耐候性试验对外墙外保温系统应用的积极作用

王超

（河南省建筑工程质量检验测试中心站有限公司，河南郑州 450053）

耐候性试验对外墙外保温系统应用的积极作用

王超

（河南省建筑工程质量检验测试中心站有限公司，河南郑州 450053）

建筑节能是我国节能减排工作的重要组成部分，其中建筑外围护结构的节能又是建筑节能工作的重中之重，外墙外保温工程施工质量关系到建筑使用功能及甚至建筑寿命、使用年限等，必须有可靠试验手段对各类型外墙外保温系统进行必要的性能检验。通过对不同类型外墙外保温系统的耐候性能试验结果进行分析总结，证明耐候性能试验针对外墙外保温系统的耐久性、使用寿命要求等进行检验，具有十分重要的意义。

建筑节能；外墙外保温系统；使用寿命；耐候性能试验结果

0　前言

外墙外保温工程在欧洲已经有近50年的历史，早在1979年，欧洲建筑技术鉴定联合会（UEAtc）就已发布了EPS板薄抹面外保温系统技术鉴定指南，欧洲技术认定组织（EOTA）于2000年发布了《有抹面复合外保温系统欧洲技术认定指南》EOTA ETAG 004。我国20世纪80年代中期开始进行外保温工程试点，首先用于工程的也是EPS板薄抹灰外墙外保温系统。伴随着20世纪末期我国建筑节能工作的大力开展，国内陆续发布了一系列外墙外保温系统的标准规范，主要有JG 149—2003《EPS板薄抹灰外墙外保温系统》，JG/T 158— 2004《胶粉聚苯颗粒外墙外保温系统》，JGJ 144—2004《外墙外保温工程技术规程》等，为满足外墙外保温技术的发展及市场对外保温系统的更高要求，近年来国内涌现出一批新型的外墙外保温系统，同时又制定并实施了相应的新的系统标准规范，主要有JGJ 253—2011《无机轻集料砂浆保温系统技术规程》，JGJ 289—2012《建筑外墙外保温防火隔离带技术规程》，JG158—2013《胶粉聚苯颗粒外墙外保温系统材料》，JG/T287—2013《保温装饰板外墙外保温系统材料》，GB/T 29906—2013《模塑聚苯板薄抹灰外墙外保温系统材料》，JG/T 420—2013《硬泡聚氨酯板薄抹灰外墙外保温系统材料》，GB/T 30595—2014《挤塑聚苯板（XPS）薄抹灰外墙外保温系统材料》等。

1　外墙外保温系统的耐候性能要求及试验内容

现阶段执行的GB 50411—2007《建筑节能施工质量验收规范》第4.1.3条规定“墙体节能工程当采用外保温定型产品或成套技术时，其型式试验检验报告中应包括安全性和耐候性检验。”在前面列举过的系统标准规范中，都规定了对系统耐候性能的具体要求。针对不同的外墙外保温系统及结构形式，其耐候性能要求也有不同。

JGJ 144—2004第3.0.10条规定：在正确使用和正常维护的条件下，外墙外保温工程的使用年限不应少于25年。这就意味着当预期使用年限到期后，外保温工程性能仍能符合该规程规定，这就要求外墙外保温系统能够经受住周期性的环境气候变化的长期作用而不产生破坏。耐候性试验模拟夏季墙面经高温日晒后突降暴雨和冬季昼夜温度的反复作用，是对大尺寸的外保温墙体进行的加速气候老化试验，是检验和评价外保温系统质量的最重要的试验项目。耐候性试验与实际工程有着很好的相关性，能很好地反映实际外保温工程的耐候性能。

现阶段外墙外保温系统类型众多，性能特点各异，不同的系统类型对应的标准规范中对耐候试验方法及要求也有异同，2014年新实施的JG/T 429—2014规定了一般外墙外保温系统的试验方法，具体过程如下：

