可再分散胶粉在外墙外保温系统中的应用及系统质量问题分析

卢　平

摘要:外墙外保温系统(简称EIFS),始于上世纪七十年代初的欧洲,至今其效用已经得到了上百万次的验证。如今,外墙外保温系统已经应用在世界各地的建筑外墙上,不仅达到了节省制热和制冷系统所需能源消耗的30%到70%,而且给人们提供了一个健康和舒适的居住环境。

关键词:可再分散;胶粉;外墙;外保温

1 前言

在欧洲和北美,目前占主导地位的外墙外保温系统是以膨胀聚苯乙烯板(EPS)为主要保温材料,并用聚合物改性的干混砂浆粘接固定到墙上的方式。为了保护柔软的膨胀聚苯乙烯板免受损坏,一层3-4mm厚的聚合物改性的水泥砂浆(抹面胶浆)涂抹在聚苯乙烯板的表面,并嵌入特殊的增强玻璃纤维网格布,最后再在其上施工装饰面层。

2 可再分散乳胶粉聚合物在外墙外保温系统配套砂浆中的作用

从材料学的角度来看,用于外墙外保温系统的干混砂浆可靠的性能和耐久性是通过将无机粘结料,如波特兰水泥与以干粉聚合物形式存在的有机胶粘剂(可再分散乳胶粉聚合物)配合而获得的。这种聚合物胶粘剂是用醋酸乙烯/乙烯共聚的特殊聚合物乳液通过喷雾干燥工艺加工而成的。聚合物胶粉在干混砂浆内与水混合后分散,在砂浆硬化过程中成膜。这种聚合物膜充当有机胶粘剂,将填料颗粒与水泥水化产物粘在一起,增强砂浆结构,并使砂浆更柔韧,同时提供砂浆与基材(EPS板等保温材料)界面之间良好的粘结性。典型的聚苯板薄抹灰外墙外保温系统中,在粘结砂浆层、抹面胶浆增强层浆层以及装饰面层(装饰砂浆、腻子、瓷砖胶、嵌缝剂等)中都含有可再分散乳胶粉聚合物。

2.1 含有可再分散乳胶粉聚合物的砂浆的粘接性能

含有正确可再分散乳胶粉聚合物具有优良的粘结性能 ,其提供的粘结强度(28天标准养护+2天水养)已经超过膨胀聚苯板的自身强度。

不适当的聚合物加在砂浆中,对膨胀聚苯板的粘结强度(28天标准养护+2天水养)低,所以无法超过板自身的强度,使得最终的砂浆不适用于此项应用。

2.2 含有可再分散乳胶粉聚合物的砂浆抗冲击性

抗冲击性可以反映砂浆本身的柔韧性,柔韧性越好,其吸收内应力的能力越高,则其抗开裂性越好!

砂浆的柔性依赖于再分散乳胶粉聚合物种类及掺量。嵌入耐碱型玻璃纤维网格布的抹面胶浆增强层对系统具有保护作用。保护体系免受撞击和大气的影响。特别重要的是,砂浆、聚苯板等保温材料和玻璃纤维网要稳固联接但彼此间应有柔性。增强的抹面胶浆层可持续无损害的吸收冲击能的能力还依赖于:保温材料本身、玻璃纤维网的成分性能、砂浆与玻纤网的握裹力、砂浆的厚度等。

2.3 外墙外保温系统的耐候性

整个外墙外保温系统暴露于自然条件中,因此受周围温湿度变化的影响较大。为了保护系统,抹面胶浆层必须具有耐水和能够减少明水渗入的性能。我们知道,在试验室的养护条件下测得的单一组成各个材料的物理力学性能通常无法反映系统实际的工作环境。为此,建立并通过大型耐候性模拟测试是外墙外保温系统长期耐久性保证的最低要求!

