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一、前言
隨著我國建筑節能政策的全面推廣，我國各地分別開始強制性執行建筑節能50%和65%的標準。要完成以上節能標準，大部分新建和既有建筑改造都需要采用在外墻粘貼膨脹聚苯板為主的外墻外保溫系統。
因該系統是由基層墻體、聚合物粘結砂漿、膨脹聚苯板、纖維網格布、膨脹螺拴、聚合物抹面砂漿和彩色飾面層等不同化學物理性質的材料復合而成，又要考慮雨、雪、凍、融、干、濕循環、大氣熱應力、風壓、地震力、水和水蒸氣、火和外來的沖擊力等諸多的外界破壞力量的影響。要做到“在正確使用和正常維護條件下，使用年限不少于25年”，就要求保溫系統與裝飾面各層不同材質及特性的材料,不僅要滿足各自特定的性能要求，而且要求各層材料之間彼此相容，相互協調，形成一個有機整體。
目前學術界和工業界對適合于外墻外保溫這一復雜系統的飾面材料,從理論和實踐的結合上還缺乏深入詳盡的研究，而這一帶有普遍性的問題如不加以認真解決，勢必影響外墻外保溫技術的健康發展。
二、外墻外保溫及外飾層的特點和相關要求
針對外墻外保溫體系的特殊性，與外墻外保溫材料相關的國家標準JC158-2004《膠粉聚苯顆粒外墻外保溫系統》和JG 149-2003《膨脹聚苯板薄抹灰外墻外保溫系統》，及技術規程JGJ 144-2004(J408-2005)《外墻外保溫技術規程》均對外墻外保溫飾面材料作了明確規定。涂料是與外墻外保溫體系配套使用的主要外裝飾材料，它必須具備以下特點：
1、相容性
飾面材料與保溫體系的相容性包括兩個方面：一為前者與后者材性友好，相互粘結牢固;二是兩者不會相互腐蝕。
外墻外保溫系統各組成部分應具有物理化學穩定性，所有組成材料應彼此相容。有關研究證明溶劑型涂料不適用于外墻外保溫體系，因為外墻外保溫體系一般采用聚苯乙稀板(EPS、XPS)或(PU)等為保溫層，根據相似相溶原理，含苯和甲苯等成分的有機溶劑會溶蝕聚苯乙稀泡沫板。即使水性涂料中常用的200號溶劑油，其中芳香烴也能溶解聚苯乙稀保溫層。聚苯乙稀保溫層被溶劑型涂料溶蝕而使外墻外保溫系統破壞的事故已不罕見。在外墻外保溫體系中，溶劑型涂料溶蝕聚苯乙稀的數量與防護層的厚度和空隙率，溶劑的溶解力、揮發速率和數量等因素有關。
2、耐溫變性
溫度的變化會引起材料的熱脹、冷縮，當約束條件下溫度變形引起的溫度應力足夠大時，墻體就會產生溫度裂縫。根據研究，由溫度和干縮共同產生的墻體裂縫，幾乎占全部可遇裂縫的70%以上，因此熱應力的影響必須給予足夠的重視。
從外墻外保溫系統抗裂防護層受熱應力的因素看，該系統聚苯板保溫層外僅是3～6mm的抗裂砂漿復合網格布，膨脹聚苯板的導熱系數為0.042W/(m•K)，而抗裂砂獎的導熱系數為0.93W/(m•K)，兩材料的導熱系數相差22倍。由于聚苯板保溫層熱阻很大，從而使防護層的熱量不易通過傳導擴散。
因此當受太陽直射時熱量積蓄在抗裂砂漿層，其表面溫度高達50—70oC，部分地區甚至達80oC，遇突然降雨降溫則溫度會降至15 oC左右，溫差可達35—65 oC。因此在熱量相同的情況下，外保溫抗裂保護層的溫度變化速度比無保溫情況提高8—30倍。這樣的溫差變化以及受晝夜和季節性室外氣溫的影響，對抹面砂漿的柔性和網格布耐久性提出了相當高的要求。