（1）热雨循环

①在1 h内将试样温度升至（70±5）℃，在温度（70±5）℃、相对湿度10%～30%的环境下保持2 h；

②喷水1 h，水温应为（15±5）℃，每个试样墙体喷水量应为（1.0±0.1）L/（m2·min）；

③放置2 h。

（2）热冷循环

①在1 h内将试样温度升至（50±5）℃，在温度（50±5）℃、最大相对湿度30%的环境下保持7 h；

②在2 h内将试样温度降至（-20±5）℃，在温度（-20±5）℃的环境下保持14 h。

（3）冻融循环

①淋水1 h，水温应为（15±5）℃，每个试样墙体喷水量应为（1.0±0.1）L/（m2·min）；

②在试样温度（20±5）℃的环境下保持1 h；

③在1 h内将试样温度降至-20℃，在温度（-20±5）℃的环境下保持4 h；

④在0.5 h内试样温度升至20℃；

⑤放置0.5 h。

（4）循环方式

试样循环方式按照表1的规定进行，并记录试验环境条件。热雨循环结束后应放置2 d后进行热冷循环，热冷循环结束后也应放置2 d后进行冻融循环。每4次热雨循环、每5次热冷循环、每3次冻融循环后，观察试样面层裂缝、粉化、空鼓、剥落等变化状况，并记录其出现的位置和尺寸。

表1　试验循环方式

经过上述试验过程之后，根据系统类型不同还要选择进行一系列检查测试：外观检查、拉伸粘结强度、抗冲击性、防护层厚度（当试样为涂料饰面薄抹灰外墙外保温系统时）。

JGJ 144—2004对该标准涵盖的5种外墙外保温系统进行统一的试验方法，即80次热雨循环+5次冻融循环，之后进行外观检查和拉伸粘结强度检测（这也是对暂时没有相应标准规范的新型外墙外保温系统的一般试验标准），该规程对试样有以下要求：外墙外保温系统经耐候性试验后，不得出现饰面层起泡或剥落、保护层空鼓或脱落等破坏，不得产生渗水裂缝。具有薄抹面层的外保温系统，抹面层与保温层的拉伸粘结强度不得小于0.1 MPa，并且破坏部位应位于保温层内。

2　典型外墙外保温系统耐候性能试验结果分析

耐候性试验是过程要求十分苛刻的一项性能检验工作，即使通过外观检查，一般还要最终检测抹面层与保温层之间的拉伸粘结强度，只有通过所有要求才可判定符合标准要求予以通过。笔者所在的检测机构主要依据JGJ 144—2004进行耐候性试验，2006年～2015年总共进行了不同类型共计214次耐候性能试验，期间积累了大量的试验数据及过程记录等资料，本文仅列举具有典型意义的EPS板薄抹灰外墙外保温系统（以下简称EPS板薄抹灰系统）、轻集料保温砂浆外墙外保温系统、酚醛板薄抹灰外墙外保温系统、保温装饰板外墙外保温系统等外墙外保温系统的试验结果以探讨耐候性能试验对外墙外保温系统在工程上应用的积极作用，外墙外保温系统耐候性能试验装置如图1所示。

图1　外墙外保温系统耐候性能试验装置

2.1EPS板薄抹灰外墙外保温系统的试验结果分析

EPS板薄抹灰外墙外保温系统作为我国外保温工程试点首先用于工程，其在建筑外保温工程上的应用是最广泛，也是最成熟的。因为应用推广最早，范围最大，暴露出来的问题也最多，其中直接和使用寿命相关的问题有2点：粘贴面积过小（不足40%）造成系统脱落；保护层（抹面层+饰面层）开裂、空鼓、剥落、脱落等失去对保温层的保护作用，见图2。

图2　EPS板薄抹灰外墙外保温系统的质量问题

实验室共进行了120次对不同厂家生产的EPS板薄抹灰系统的耐候性能检测，实际试验结果显示，在所有进行检测的外墙外保温系统类型中，该型系统试验成功率是最高的（95%以上），工程上经常暴露的保温板脱落，瓷砖脱落等现象在试验过程中并没有出现过（一般EPS板薄抹灰系统试验墙体不设置饰面砖饰面层），分析可能跟试验墙体所使用的材料以及施工质量较好（满足粘贴面积要求）有关系，仅有的几例失败案例主要是表面产生渗水裂缝，抹面层与保温层之间的拉伸粘结强度不合格，以及抗冲击性能不合格等，早期有些试验墙体设置面砖饰面层，试验结束后容易出现面砖拉拔强度达不到0.4 MPa的最低要求，之后进行EPS板薄抹灰系统试验墙体就很少设置面砖饰面层了。该型外保温系统抹面层与保温层之间的拉伸粘结强度检测结果基本上都易于达到标准要求（一般大于0.1 MPa，破坏面在保温层内部），典型的破坏界面见图3。