目前我们国家对外墙外保温整套体系的耐候性模拟测试条件如下(等同于欧洲技术许可机构制定的EOTA ETAG 004:2000《有抹面层的外墙外保温复合系统欧洲技术认证标准》):

热-雨循环:80次循环包括[70℃条件(升温1h,保持70℃和 10-15%相对湿度2h)+喷水1h(温度15℃;1升/m2min)+静置2h]

热-冻循环:5次循环包括[在50℃条件下(升温1h,保持50℃和10%相对湿度7h)+在-20℃条件下(降温2h,保持-20℃14h)]

3 我国目前外墙外保温系统的发展及质量问题分析

我国目前外墙外保温系统的发展具体体现在如下几点。

3.1 处于成长阶段

国内的聚合物改性干混砂浆企业的数量增长很快,众多企业纷纷加入外保温系统供应商的队伍中。

3.2 多种形式并存,各地区技术水平和认识水平参差不齐。

3.3 价格竞争剧烈

偏重于低价格的竞争,系统组件的价格差异巨大,其质量参差不齐。

3.4 质量问题已经显现

粘接失效的案例分析。某工程采用的是EPS板,在聚苯板粘接后第3天时被大风刮落。具体调查时发现,施工时采用的是点粘,其粘接面积根本就没有达到施工技术规程规定的至少40%粘接面积的要求。而且当时施工的时间为刚开春,温度较低、风大,粘接剂的配方未随施工温度进行相应调整,因而3天水泥砂浆未凝结;聚合物成膜程度很低,使得粘接砂浆与XPS板的粘接强度未能发挥。更进一步对存留的粘接砂浆进行测试分析和询问生产厂家,该砂浆的可再分散乳胶粉聚合物类型根本就不适合用于EPS板的粘接,且掺量仅为砂浆重量的1%(合适的聚合物可再分散乳胶粉的正常用量至少为2.5%!)。

抹面胶浆增强层开裂的案例分析。高质量的外墙外保温系统,由于其有效的保温隔热效果,能够使建筑主体结构处于相对稳定的温湿度环境,能够有效的减缓围护结构主体的开裂和免遭水分的侵蚀,而且对既有建筑进行保温改造可使建筑物旧貌换新颜。目前,质量低劣的外墙外保温系统面层开裂是主要形式,不但给人以视觉的污染、心理上的担忧,而且大大降低系统的保温隔热效果、缩短系统的使用年限、对主体结构的保护作用丧失,维修极其困难。

某工程采用的EPS板未经陈化,而是EPS块体出釜后切割成板材后直接运到工地就上墙,于是EPS板材的收缩就在墙体上发生,表现在板缝开裂;抹面胶浆添加的可再分散乳胶粉聚合物仅为2.0%(最低为3.0%,而且水泥用量应低于28%);采用的玻璃纤维网格布的克重不足130克/m2,因而网格布的抗裂增强作用很低。

某工程采用EPS颗粒保温砂浆,实际施工中,工人为了容易涂抹EPS颗粒浆料,EPS颗粒加量减少,而导致保温层水泥含量增加,导热系数增大,通常实际上最小为0.079(W/m·K)。水泥的增加导致保温砂浆开裂,抹面增强层无法抵抗基材保温砂浆的开裂而开裂。

装饰面层开裂的案例分析例。某工程开发方为了减低成本,采用的腻子为工地水泥+801胶水+大白粉现场搅拌配制,系刚性腻子。工地现场搅拌配制无法控制加入的水泥量,水泥继续水化收缩极易产生细小的龟裂纹;刚性的水泥腻子无法适应剧烈的温差变形而发生大面积开裂。

某工程采用的涂料为弹性乳胶漆。弹性涂料难以达到外墙外保温系统对于透气性的要求(北方地区的工程)。水汽易从板缝处逸出而在涂料层受阻,在抹面胶浆层、腻子层凝结成水进而冻胀对抹面胶浆、腻子以及涂料造成损害。而当室外温度回升时面层温度升高,残留的水分形成水汽膨胀进而易将涂料顶破,破损后的涂料干燥起卷,此时用手又极易将其撕离腻子层。所以弹性涂料若有一处破损就很容易大面积破坏。

结束语

国内外将近30年的工程实践表明,膨胀聚苯板薄抹灰系统是外墙外保温最佳形式。用系统的观点认识和研究及进行外墙外保温系统施工是其质量保证的前提。外墙外保温系统的"组合特征"的特点 ,决定了正确的可再分散乳胶粉聚合物的选择和掺量至关重要。从我国目前的发展水平来看,政府的引导和监管、设计、材料、施工及维护四个层面缺一不可。