新疆南部地区外墙涂料现状调研及性能失效原因分析

■ 纪振鹏 Ji Zhenpeng

0 前言

新疆维吾尔自治区和西藏自治区作为我国极具战略性与发展潜力的边疆大省，是我国重要的安全屏障、生态屏障和战略资源储备基地。举全国之力，进一步加大援疆、援藏工作的力度，是中央从改革发展稳定的大局和社会主义现代化建设的全局出发而作出的重大战略决策。2010年3月30日，以“全国对口支援新疆工作会议”为开端，中央开始推进新一轮对口援疆工作，以加快新疆的跨越式发展。会议确定了上海市的对口支援地区为新疆喀什地区的巴楚县、莎车县、泽普县和叶城县，通过承担对口支援新疆的任务，建立人才、技术、管理、资金等全方位援疆的有效机制。两年来，在援疆领导和干部们的不懈努力下，上海的援疆工作取得了瞩目的成绩。

但上海援疆指挥部在两年的援疆工作中发现，由于新疆地区具有独特的气候水文环境与鲜明的地质特点，使一些工程项目中使用的普通外墙涂料难以胜任新疆地区的应用，施工后很快出现掉色、老化、起皮、剥落等现象，对上海援建工程的质量与形象产生了较为严重的影响。因此，本文对新疆南部地区的气候、水文和地质环境对当地外墙涂料涂饰施工的影响因素进行针对性地调研和分析，为后续研究和解决上海援建工程外墙涂料涂层出现的褪色、粉化、起壳、剥落和泛碱盐析等问题奠定理论基础和技术支撑。

1 新疆南部地区气候、水文和地质特点调研

为深入了解和研究上海援建工程外墙涂料涂层性能失效的原因，笔者赴疆对上海市对口支援的新疆喀什四县援建项目的外墙涂料工程展开实地调研工作。在调研中，笔者收集和整理了大量新疆南部地区可能影响外墙涂料产品性能的气候情况、工程建设资料、水文和地质勘察报告，并进行分析。

1.1 新疆全境气候特点

新疆维吾尔自治区位于我国西北部，全区面积为160万km2，占全国面积的六分之一。由于受到准噶尔盆地和塔里木盆地的天然地理制约，新疆分为两个气候区域：北疆为温带大陆性干旱气候区，南疆为暖温带大陆性干旱气候区。二者共同的气候特点。

1.1.1 夏季干热，冬季严寒

新疆地区 夏季平原区平均气温22℃以上，降雨少，蒸发强烈。冬季时达5个月左右，其中阿勒泰地区的富蕴县为我国第二寒极。

1.1.2 冷热悬殊，温度日较差大

新疆吐鲁番地区极端最高气温48.1℃，居全国之冠。富蕴县极端最低气温曾达-51.5℃，仅次于漠河。上述两地最热月和最冷月温差达100℃以上，为我国同纬度地区所罕见。

1.1.3 干燥少雨

新疆是我国极端干旱区，年降水量仅为147mm。其中南疆20～100mm，北疆100～300mm。年蒸发量则高达1 000～4 500mm。

1.1.4 日照时间长，紫外线辐射强

新疆多晴少云，全年日照时间达2 600～3 600h，是我国日照时数最多的地区之一，年总辐射量仅次于青藏高原。

1.2 新疆南部地区的气候特点

喀什地区位于新疆西南，属新疆南部典型的暖温带大陆性干旱气候区。境内四季分明、光照长、气温年变化和日变化大，降水稀少，蒸发旺盛。夏季炎热，但酷暑期短；冬无严寒，但低温期长；春夏多大风、沙尘暴、浮尘天气。因地形复杂，气候差异大，因而具有鲜明的气候特点。

