外保温涂料饰面体系的系统抗裂技术

自外墙外保温系统在我国进行大范围推广以来，便一直受到开裂、渗水、防火等应用安全性问题的困扰。

据不完全统计和分析，导致外墙外保温工程出现开裂、渗水、乃至脱落等安全性问题的成因，主要集中在以下四个方面：

1) 材料质量不符合标准

2) 各层材料指标不协同

4) 施工过程存在的问题

在目前的工程实践和行业管理中，提高外 墙外保温工程质量的手段，主要是通过保障相关材料的性能指标达到相关标准这一传统方式来实现的，而对于“各层材料之间是否协同、整体性能是否与影响因素相 匹配、以及施工过程中的管控措施却重视不够。根据以上调查数据可以看出，造成目前已建外墙外保温工程出现开裂现象的主要原因，正式由于这几方面的原因—— 合计比例占到总数的83.4%。

众所周知，保温工程是一项涉及众多材 料、并对使用环境十分敏感的系统性工程。以前阶段应用最广泛的EPS薄抹灰保温系统涂料饰面系统为例，就涉及到粘结砂浆、EPS保温板、网格布、锚固栓、 抗裂砂浆、柔性腻子、饰面涂料等材料类型，这些材料的物理、化学特征各异，在整个系统中起的作用也各不相同。同时，诸如温度、湿度、风载等环境因素，对整 个工程系统的使用——特别是使用寿命的长短，具有极大的影响。同一个保温系统，在不同的自然环境条件下，其保温效果、抗裂能力和使用寿命的表现迥异，绝非 是通过简单地增减相关保材料的使用量就能解决的问题。

基于保温工程开裂、渗水现象的普遍性和 严重危害性，2010年1月，由中国建筑科学研究院、上海岩艺墙体材料科技有限公司、北京工业大学材料学院三家单位共同成立了住建部《外保温系统抗裂技术 研究》项目的课题组，对目前外墙外保温工程中存在的开裂、渗水等安全性问题进行大量调查研究和数据分析，并以上海岩艺公司多年潜心研发的相关墙体抗裂技术 和抗裂产品为基础，以系统和工程控制理论为指导，提出了 “个性化设计，系统化抗裂”的抗裂技术思路。

 

简而言之，系统化抗裂就是将墙体基层、 保温系统、涂装基层、饰面材料等相关材料或功能层视为一个有机的整体系统，在满足保温效果、装饰要求的前提下，通过在各种材料之间实现性能与指标的协同和 优化，提高整个保温——涂装系统的整体抗裂能力，满足特定环境下的长久抗裂要求，或在特定成本的条件下实现抗裂性能的最大化。系统化抗裂技术包含以下几个 方面的内容：

系统整体抗裂能力表征技术，即采用什么 指标来表征整个保温——涂装系统的抗裂能力，其本质是贯穿在整个技术体系之中的抗裂机理，不同的抗裂机理必然产生不同的抗裂能力指标体系。以系统抗裂的技 术思路为基础，课题组经过长时间的研究、验证和改进，创造性地提出了一套能够真正体现系统整体和单项材料抗裂能力的指标体系，并以此为指导，创新了相关单 项产品的研发路径和在各层材料之间进行指标协同与优化的方法。

大量的实验和工程验证数据表明，在提高 整体系统的抗裂性能方面，通过协同、优化各相关材料的性能指标比单纯地提高某一种或几种单项材料的指标，具有更高的成本——性能效率。而后者，在特定情况 下，还可能造成适得其反的效果——随着某一单项材料性能的提高，整体性能反而呈下降趋势，而应用成本却急剧上升。因此，如何组合它们，以及不同材料之间以 什么样的指标、数量进行搭配，对整个系统的抗裂性能和综合成本往往有着决定性的影响。协同技术的目标，就在于以最低的综合成本满足整体系统的既定抗裂性能 ——通过环境匹配技术确定的系统抗裂性能指标。事实上，课题组发现，不仅不同材料之间的指标协同能够提高系统的成本——性能效率，即使施工步骤、不同材料 步骤中的材料用量的协同与优化，对整个系统的抗裂性能指标也具有极大的影响。

由于保温——涂装工程的使用寿命和抗开 裂性能对环境影响的敏感性，因此其抗裂性能必须与特定工程项目具体环境因素相匹配，或者说，必须根据项目的环境因素进行个性化指标设置，才能真正实现抗裂 性能与材料成本的优化。环境影响因素匹配技术就是要解决如何根据不同的环境特征设定出保温——涂装系统需要的最佳的抗裂性能指标。

个性化设计就是要根据工程项目的环境特 征、基层情况、建筑高度、结构类型、建筑用途等具体情况，个性化设计具有针对性的保温——涂装系统及其相应的施工步骤和方案。针对特定工程项目进行个性化 设计，既是系统抗裂技术的必然要求，也是真正解决保温工程开裂、渗水问题的必由之路。

 

传统的标准化产品，关注的往往是单向产品的性能指标，即使是组合相关部件构成的保温系统，也只是在一定范围内的系统整合，没有关注对整个工程质量具有关键性影响的其他因素，这势必造成保温工程大量出现开裂、渗水等安全性问题。

公消[2011]65号文件，对外墙外 保温材料的防火性能、等级进行了严格的规定和要求，大大降低了保温材料的火灾隐患。但由于技术、资源以及成本等方面的限制，能够满足较高防火性能、又具有 大范围应用可能性的保温材料，主要为岩棉板、自保温、酚醛树脂泡沫、无机保温砂浆等材料类型，但由这些保温材料为主体构成的保温系统，由于材料自身相关性 能的局限性，与之前以EPS、XPS板为核心构成的外墙外保温系统相比，更易产生开裂、渗水、脱落等安全性隐患。因而，在应用防火等级达到A级的保温系统 时，要更加关注其抗裂性能如何，能否在特定环境下具有符合要求的使用寿命。

1、山东青州某大型小区

建筑面积80000平米，墙体基层为EPS板薄抹灰保温基层。项目一期采用“腻子粉+弹性拉毛涂料”的方案。于3月份完工，半年内出现大面积龟裂。

天补建筑科技有限公司对其原方案，在模拟环境下进行检测，相应的应力与应变变化如下图。

 

从上图可以看出，原方案产品在4月就开始出现塑性变形，7月～8月间，累积的永久塑性变形和即时应变之和，大于当时状态的断裂位移，开始出现裂缝，并逐渐扩展。

项目二期，采用岩艺设计的个性化方案和系统产品，自3月施工，11月完工。至今未出现任何裂缝，还为客户节约了工程成本，获得了客户的积极而良好的评价。下图为天补依据系统抗裂技术设计的个性化产品系统，在模拟环境下的检测数据。

 

 

从上图可以看出，系统材料具有较高的弹性极限和拉伸强度，材料应力始终处于弹性极限之下，即材料始终处于弹性变形阶段，性能老化缓慢。材料没有塑性变形损失，应变范围始终处于材料的断裂应变之内，且材料的断裂应变老化、疲劳缓慢，保障抗裂时间的长久性。

长期的工程实践和大量的成功案例证明，只有针对建筑项目的具体情况，以系统的视角和思路，个性化设计其相关产品系统的性能指标，并通过各单项产品乃至不同施工环节之间的协同，来满足这个个性化的指标体系，才能真正实现成本与性能的优化——以最优的成本实现既定的抗裂目标。