外墙外保温体系面层裂缝分析及控制措施浅论

宋伟青，吕永岗

1 中铁建设集团有限公司西安分公司（712000） 2 陕西省公路勘察设计研究院（710064）

绿色、环保、低碳一直是人类生活的目标。在我国，随着经济的快速发展，能源的利用和有效节约已经是迫在眉睫。而建筑能耗在我国总能耗中所占比例很大,约为25%～40%，与世界发达国家相比还有很大差距。因此中国建筑节能技术正在快速发展，外墙结构的保温、屋面的保温、门窗的保温措施等都在实际使用和探索中。本文针对目前正在广泛使用外墙外保温体系在实际使用中存在的裂缝问题进行分析，采取相应的控制措施加以预防。

外墙外保温隔热体系属于非承重复合墙面,其墙面裂缝的危害不在于影响结构安全,主要是对住户的审美和心理的影响。裂缝的存在会对保温隔热体系造成破坏（如水的渗透、冻融破坏等），同时会大大降低建筑节能效果。

1 外墙外保温体系使用种类

外保温隔热是将保温隔热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，有利于主体结构寿命的延长。因此从有利于结构寿命和永久性方面来说，外保温隔热具有明显的优势。但由于外保温隔热体系被置于外墙外侧，直接承受来自自然界各种因素影响，对体系要求更高。

1.1 保温材料

1）当外墙外保温材料选用聚苯乙烯保温板（简称EPS保温板）时，聚苯板薄抹灰外保温隔热体系通常采用纯点粘或筐点粘。采用纯点粘时，该体系存在整体贯通的空腔。该体系存在整体贯通的空腔正负风压对保温隔热墙面进行挤或拉，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。由于保温板因素造成开裂的原因有:

①聚苯板密度过低:采用15 kg/m3以下的聚苯板作为墙体保温层材料，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。

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。

④热熔缩:当聚苯板受热时会发生不可逆热熔缩变形,引起保温面层开裂、空鼓。

⑤所用的胶粘剂达不到外保温技术对产品的质量要求。

2）选用聚苯乙烯保温板作为外保温隔热材料，采用粘贴的方式（也有加锚栓辅助锚固的）固定在基层墙体上，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。EPS保温板在自然环境中的自身收缩变形时间长达60天，由于在自然环境条件下42天或60℃蒸汽养护条件下5天的自身收缩变形已完成99%以上，因此要求EPS保温板在自然环境条件下 42天或60℃蒸汽养护条件下5天后再上墙。但在实际中很难做到。另外，保温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，该类体系板间裂缝是比较常见的现象。挤塑聚苯板比发泡聚苯板密度大、强度高，自身变形及温差变形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。

3）从防护层受热应力的因素上看，聚苯板保温层上是仅3mm的砂浆复合网格布防护层，由于聚苯板保温隔热层热阻很大，从而使防护层的热量不易通过传导扩散，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，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。

4）将聚苯乙烯保温板作为主体保温隔热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。其优点是实现复合浇筑材料一次成型,施工速度快，但工程存在以下问题:

①聚苯板与混凝土基墙结合力不够。由于聚苯板是一种有机绝热材料，与混凝土粘结强度不够，粘结强度达不到0.1MPa，拉拔破坏部位通常是聚苯板与混凝土界面分离。

②平整度和垂直度较难控制。

③存在局部破损和污染。由于聚苯板表面强度低，在支护和拆卸外侧模板时，聚苯板表面不可避免受到损坏，在浇筑时难避会出现漏浆形成热桥。

5）当外墙外保温材料选用挤塑式聚苯乙烯保温板（简称XPS保温板）时，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,除了与膨胀聚苯板薄抹灰外墙外保温体系类似的原因外，还有以下原因:

①整个体系材料不配套。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、遇水难以粘接等原因。在国外的实际使用中，挤塑聚苯板主要用于屋面及地面±0.00以下墙面的保温。而国内该体系的适用范围应为:以保温为主、隔热为辅的严寒及寒冷地区、建筑高度30 m以下、对防火性没有特殊要求的建筑物的外墙保温。

②挤塑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。

1.2 面层材料

1）面砖饰面层

从材料方面考虑，引起面砖饰面层开裂、脱落的原因如下:

①在以玻纤网为增强材料的抗裂防护层上粘贴面砖，由于玻纤网网孔小、与砂浆握裹不好、玻纤网形成隔离层，易引起面砖饰面层开裂、脱落。

②使用水泥砂浆或聚灰比达不到要求的聚合物砂浆粘贴面砖,砂浆柔韧性小，满足不了柔性渐变释放应力的原则，面砖饰面层易开裂、空鼓、脱落。

③使用水泥砂浆或聚灰比达不到要求的聚合物砂浆进行面砖勾缝,砂浆柔韧性小无法释放面砖及砂浆本身由于温湿变化产生的变形应力，勾缝砂浆处易开裂，造成环境水或雨雪水渗漏，面砖饰面层易空鼓、脱落。

④使用了吸水率大的面砖,易造成粘结界面处粘结砂浆快速失水，拉拔强度达不到《建筑工程饰面砖粘接强度检验标准》JGJ110-1997标准规定的不小于0.4MPa要求,吸水后易遭受冻融破坏引起开裂、空鼓、脱落。

⑤使用了不带槽的平板面砖，不易粘贴牢固，易脱落。

⑥墙体饰面砖层出现脱落和开裂主要原因:其一温度方面，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；其二反复冻融循环，造成面砖粘接层破坏，引起面砖脱落；其三是组合荷载、地基不均匀沉降等外力作用，引起墙体变形错位，造成墙体严重开裂，面砖脱落。

2）涂料饰面层

涂料饰面层应具有良好的防水及抗裂性能,当采用涂料饰面时,附着在抹面砂浆之上的腻子和涂料应着重考虑柔韧变形性而不是强度。由于饰面层材料引起的裂缝原因如下:

①采用刚性腻子:由于腻韧性不够，无法满足抗裂防护层的变形而开裂。

②采用不耐水的腻子。

③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。

④采用与腻子不匹配的涂料。

3）带有涂料或面砖饰面的保温隔热块材

这类外保温隔热材料通常在工厂加工预制好带有涂料或面砖饰面的保温隔热块材,在施工现场只需锚固安装上墙即可。目前市场上该类产品多在板缝处出现裂缝的原因是:

①预制板在上墙后仍在收缩，将板缝拉开；

②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由于预制保温隔热板的变形是必然发生的，因此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，较好地解决了板缝裂缝问题，具有大面积推广应用前景。

2 抗裂防护层裂缝分析

1）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,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。

2）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。玻纤网格布作为抗裂防护层软配筋的关键增强材料,在外墙外保温技术中的应用得以快速发展。复合抹面砂浆中增强网（如玻纤网格布）的使用，一方面能够有效的增加防护层的拉伸强度,另一方面由于能有效分散应力，可以将原本可能产生的较宽裂缝（有害裂缝）分散成许多较细裂缝（无害裂缝）从而形成其抗裂作用。目前通常采用经表面涂塑的玻纤网格布,对于玻纤网格布我们不仅应规定其断裂强力值，而且应规定耐碱强度保留率，以确保玻纤网格布长期有效地发挥作用。玻纤网格布的耐碱性由玻纤品种、表面涂塑材质及涂塑量所决定。外墙外保温体系中所采用的玻纤网格布必须是由耐碱玻纤机织而成并经耐碱高分子材料涂塑的网格布。

3）由于防护层材料而引起保温隔热墙面开裂的原因有:

①直接采用水泥砂浆做防护层；

②配制的抗裂砂浆虽然也用了聚合物进行改性，但柔韧性不够也易开裂；

③抗裂砂浆层过厚；

④使用了不合格的玻纤网格布。

3 施工现场裂缝控制措施

由于外墙外保温隔热通常是在施工现场完成,施工的质量对外墙外保温隔热体系质量的保证是非常重要的。

3.1 基层处理及保温层在基层上的粘贴

基层处理及保温层在基层上的粘贴施工中,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。

2）基层表面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设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。

5）基层墙面过于干燥在粘贴保温板时没有对基层进行掸水处理或雨后墙面含水量过大还没有等到墙面干燥就进行保温板的粘贴，造成粘贴失败。

3.2 涂料饰面外保温隔热施工因素

由于施工因素造成涂料饰面外保温隔热墙面开裂的原因有:

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隔热层，起不到抗裂作用，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，在应力集中的门窗洞口的四角处沿45°易出现裂缝。