另外，當溫度超過70 oC時，聚苯板會產生不可逆熱收縮變形造成較為嚴重的開裂變形。這種溫度變化的嚴酷性對外保溫系統飾面材料料是一個極大的考驗。
3、抗裂性
保溫系統因溫度和濕度變化會產生裂隙。
溫度裂縫
因為作為保溫層的聚苯乙稀泡沫板與保溫系統中聚合物砂漿、膩子和涂料等其它材料的材質密度相差過大，這就決定了材料間的彈性模量和線膨脹系數也不盡相同，在溫度應力作用下的變形量及速率也不盡相同，這種差異會導致以下情況的發生。
(1)根據材料力學：在相同的溫度條件下，如兩種材料的線膨脹、線收縮系數相差很大，會在不同材料的界面處產生裂隙。外墻外保溫為一復合系統，其中苯板的線膨脹系數比抹面砂漿的線膨脹系數大很多，這就存在著開裂隱患。
(2)不同材料的升降溫速度使得材料在熱脹冷縮狀態下的不同形變速率，相鄰材料的變形速率差造成彼此之間相牽制，最終導致兩種材料的界面處產生熱應力，當這種溫度應力足夠大，而超過材料的極限應力時，會使保溫系統產生裂縫。
干縮裂縫
是保溫體系中的粘結劑、抹面砂漿等會隨著含水量的降低，而產生收縮變形。在含水率降低的過程中，如果外部環境變化引起的水份散失過快、過急時，變形將不均勻，甚至突變，這會引起較大的收縮變形，而引發保溫體系開裂。這類裂隙在保溫體系上分布廣、數量多，程度也比較嚴重。
為避免因材料變形特性不同造成系統破壞，有關研究提出了“逐層漸變的柔性抗裂”理論。即解決外墻外保溫裂縫應遵循的主要原則和采用的技術路線是:遵循一條給溫度應力釋放的原則,采用“逐層漸變、柔性釋放應力的抗裂技術”，可以有效地控制保溫層表面裂隙的產生。
柔性抗裂技術路線的構造設計要點是：一是保溫材料各相鄰層約束和反約束力應足夠的小，其中材料的彈性模量、線膨脹系數應相近;二是組成外保溫層的各層材料應有一定的柔性，既有一定的變形能力，在變形條件下不會產生裂隙，并且在反復變形情況下，不會產生疲勞破壞;三是若相鄰層變形能力相差較大，應設柔性釋放應力的過度層，如柔性膩子膠，粘面磚用柔性粘結砂膠等;四是對于鋼性面層材料應設柔性分隔縫，中間鑲有一定變形能力的柔性膠，如柔性瓷磚勾縫膠柔性塊材分隔縫膠等。
為滿足外保溫系統對飾面材料抗開裂性的要求，國家在相應的外墻外保溫規范中明確提出：外墻外保溫飾面底層膩子和涂料必須具有一定的抗裂、柔性變形能力和一定程度的斷裂延伸率。
4、耐久性及使用壽命
彩色飾面層對保溫體系而言，其不單具有裝飾功能，同時還應具有對保溫體系的保護功能，提高保溫體系的使用壽命，減少長期的維修費用。
在JGJ 144-2004(J408-2005)《外墻外保溫技術規程》規程中規定：在正確使用和正常維護的情況下，外墻外保溫工程的使用壽命不應少于25年。若要與之配套，則涂刷在外保溫表面涂料的壽命也應達到或接近25年。但目前普通涂料的使用壽命只有3～5年，中高檔彈性涂料和氟碳漆的壽命基本上也只是10～15年。這預示著，在外保溫系統的正常使用情況下，要至少涂覆3—5遍涂層。
5、抗滲透汽性
外墻外保溫體系對飾面層的抗滲透氣性有嚴格的要求。即按JC149-2003規定：外墻外保溫系統5mm厚的防護層，浸水24h，吸水量要求不大于500g/m2;外墻外保溫系統防護層和飾面涂層的水蒸汽濕流密度要求不小于0.85g/(m2•h)。
對于外保溫系統的外飾層而言，其吸水量要小于保溫層，而水蒸汽濕流密度應遠遠大于保溫層，這樣才能確保比較少的水進入墻體而水蒸汽又能暢通無阻的排出。