1.2.1 喀什平原气候区

喀什北部、中部广大冲积平原地区，气温年变化和日变化大，降水变化显著。日照长，蒸发强，气候干燥。

1.2.2 沙漠荒漠气候区

喀什南部、麦盖提东部和叶城东北部，冬季寒冷，夏季酷热，冷暖变化剧烈。降水稀少，气候干燥，年降水量在40mm以下。

1.2.3 山地丘陵气候区

叶城中部，巴楚和伽师北部，疏附、英吉沙和莎车西部山区丘陵带。，冬季较长，夏季短促，年降水量在70mm以上。

1.2.4 帕米尔高原气候区

塔什库尔干塔吉克自治县，冬季漫长寒冷，夏季温和。降水较少，主要集中在春夏两季。大风日数多，光照充足，辐射强。

1.2.5 昆仑山气候区

塔什库尔干塔吉克自治县南部和叶城县南部，山峰终年积雪，气候严寒，空气干燥，低压缺氧，风大雪多。全年分为冷暖两季。

1.3 新疆南部地区的水文特点

1.3.1 大河数量少

喀什地区各河系的源头都位于冰川、山区积雪带，为融补型河流，大河数量较少，大部分为中小河流。

1.3.2 几乎全属内流区

喀什境内几乎全属内流区，河流大多散失于灌区或荒漠，少数在低洼部位积水成湖泊。春季水量少，时有春旱发生。

1.3.3 水资源变化不稳定

喀什的湖泊和水库(人工湖)也具有干旱环境特色，其大多是河流的终点湖，面积变化大。水库水源主要来自叶尔羌河。

1.3.4 水质及土壤含盐量大

喀什地区地层由棕黄色亚黏土、亚砂土、粉细沙、砂砾石层构成，土质盐碱上扬，水质矿化度较高，含碱和可溶性盐浓度较高，对建筑物剥蚀现象较为严重。

1.4 新疆南部地区的地质特点

土壤盐渍化是新疆南部地区建筑工程面临的普遍问题之一。笔者在对新疆南部喀什地区的实地调研过程中，收集和整理了当地相关土壤和地质勘察报告，包括：《叶城县协力棉纺厂片区保障性安居工程——岩土工程勘察报告》[1]、《巴楚县职业技能实训基地建设项目——岩土工程勘察报告》[2]和《莎车县市民综合服务中心宿舍楼——岩土工程勘察报告》[3](表1、表2)。

表1 新疆南部地区土壤每100g土中可溶性盐数据

表2 新疆南部地区水质可溶性盐数据

表3 巴楚县地基土每100g土中可溶性盐分析

综合上述报告数据，笔者采用相关分析法与成分分析法，对新疆南部地区的盐渍化土壤特征进行了分析和统计。结果表明：新疆南部地区的土壤盐渍化类型以硫酸盐渍土为主，盐渍化程度从重度盐渍化到中度盐渍化不等，土壤的总含盐量均处于较高程度。因此，笔者认为：在新疆南部地区建设工程中使用外墙涂料，必须重点考虑当地的土壤盐渍化问题，即必须重点研究外墙涂料的抗盐析性与抗泛碱性指标，才能根本性地解决当地援建工程中外墙涂料的适用性和耐久性问题。

1.4.1 地基土化学分析与评价

针对新疆南部地区地基土土样化学分析成果报告进行统计与分析，得到如下结论。

1.4.2 地下水化学分析与评价

针对新疆南部地区地下水水样化学分析成果报告进行统计与分析可知，该地区地下水的含量为2 037.2～2 075.3mg/L，对混凝土结构具有中等腐蚀性；Mg2+的含量为263.8～290.8mg/L，总矿化度4 846～5 454mg/L，均对混凝土结构具有微腐蚀性。综合评定地下水对混凝土结构具有中等腐蚀性。CI－的含量为930.5～1 256.3mg/L，对钢筋混凝土结构中的钢筋具有中等腐蚀性(表5)。

表4 莎车县地基土对混凝土中钢筋的腐蚀性指标分析

2 当地外墙涂料现状调研及存在的问题

针新疆南部喀什地区莎车、泽普、叶城和巴楚四县的五处“交钥匙”样板工程和“交支票”安居富民示范工程，笔者对其气候特点、地质水文资料、建材使用情况、生产建设情况和涂料涂层施工情况进行了调研和样本收集工作。

