裂缝。挤塑聚苯板具有比膨胀聚苯板优良的保温防水性，但用于墙面保温还缺乏大型耐候性试验及成功的工程实例验证，还有很多问题需要解决。 3.2.1.3 粘结材料保温板一般由粘结材料固定到墙面上形成保温层。因此当粘结材料不能将保温板平整的、牢同的固定时，也是导致防护层开裂的主要因素之一。(1) 粘结材料本身粘结性能不能满足相应保温系统的要求，而造成保温板固定不牢，引起防护层开裂。 (2)粘结材料与被粘结材料不相容、不匹配，从而造成保温板固定不牢，引起防护层开裂。(3)
44、粘结材料粘结力太大、强度高、收缩大,也会将保温板拉裂，引起防护层开裂。 3.2.1.4 保温浆料尽管浆体材料避免了保温板材板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。(1)以海泡石及珍珠岩为主要原料的保温浆料从材料性能上存在以下缺陷:海泡石属于海洋沉积无机矿，分子呈六角空腔结构，吸水不易干，软化系数小，温湿变化对其强度影响较大，适用于热力管道不适用于墙体。珍珠岩通常有两种情况，一种是未充分搅拌时，颗粒完整的珍珠岩保温浆料虽保温性能相对较好但合易性差、强度低;另一种是搅拌时间超过5分钟后把珍珠岩搅碎了，保温浆料虽和易性好、强度高，但导热系数高保温性能相对较差，通常使用的是具有
45、良好操作性的浆料即后一类浆料。以上两种材料的共同特点是强度高、变 形性差、易空鼓开裂，尤其是温湿变化会对其产生较大影响。即便是内保温也会存在问题。内保温系统因外墙胀缩易引起空鼓、开裂;前些年的工程表明，珍珠岩、海泡石保温浆料的导热系数较大保温性能相对较差，而对其产品保温性能不切实际的夸大造成保温厚度达不到要求，内保温的露点位置发生在外墙内侧，造成保温材料中结露。结露不仅造成材料保温性能的进一步降低，同时也造成保温材料的温湿变形而开裂。(2)以聚苯颗粒为主要原料的保温材料该类保温材料由胶粉料和胶粉聚苯颗粒组成，胶粉料作为聚苯颗粒的粘结材料，胶粉料是由无机胶凝材料、多种纤维和少量有机添加剂采用预混
46、合干拌技术生产。采用熟石灰粉-粉煤灰-硅粉-水泥为主要成分的无机胶凝体系，与石膏胶凝材料相比，具有耐水性好的优点;与水泥胶凝材料体系相比，避免了强度增长快变形周期长的矛盾。因此，胶粉料固化后形成的保温体系要比采用纯水泥材料制成的保温材料的导热系数低保温性能好，这种火山灰体系的胶凝材料在固化过程中不会像水泥那样产生大量水化热，其早期强度满足施工要求，后期强度增长满足功能性要求，而长短不一、弹性模量不同的耐碱纤维形成三维网状结构，有效提高了材料的体积稳定性和抗拉强度。可再分散乳液粉末的加人，提高了保温材料的施工性和粘结强度。再分散乳液粉末通过特殊的生产工艺将其均匀的分散在无机胶凝粉料中，附着在固体颗粒的表面，在水中通过机械搅拌可以实现再分散。胶凝材料在水化的过程中。溶解的再分散乳液粉末将在无机胶凝材料的空隙之间嵌人有机粘结粒子，大幅度提高了材料的粘结强度和柔韧性，从而克服了无机材料脆性大的弱点。因此。在胶凝材料冲加人再分散乳液粉末，能够在不降低材料的抗压强度的前提下，大幅度提高材料的拉伸粘结强度和压剪粘结强度，同时提高材料的可变形性,从而使该类保温材料变形小、抗裂性能好并具有良好的耐候性能。该类材料的导热