對于外墻外保溫系統及飾面系統，吸水量(抗滲性)和水蒸汽濕流密度(透氣性)是要求同時滿足的，并要綜合平衡。從而即防止外面的水分滲入到保溫系統內部，因凍脹作用而導致系統的破壞;又避免因系統中水蒸氣釋放不出來，集聚于系統內部而結露積水，影響系統的正常使用和系統的耐久性。這就使得保溫系統各種材料之間的匹配成為非常重要的一環。
6 防火性
發生火災時，聚苯板更容易造成墻體脫落，并產生毒氣。目前國家對外保溫系統還未制定相應的規范。
綜上所述，外墻外保溫系統是采用各種特殊性能的材料，將其用合理結構復合而形成的多功能絕熱系統。此系統中的材料應具有優良的輕質、高彈、防水、防火等性能，并能集保溫隔熱與裝飾于一體。所以，系統中的所有材料在性能上的協調配合是整個系統安全可靠，質量穩定和長久耐久的關鍵。
三、外墻外保溫及裝飾系統在歐美國家的應用
外墻外保溫裝飾系統(EIFS)發源于二戰后的歐洲，主要是受戰火破壞嚴重的德國。最初主要用于修復和加固被戰火損壞的建筑，彌補墻體裂縫。通過實際應用后發現，當把這種泡沫塑料板粘貼到建筑墻面以后，既能有效的遮蓋墻體出現的裂縫等問題，又具有良好的保溫隔熱性能，節約了實際應用能源的費用。經過對該類系統進行熱工實驗得知，建筑物采取外墻外保溫是最直接最科學的節能方式之一。
在歐州，建筑墻體基礎材料主要是磚、石和混凝土結構。典型的外墻外保溫體系由以下三層組成：
1、聚苯乙稀板，其以聚合物粘結砂漿和機械固定鑼拴的形式被固定在基層墻體上;
2、具有優良彈性、耐久性和防水性的抹面聚合物抗裂砂漿、耐堿玻璃纖維網。其中抹面砂漿中膠結材料水泥成分較少而樹脂成分較多，盡管價格較高，但具有更好的柔韌性和防水性。
3、聚合物改性飾面砂漿( stucco)一般較厚(1—2mm)，與涂料相比具有更佳的耐水性，抗沖擊性、耐候性等。
在上世紀70年代世界面臨石油危機的嚴峻時期，歐美國家特別關注對建筑物的節能要求，外墻外保溫受到全世界范圍內的高度重視，各國分別開始實施建筑墻體節能指標。這種被稱之為外墻外保溫及裝飾系統的建筑節能技術迅速在全球范圍內開展起來。
外墻外保溫及飾面砂漿系統在歐洲和北美分別經過近30年的發展，已經成為一套較為完善成熟的建筑物外部保溫和裝飾系統。特別是加強了施工技術的完善和施工質量的監管，及外墻外保溫系統制造商采用的一整套系統供應及科學管理理念和制度，使外墻外保溫裝飾系統日益成為歐美建筑節能領域外墻維護結構隔熱保溫的主導產品。
隨著全球氣候變暖，各國政府及社會公眾對節能減排的重視程度日益高漲，建筑能耗已超過社會總能耗的1/3，建筑節能的重要性和緊迫性已成為全社會的共識。外墻外保溫是歐美建筑外圍護結構保溫隔熱的主要形式，并廣泛應用于新建建筑和既有建筑改造中。目前美國商業建筑和民用住宅應用外墻外保溫的比例以每年25%的速度在增長，而且市場需求隨著建筑節能推廣的深度和廣度會越來越大。
四、中國目前外墻外保溫及裝飾系統的現狀
目前，建筑節能已經在各地區全面展開，隨著建筑節能市場的迅速升溫，大小保溫企業紛紛登場，欲以最快的速度搶占市場。但由于大部分中小型保溫材料生產和施工企業管理不規范，造成 建筑節能市場魚龍混雜、以次充好、偷工減料、虛假宣傳、夸張功效、惡性壓價競爭、節能工程節能不達標等問題普遍存在。許多竣工時間不長的工程出現了大面積的保溫系統開裂、滲水、長毛，嚴重的則造成墻面大面積脫落，致使本應節能的工程反而造成更大的資源浪費。這不僅直接影響到業主和客戶的切身利益，同時也必然對剛剛發展起來的外保溫事業造成不良后果。大大影響到了開發商對本來不太熟悉的外墻外保溫產品產生“畏懼”和“排斥”心態。