图3　EPS板薄抹灰系统抹面层与保温层之间的拉伸粘结强度测试破坏界面

2.2轻集料保温砂浆外墙外保温系统的试验结果分析

轻集料保温砂浆外墙外保温系统也是近年来常见的外保温系统之一，特别是在夏热冬冷地区有较广泛的应用，该型外保温系统一般按照轻集料保温砂浆的干密度分若干类型，如JGJ253—2011按照干密度分为Ⅰ型（≤350kg/m3）、Ⅱ型（≤450 kg/m3）和Ⅲ型（≤550 kg/m3），GB/T 20473—2006《建筑保温砂浆》按照干密度分为Ⅰ型（240～300 kg/m3）和Ⅱ型（301～400 kg/ m3）。该型外保温系统在工程上应用经常暴露出的问题有以下2点：一是因为材料质量及施工质量原因出现保温性能及强度不达标，二是要达到保温层设计厚度施工不易，往往不是1次施工就能达到要求，一般需要3次甚至4次施工，易出现明显分层，有时会出现局部厚度不均匀，不达标的现象。

实验室进行该系统的耐候性能试验之前一般要求送检样品的材料检测结果（主要是保温性能和强度性能）满足标准要求，在制作耐候性能试验墙体的同时还要制作同条件材料试样进行材料检测。在实验室早期进行该类型外保温系统耐候性能试验时没有要求制作同条件材料试样，由于材料本身存在质量问题（为片面追求保温效果，出现干密度过小影响材料抗拉及抗压强度），出现过试验过程中保温系统从基层墙体上脱落的现象，见图4。

图4　轻集料保温砂浆外墙外保温系统从基层墙体脱落

在材料性能符合标准要求的情况下，该型外保温系统的耐候试验成功率也比较高，容易出现的问题一般是抹面层与保温层之间的拉伸粘结强度不合格，在破拆过程中发现保温层内部出现明显分层，很少出现保护层表面破坏以及渗水裂缝等现象。

2.3酚醛板薄抹灰外墙外保温系统的试验结果分析

酚醛泡沫板与传统的聚苯泡沫板相比，具有较好的阻燃性能，但也存在表面易粉化、抗拉强度较低、易损，吸水率高等缺点。这些缺点在酚醛板应用于薄抹灰外墙外保温系统时，经过耐候性试验后一一出现，表露无遗。实验室一共进行过3次不同厂家生产的酚醛板薄抹灰外墙外保温系统的耐候性能试验，3组样品均出现抹面层与保温层之间拉伸粘结强度不合格的情况。

为了检查耐候性试验对酚醛板薄抹灰系统抹面层与保温层之间拉伸粘结强度的影响，实验室对厂家1生产的酚醛板薄抹灰系统（经过养护后在耐候性试验开始之前）抹面层与保温层之间原始拉伸粘结强度和酚醛板的抗拉强度进行了检测，检测得到的酚醛板抗拉强度0.171 MPa，外保温系统完成施工，养护完毕后，抹面层与保温层之间原始拉伸粘结强度为0.104 MPa，比较前者有明显减小，说明酚醛板薄抹灰外墙外保温系统没有解决抹面砂浆和酚醛板的相容性问题。和厂家1经耐候性试验后抹面层与保温层之间原始拉伸粘结强度检测值较大的第1组结果比较，检测值仅为0.069 MPa，可以发现耐候性试验对该系统抹面层与酚醛板之间拉伸粘结强度的明显破坏性影响。此外结合拉拔后的破坏界面状况（见图5）可以发现，抹面层与保温层之间拉伸粘结强度的检测结果，无论是否进行耐候性试验，拉拔后的断裂面位置和检测值大小有直接关系，断裂面一部分在两者界面时检测值小，基本上该部分占界面面积比例越大检测值越小。

图5　酚醛板薄抹灰外墙外保温系统抹面层与保温层之间原始拉伸粘结强度4个试块破坏面

厂家1酚醛板薄抹灰外墙外保温系统进行耐候性试验后，表面没有明显渗水裂缝，但在窗洞附近有分片的潮湿水印（见图6），最后破拆该外保温系统试验墙后发现内部酚醛板出现了严重的吸水现象，证明酚醛板吸水率大这一事实，试验情况见图7。