2.1 对当地采用的外墙涂料产品的调研

通过取样、现场检测以及对管理、施工、监理、设计、材料供应商等单位采用现场座谈等调研形式，对当地采购和使用的外墙涂料产品进行了调研(表6、表7)认为：表中所列的诸多涂料品牌虽然均为正规产品，其质量应符合《合成树脂乳液外墙涂料》（GB/T 9755-2001）的相关要求，但均未针对新疆喀什地区的地质特点提出附加性的技术指标，如抗盐析性、抗泛碱性和耐老化性等。因此，当在土壤盐渍化程度较高的地区使用时，较易出现泛碱、盐析和粉化等现象，影响外墙涂料涂层的耐久性。

2.2 对当地外墙涂料施工的调研

在调研过程中，笔者发现新疆喀什地区的建设工程普遍存在着只重视建筑物结构本身，而对外墙涂料等保护性和装饰性的材料则较为轻视的态度。在当地普通工程中应用的外墙涂料产品及相应的施工工艺，均存在着一些不规范和不合规定的情况。具体表现在：

(1)工程采购外墙涂料产品时只考虑造价因素，普遍选用一些造价低廉、性能不稳定、不达标，且无特殊性能指标要求的低档次涂料产品。甚至在部分工程中根本不使用外墙涂料，仅采用一种在新造砂灰墙面上直接涂一层有颜色的胶水的做法。

(2)忽视高抗碱底涂等材料的作用，只注重了外墙涂料面涂产品的质量，但是对于配套材料的性能要求、产品质量和施工方法都没有提及。因此，涂料上墙后很难保障涂层质量，带来较为严重的隐患。

(3)在施工中，当地施工队普遍不能严格按照材料要求的施工工艺进行施工，随意增减工序、颠倒工艺次序的情况多有发生。例如，在涂料上墙涂刷的过程中，往往存在着对涂料随意兑水稀释、不按操作顺序涂刷等情况，严重影响外墙涂料的成膜过程与涂层的品质。

(4)在调研过程中，笔者还发现：当地安居富民工程中还普遍存在着用水溶性内墙涂料来代替外墙涂料使用的情况。例如，由叶城县兴疆涂料厂向喀什地区产品质量监督检验所送检的水溶性外墙涂料产品，其所参考的指标实为水溶性内墙涂料的技术指标(表8)。

表9为国家标准对合成树脂乳液型外墙涂料的主要技术指标，经由上述两表对比可知：《水溶性内墙涂料》(JC/T 423)中仅对涂料的外观、色泽、遮盖力、白度等装饰性指标作了规定，而对耐碱性、耐人工老化性、耐温变性和耐玷污性等外墙涂料指标不作要求。因此，使用水溶性内墙涂料代替外墙涂料使用，根本起不到任何外饰面防护效果。

表5 新疆南部地区地下水可溶性盐分析

表6 当地采用的外墙乳胶漆品牌

表7 当地采购的多乐士专业外墙漆8000型外墙乳胶漆技术指标

表8 水溶性内墙涂料主要技术指标

表9 合成树脂乳液型外墙涂料主要技术指标

2.3“交支票”项目

“交支票”项目是由上海市政府补贴一部分、当地政府补贴一部分以及居民自己出一部分或通过银行无息贷款的资金筹措方法，由居民自行建设的居住工程项目，如安居富民工程即为“交支票”项目的一种。

笔者在前期调研中发现：安居富民工程的涂层病变问题较为严重(图1～3)。通常在涂刷3个月后至1年左右的时间内，即会出现涂层卷曲、起皮、粉化、开裂、变色等病变现象，更严重的是由于墙体自身的泛碱盐析致使墙体表面出现大面积的发白、发花、结晶和剥落现象，给整个建筑群体的外观带来较为严重的负面影响。具体问题如下：