除以上問題之外，目前在國內，保溫隔熱與外飾材料是兩個無關聯的材料。盡管國家144、149、158等不同的外墻外保溫規范中都提出保溫體系中應選用與體系相容的彈性涂料，但在理論上對飾面材料與保溫體系相容性及匹配性等方面還缺乏基礎和系統的研究。
在實際應用上，還在外墻外保溫材料上大量使用存在嚴重缺陷的飾面材料。例如，在抗拉強度很低的聚苯板上外貼瓷磚;外墻外保溫表面涂刷與保溫體系壽命難以匹配的水性乳膠漆;使用會腐蝕聚苯乙稀泡沫板的溶劑型涂料等。
目前，保溫系統飾面材料的研究遠落后與保溫系統本身的研究，無論從飾面材料與保溫系統的匹配性還是滿足市場多層次、多樣化的要求等諸方面都存在很大的距離
如何確保建筑節能外墻外保溫和裝飾系統的質量，是致力于推動建筑節能事業發展的同仁共同追求的目標。外墻保溫涂裝飾體系是一個系統工程，要確保工程質量，僅僅依靠有好的產品是不夠的，最終質量還受工程環境、施工方案、施工水平、系統配套等因素的影響。
雖然我國建筑節能事業已得到深入發展，但是由于保溫系統的復雜性和現有企業保溫體系的技術局限，部分外墻外保溫工程出現的開裂、剝落、漏水和耐久性差等質量問題，致使外墻外保溫工程不僅不能起到保溫隔熱的作用，甚至使建筑基本的耐久性和外觀質量都深受影響。
按照系統工程施工要求，提高外保溫裝飾體系的質量，需要系統材料供應企業和施工企業的共同協作和配合，市場迫切需要從系統的角度來解決外保溫裝飾系統的質量問題。
1外墻瓷磚在外墻外保溫系統中的使用
外墻外保溫作為建筑節能最有效的方式，已廣泛成為建筑設計首選。然而，現行的JGJ 144--2004《外墻外保溫工程技術規程》中的外墻粘貼保溫板飾面層僅適用于外墻涂料，對飾面層粘貼瓷磚的施工質量要求未作規定。在GB50411—2007《建筑節能工程施工質量驗收規范》中規定， “外墻外保溫工程不宜采用粘貼飾面磚做飾面層。當采用時，其安全性與耐久性必須符合設計要求，飾面磚應做粘結強度拉拔試驗，試驗結果應符合設計和有關標準的規定”。
在現實中，由于外墻涂料耐污持久性差，建筑的外觀效果總不理想。所以，許多業主比較偏愛外墻貼磚。在外墻外保溫上采用瓷質面磚飾面技術，一直在理論界和實踐界爭議不止。在建筑節能工程管理實踐和對外墻外保溫質量的巡查與回訪的情況來看，在外墻外保溫系統外飾面直接粘貼瓷質面磚是相當不穩定的，主要存在以下幾個重大的質量隱患：
一是從整體看，當在外墻外保溫外飾面層采用瓷質面磚時，飾面層、防護層和基層分別是剛性面層–柔性基層–剛性面層結合。相對基層而言，防護層本身的強度低，(剛性面層–柔性基層–剛性面層)各自采用材料的彈性模量和線膨脹系數不同，非常不利于瓷質面磚的附著，反復的熱脹冷縮會導致瓷質面磚脫落。
二是采用瓷質面磚飾面會顯著增加外墻外保溫系統自重，有些可以達到50kg-80kg/㎡。這樣重的外飾面材料附著在墻外，尤其是在一定風壓作用下對整個系統的安全性產生影響。