4）冬季施工，易出现开裂、空鼓、脱落。

5）粘贴聚苯板时，一端翘起，引起另一侧的板面虚贴、空鼓。在施工时敲、拍、震动板面引起胶浆脱落。

6）墙面平整度不好又没进行基层找平时，粘贴聚苯板通常采用以下方法，均存在缺陷:①通过调整点粘粘结砂浆厚度来调整；②用不同厚度的板或多层板来调整平整度，此法造成荷载不均，施工不规范，易出现问题；③采用打磨方法找平，此法破坏了聚苯板表面致密结构，影响与抹面砂浆的粘结，且打磨厚度过大时也降低了保温层的保温效果。

7）当面层的增强材料为钢丝网时，没有采用抗裂砂浆做面层抹灰材料。

8）施工面层时在太阳曝晒下进行或在高温天气下面层保水性能不足，导致面层失水过快引起开裂。

9）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，造成面层涂料气鼓。

3.3 面砖饰面外保温隔热施工因素

由于施工因素造成面砖饰面层开裂脱落的原因有:

1）基体未清理干净、表面太光滑、有脱膜剂。

2）墙体表面垂直度、平整度偏差大，靠增加粘结砂浆厚度的办法调整饰面的平整度，造成粘结砂浆超厚，因自重作用下坠，造成粘结不良。

3）粘结前需要面砖浸水而未浸水，表面积灰，砂浆不宜粘结，而且由于面砖吸水，把砂浆中的水分很快吸收使粘结砂浆与砖的粘结力大为降低。

4）由于需要浸水的面砖浸水后粘结前未擦干或未晾干,粘结面形成水膜，削弱了粘结砂浆与砖的粘结力。

5）当采用密缝粘贴面砖时，由于面砖饰面层受热应力影响而产生的变形应力得不到释放，易发生空鼓开裂。同时由于密缝粘贴面砖时形成“瞎缝”，砖缝无法勾缝易形成雨水渗漏；女儿墙檐口、雨蓬、窗台、阳台栏板等具有上平面和水平阳角的部位以及水落管出水口的下部等易发生问题。主要原因是角部砖缝对接不良，上平面易积存雨雪水，这些水分会侵入缝隙中；面砖吸水率过大时，水通过面砖被吸入到砖坯中。以上这些侵入水经长期日夜或季节冻融作用使粘结层受到破坏，发生开裂、脱落，并向大面积发展。

4 局部裂缝控制

1）女儿墙外侧墙体的保温在设计中往往忽视了对内侧的保温。极容易引起因为热桥通路变短而在顶层房间的顶板棚根处产生返霜结露现象。而采取保温措施，有助于保护主体结构,使得因温度变化而引起的应力作用都发生在外保温层表面，避免了女儿墙墙体裂缝的发生。

2）在保温设计中也常常忽视对结构挑出部位如阳台、雨棚、女儿墙压顶等部位的保温。这些被忽视的部位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。

3）保温截止部位材质变换处节点设计。因为保温层与其它材料的材质的密度相差过大,使得材质间的弹性模量和线性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，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耐久性。

4）飘窗的保温处理。近几年在建筑设计中，为了加强房间的采光效果，多在墙面上设置了飘窗。由于飘窗处的线条过多，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。

5）面砖密缝粘贴，应力无处释放形成开裂。另外面砖密缝粘贴形成瞎缝，雨（雪）水浸渍及冻融破坏易引起开裂脱落。

6）将增强网直接铺设在保温隔热层上，没起到抗裂作用反而形成了隔离作用。

7）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。

5 结论

温家宝总理指出,为缓解我国能源资源与经济社会发展的矛盾，必须显著提高能源资源利用效率。随着我国经济发展要求，提高各类建筑工程的节能效率已经成为必然。在本文中对目前正在大范围推广的外墙外保温体系进行了科学合理的分析并提出了一些有效的裂缝控制措施,为以后类似的新建、扩建、改造等工程提供了一定的理论指导。

[1]朱伯龙.建筑结构抗震设计原理[M].上海:同济大学出版社,1999

[2]中国建筑科学研究院.高层建筑结构设计[M].北京:科学出版社,1988

[3]JGJ144-2004,外墙外保温工程技术规程[S]