以上现象在3个厂家耐候试验样品中均有不同程度出现，若不经过耐候性检验是暴露不出这些问题的，从某种程度上证明了耐候性能试验的重要性。

图6　厂家1酚醛板薄抹灰外墙外保温系统经耐候性试验后的外观

图7　酚醛板薄抹灰外墙外保温系统内部酚醛板吸水情况

2.4保温装饰一体化板外墙外保温系统的试验结果分析

目前共进行了15次该类型外保温系统耐候性能试验，5次不合格，通过率不到70%，其中1次较为典型的为超薄面砖复合板外墙外保温系统，主要特点是以3 mm厚面砖用环氧树脂粘结在EPS板上，胶粘剂层中铺设1层玻纤网格布，以机械固定方式模块化组装，再以专用勾缝剂填塞空隙（包括面砖之间的空隙）。耐候试验前面砖与聚苯板之间的拉伸粘结强度为0.16 MPa，破坏界面在EPS板内部，耐候试验后拉伸粘结强度仅为0.11 MPa，破坏界面在EPS板表面，耐候性试验后检验保护层与保温层之间拉伸粘结强度破坏界面见图8。

图8　保护层与保温层之间拉伸粘结强度破坏界面

与传统的EPS板薄抹灰外墙外保温系统相比，保温装饰板外墙外保温系统如果以有机胶类粘结饰面砖或石材板，受耐候试验破坏性影响较明显，目前共完成了3个样品的检测，2个以失败告终。相比之下保温装饰板外墙外保温系统如果以粘结砂浆作为胶粘剂则通过率较高，共完成7次试验有1次失败。以金属材料作为饰面板的该类型系统共进行了1次成功的检验。有一种只以不到1 mm漆面作为保护层的聚氨酯类保温装饰板外墙外保温系统前后进行了3次耐候性能试验，前2次均因板间勾缝胶开裂未通过试验，说明保温装饰板外墙外保温系统的勾缝材料选择也是很重要，是需要注意的问题；最后还有1次试验结果需要提及，产品名为轻质陶瓷保温装饰一体化板外墙外保温系统，严格意义上来说通过了耐候性检验，因为在耐候性能试验后外观方面，还有保护层与保温层之间的拉伸粘结强度都符合标准要求，但最终在抗冲击性能试验中，出现了较为严重的破坏现象，冲击点中心区域完全粉化，用手指轻钻就可以一直深入到基层墙体。见图9。

图9　轻质陶瓷保温装饰一体化板外墙外保温系统抗冲击试验破坏点

3　结语

由4种较有代表性的外墙外保温系统在耐候性试验中的不同表现及结果分析，结合日常检测工作中常见的耐候性试验现象，笔者认识到在当前建筑外墙外保温领域，为满足性能要求日益严格的市场需求，各类新型外墙外保温系统层出不穷，耐候性试验更多的情况下是带有产品开发性质的一种检验行为，虽然其主要是考察保护层对保温层的保护能力在使用寿命及耐久性方面的表现，但耐候性能检验报告在结合了其它系统试验结果及系统各组成材料的性能检验报告后，成为一份该类型外保温系统的综合试验报告，最终可为该系统能否推广应用提供参考依据，因而具有十分重要的意义。

The positive effects of weathering test on external thermal insulation system application

WANG Chao
（Henan Constructional Engineering Quality Inspection Test Key Station Co.Ltd.，Zhengzhou 450053，China）

Building energy efficiency is an important part in energy conservation and emission reductionwork in China，among which the energy efficiency of building external envelope structure is the priority among priorities.External thermal insulationconstruction quality is related to structural using functions and even concerns building life，durable yearsand so on.So it is essential to carry out performance examination of external thermal insulation system by reliable test means.Through the analysis and summary of weathering result under different types of external thermal insulation system，proving that weathering tests have important implications for testing the durability and working life of external thermal insulation system.

building energy efficiency，external thermal insulation system，working life，weathering test result

TU111.4+1

A

1001-702X（2016）10-0085-05

2016-02-23；

2016-04-29

王超，男，1979年生，河南长垣人，硕士，工程师，研究方向为建筑节能。