三是通過試驗分析得知，采用瓷質面磚飾面的透氣性比涂料飾面要差很多。表面貼面磚后將會阻隔抹面砂漿漿中水泥水化產生的氫氧化鈣和空氣中的二氧化碳作用形成碳酸鈣，從而使抹面砂漿保護層長時間處于高堿性環境狀態;其次瓷質面磚對水蒸氣通過的阻力比涂料飾面大得多，使抹面砂漿漿保護層過多的水分難以快速揮發使之長時間保持潮濕狀態，這樣水泥基的瓷磚黏結劑和抹面砂漿中的堿在長時間積聚濕氣后與鍍鋅鋼絲網面層的鋅很容易發生電化學反應，從而腐蝕鍍鋅鋼絲網，直接影響外墻外保溫系統的安全性;同樣，由于瓷質面磚易使保護層處于潮濕狀態，在冬季寒冷時外墻外保溫系統發生凍融破壞的現象將變得更加嚴重，直接對外墻外保溫系統及其飾面層產生更大的安全隱患。
2、建筑涂料在外墻外保溫系統中的的應用
基于安全方面的考慮，政府對涂料推廣的政策支持早已有之。但是因為涂料(例如乳膠漆和仿石漆)本身的原因：其主要粘接材料為有機合成乳液，其在自然界中不是很耐老化，而涂料在墻體上是形成一道連續致密的膜，也妨礙了水蒸氣的逸出，時間不久就容易出現褪色，開裂，脫層的現象。涂料行業早幾年的發展也極不規范，涂料生產企業良莠不齊，一些低質低檔的涂料一度讓建筑商失望。導致建筑涂料雖好的前景，但無好的口碑，讓本應退出主流市場的墻磚又卷土重來。
五、彩色飾面砂漿的特點及應用前景
傳統的裝飾砂漿(Stucco)，是一種相當古老的內、外墻抹灰及裝飾材料，其在歐洲已有幾百年的歷史。傳統裝飾砂漿因使用耐候性很好的無機天然礦物材料作為原材料，使得產品具有良好的物理特性、優異的耐久性、古樸自然和豐富多彩的裝飾效果。在歐州等地區，用其裝飾的很多建筑歷經上百年的風雨滄桑，現在仍保持完好無損。至今，飾面砂漿(Stucco)在美國還被稱為西班牙或殖民地風格。
盡管傳統裝飾砂漿歷史悠久、應用廣泛，但因傳統裝飾砂漿是一種以水泥基為主的純無機材料，必然存在水泥基材料本身固有的抗拉強度低、彈性差，易產生收縮裂隙等問題。上世紀80年代以來，隨著聚合物改性砂漿技術的出現，通過在裝飾砂漿中摻進多種聚合物材料和添加劑進行改性，材料的物理力學性質特別是彈性和耐久性得到良好改善，克服了這些缺陷。
北美的民用住宅建筑一般使用配套的飾面砂漿系統，國外的飾面砂漿公司往往有上百種顏色和粗、中、細三種規格供客戶選擇。
隨著新材料，新技術的發展，彩色飾面砂漿噴涂成為更有效的一種外墻裝飾材料，更多地被世界范圍采用。產品中含有的新材料體現了當今現代建筑中的頂尖技術，與傳統裝飾砂漿相比已發生了巨大變化。彩色飾面砂漿具有優良的耐候性，耐水性，不開裂，不脫層，不褪色，防火性，憎水性和呼吸性。可廣泛用于各種建筑物基面和鋼結構，PVC管等。在現場與水均勻拌合即可使用，是取代涂料和瓷磚的理想新型建筑外墻材料。在歐美、日本、南韓被越加廣泛的應用在各種建筑裝飾中。
實踐證明:彩色飾面砂漿的許多功能和特點恰恰符合了外墻外保溫系統的要求，不失為一種優異的外保溫系統配套外裝飾產品。大力開發和應用彩色飾面砂漿,并將其科學的運用于薄抹灰外墻外保溫系統，將有助于解決目前外保溫技術在中國的提高和完善。
彩色飾面砂漿其技術難點很高，盡管國內很多科研機構在努力研發，但一些技術瓶頸至今未能突破，未能在國內大范圍使用，只能依靠進口。但是不遠的將來，彩色飾面砂漿大規模的應用將成為我國外墻裝飾的一種新的趨勢。
彩色飾面砂漿在外墻外保溫裝飾系統中的應用 最新評論:
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