2.3.1 对盐渍土地区建筑外墙防腐不够重视

除巴楚县地基采用岩片加水泥砂浆灌注、黏土砖墙体砌筑后待跨秋冬两季后(自然排盐)再进行粉刷外，其他县对墙体基础、墙体砖砂材料都没有采取针对性措施。

2.3.2 屋面防水与排水对外墙涂料造成的隐患估计不足

莎车县、泽普县安居富民工程女儿墙根部尤其是排水口周围普遍出现泛碱、盐析，并进一步朝周边扩展，与地基处向上扩展的盐析相互交融，直至遍布整个外墙。

2.3.3 没有明确规定用于富民安居工程外墙涂料的性能要求

大量采用水溶性涂料，造成涂层耐水性、致密性、耐候性差。对外墙乳胶漆的技术指标及对应的耐用寿命、产品等级没有提出控制要求。

2.3.4 对涂饰基层尚缺具体技术规定

在进行涂料涂饰时，其涂刷基面的含水率、酸碱性应达到一定的要求。目前富民安居工程的外墙基层还是凭经验目测，含水率和酸碱性缺乏具体的量化指标和快速检测手段。

2.3.5 涂料施工遗漏工序

没有按照“一底二面”涂刷工序操作，几乎所有工程都没有涂刷耐碱封闭底漆。

表10 外墙涂料使用因素与新疆水文、地质和气候特征

2.4 “交钥匙”项目

“交钥匙”项目是根据受援方的项目需求，由上海援疆指挥部直接出资，全过程负责资金投入、规划设计、施工招标、建设管理的项目，项目全部建成后直接交付当地政府使用。在新一轮援疆工作中，由上海援疆前方指挥和喀什地区及受援县共同确定的“交钥匙”工程项目共有5个，分别是：莎车县图文信息综合服务中心、莎车县综合福利中心、巴楚县职业技能实训基地、泽普县工业园区综合实训基地和叶城县维吾尔医医院医疗用房。

作为上海援建的重点施工项目，“交钥匙”工程在设计、施工和质量验收等方面均受到较为严格的管理和控制，具有较高的施工工艺水平。但据笔者实地调研了解后可知，部分“交钥匙”工程在涂刷外墙涂料前，也存在着与安居富民工程类似的墙体泛碱、盐析的现象，对后续的外墙涂料施工容易造成隐患。

经笔者研究后认为：在“交钥匙”工程的外墙涂料施工中，应重点考虑建筑防腐措施，特别是对墙基等重点部位，应采取防盐碱腐蚀的加强处理措施。使“交钥匙”工程的外墙涂料具有良好的耐久性与适用性，满足在新疆喀什地区使用。

3 外墙涂料涂层盐析、粉化、剥落的原因分析

3.1当地水文地质及气候因素对外墙涂料涂层的影响

新疆南部地区当地土壤和地下水含碱和可溶性盐浓度较高，墙体吸收水分后从表面向内部渗透，随后将内部可溶性物质溶解。当墙体干燥时，水分由内向外发生迁移，又将可溶性物质携带到墙体表面，随着墙体表面水分的蒸发，便将白色的可溶性盐类结晶物着床于表面。

形成机理主要是：在当地高温干燥的环境下，含盐量较高的地下水及水汽产生向上蒸发运动，水分被蒸发到空气中后，盐分则在土壤表面积聚，因此，通常情况下，地表的含盐量比地下要高出很多，这也是我们在当地经常能够看到土壤表面存在一层灰白色盐渍土层的原因。如果遇到建筑物，则水蒸汽会沿墙体的毛细孔上升，但由于毛细孔的压力原因，上升的高度只能限于一定的范围以下，再加上墙体材料的盐析，因此，在墙体1m以下的范围内，我们通常能够看到较为严重的盐析现象。墙体其他部分的盐析现象主要是由于蒸发或潮湿带出水和墙体材料中的盐，在墙体表面积聚形成的泛碱盐析现象。

因此笔者认为，影响新疆南部地区外墙涂料使用的主要水文地质和气候特征主要包括以下内容(表10)：

(1)新疆地区日照时间长，紫外线辐射较强，因此外墙涂料在使用过程中容易出现老化破坏。同时紫外线易导致涂层粉化、脱落和开裂，并导致颜色褪色较快，起不到良好的装饰效果。

(2)新疆地区的日温差和年温差较大，外墙涂料在使用过程中始终处于冷热循环状态，因此对外墙涂料涂层的耐温变性和涂层经受温差循环能力提出较高的要求。考虑到热胀冷缩等因素，还要求外墙涂料涂层具备一定的柔韧性能。

(3)新疆地区降水量少，空气干燥，大风、沙暴、浮尘多，要求外墙涂料涂层具有极好的耐沾污性能，涂层本身有自洁性能，不能由于高温回黏现象导致涂层积灰。由于国家标准对耐沾污性的测试是模拟沾污-雨水冲洗的循环过程。因此在新疆地区使用的外墙涂料，其耐沾污性要求更高。

(4)新疆地区地下水位高，土壤可溶性盐含量高。在蒸发量远远大于降水量的条件下，地下水不断蒸发，将土壤中的可溶性盐带出建筑表面，使涂层极易出现受到盐类侵蚀，引起发白、脱落、开裂、发花等现象，对建筑结构尤其是建筑结构墙根部位的外墙涂料涂层造成较为严重的破坏。因此，应重点加强外墙涂料涂层的抗盐析性和抗泛碱性指标。

3.2 当地涂料使用情况对外墙涂料涂层的影响

新疆南部当地采用的砌墙材料、抹灰材料富含碱性盐类物质，其中较为典型的是建筑用砖和砂石骨料。

3.2.1 建筑用砖

当地用砖为直接采用当地的盐渍土烧结而成，此土不仅可溶性盐含量高、黏性低且含砂量也高，因此烧结成的砖料抗压强度相对较低，结构也较为酥松，很容易吸收水分。在施工中，为便于与水泥砂浆黏结牢固，通常预先采用水冲洗湿润，砌成的墙体干燥后，砖块表面有大量的白色可溶粉末析出。

3.2.2 砂石骨料

当地一般采用就地取材的戈壁砂，可溶性盐含量高、泥土含量大，砂子级配不理想，细颗粒比例高，再加上没有采用抗硫酸盐水泥，因此，盐析现象较为普遍。另外，相对较高孔隙率的墙体材料也使得地下水分更容易通过墙体材料蒸发水分和析出盐分(图4)。

由此可知，当使用了富含碱性盐类物质的建筑用砖或砂石骨料后，可溶性盐存在于墙体结构中，墙体中的水气动态平衡的状态下，其中的盐分不断的处于溶解、迁移、析出的循环状态。其结晶过程中的力有可能造成基础的疏松、开裂等破坏。

如果涂层本身抗泛碱和抗盐析性差，那么盐分会进入并破坏涂层系统。从而使外墙涂料涂层在很短的使用周期内即产生破坏。

3.2.3 生产和使用落后、甚至淘汰材料

据笔者调研可知：除“交钥匙”工程和个别“交支票”安居富民工程在相关部门要求下采用了合成树脂乳液外墙涂料外，当地的施工单位和涂料供应商在喀什当地生产和使用的外墙涂料多采用可溶性的PVA胶水、PVA缩醛胶水生产涂料。此类以107胶水或801胶水配置的低档涂料，其成膜物可为水透过，耐水性差，抗碱性弱，更经不起强烈的紫外线照射，涂层脆弱，极易变色、粉化、剥落，且不采用底涂进行封底(图5)。

此类胶水为水溶性，采用其生产的外墙涂料毫无耐水性可言。虽然新疆地区常年干旱少雨，对涂料的耐水性要求较低，但PVA类胶水制成的外墙涂料在极少量的雪水和正常生活产生的水气存在时，即会发生十分严重的破坏，造成十分恶劣的后果与影响。

4 结语

外墙涂料在建筑的整体投入中占比很小，但起到的保护作用和呈现的装饰效果却很大。部分援建工程重结构、轻涂装，对涂料成本进行控制，使采购方的选择余地很小，只能选择价格较为低廉的普通外墙涂料产品，而无法根据当地实际情况选择相应的特种涂料产品。所生产和使用的涂料既没有功能性，又不具备装饰性，是毫无意义的浪费，应当彻底杜绝。

[1] 新疆时代岩土工程勘察设计院喀什分院.叶城县协力棉纺厂片区保障性安居工程——岩土工程勘察报告.工程编号：T2010-ks0126（2）.

[2] 喀什农三师勘测设计研究院.巴楚县职业技能实训基地建设项目——岩土工程勘察报告.工程编号：2011-4.

[3] 新疆西陲地质工程勘察有限公司.莎车县市民综合服务中心宿舍楼——岩土工程勘察报告.工程编号：11107.