膨脹聚苯板外保溫系統(tǒng)耐侯性能的研究
膨脹聚苯板外墻外保溫系統(tǒng)是我國(guó)近年來(lái)普遍采用的外墻外保溫形式之一。特別是原建設(shè)部頒布JG149-2003 《膨脹聚苯板薄抹灰外墻外保溫系統(tǒng)》行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)之后，采用此類保溫技術(shù)的節(jié)能建筑越來(lái)越多, 從東北、西北、華北的嚴(yán)寒和寒冷地區(qū)很快發(fā)展到夏熱冬冷地區(qū)、夏熱冬暖地區(qū)以及炎熱地區(qū)。節(jié)能建筑市場(chǎng)的巨大需求刺激了保溫節(jié)能材料生產(chǎn)企業(yè)的發(fā)展。由于生產(chǎn)企業(yè)規(guī)模、技術(shù)等有很大差別，導(dǎo)致保溫市場(chǎng)良莠不齊。本文擬在試驗(yàn)的基礎(chǔ)上對(duì)聚苯板外墻外保溫系統(tǒng)的耐久性和保溫性能進(jìn)行研究和分析，通過(guò)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行耐侯性試驗(yàn)、穩(wěn)態(tài)熱傳遞性試驗(yàn)，對(duì)影響外墻外保溫系統(tǒng)的保溫性能、力學(xué)性能的因素進(jìn)行探討。
試驗(yàn)設(shè)備、材料和試驗(yàn)方法
主要試驗(yàn)設(shè)備。需要用外墻外保溫系統(tǒng)耐候性試驗(yàn)箱和測(cè)量傳熱系數(shù)用的熱箱。
主要試驗(yàn)材料。黏結(jié)砂漿、罩面砂漿(薄抹灰、厚抹灰)、耐堿玻璃纖維網(wǎng)格布（160g/㎡、145g/㎡），熱鍍鋅鋼絲網(wǎng)，聚苯板（18kg/m3、20kg/m3、22kg/m3），擠塑板（X300）,瓷磚（145mm×45mm×6mm，灰、白色），瓷磚填縫劑，瓷磚黏結(jié)劑。
試驗(yàn)方法。耐候性試驗(yàn)依據(jù)J《膨脹聚苯板薄抹灰外墻外保溫系統(tǒng)》G 149-2003和《外墻外保溫工程技術(shù)規(guī)程》JGJ 144-2004進(jìn)行。熱穩(wěn)態(tài)試驗(yàn)依據(jù)《建筑構(gòu)件穩(wěn)態(tài)熱傳遞性質(zhì)的測(cè)定標(biāo)定和防護(hù)熱箱法》GB/T 13475-1992進(jìn)行。
討論和分析
耐候性試驗(yàn)。在同樣的環(huán)境條件下，通過(guò)多次耐候性的對(duì)比試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，對(duì)于聚苯板外墻外保溫系統(tǒng)，抹灰層較厚比抹灰層較薄的試件抵抗破壞的性能更好，較薄抹灰層試件飾面層開(kāi)始出現(xiàn)裂紋時(shí)，較厚抹灰層試件飾面層無(wú)裂紋；當(dāng)較薄抹灰層試件飾面層出現(xiàn)較多（大于10條）較大（長(zhǎng)度大于5cm，寬度大于0.2mm）裂紋時(shí)，較厚抹灰層試件只出現(xiàn)少數(shù)（小于5條）細(xì)小（長(zhǎng)度小于5cm，寬度小于0.2mm）裂紋。一般來(lái)說(shuō)，較薄抹灰層試件表面開(kāi)始出現(xiàn)破壞是出現(xiàn)在熱雨循環(huán)第10個(gè)-20個(gè)周期，出現(xiàn)較大的破壞在第40個(gè)周期左右。較厚抹灰層試件表面開(kāi)始出現(xiàn)破壞是在第30個(gè)–40個(gè)周期，不易出現(xiàn)較大破壞。在耐候試驗(yàn)墻上沿橫向方向留罩面砂漿層、柔性膩?zhàn)訉?、涂料層三種面層，各占?jí)w的三分之一面積，通過(guò)耐候性試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，最開(kāi)始出現(xiàn)裂紋的墻面為罩面砂漿面層，之后是柔性膩?zhàn)用鎸?，最后出現(xiàn)裂縫的是涂料層。可以判斷開(kāi)裂起始部位通常為罩面砂漿層，因此對(duì)罩面砂漿的柔韌性要求較高。聚合物的主要作用是提高砂漿整體的柔韌性和黏結(jié)強(qiáng)度，抑制微裂縫的產(chǎn)生，纖維素醚作用是保水，加入適當(dāng)比例的膠粉能顯著提高砂漿的抗裂性能。
施工對(duì)聚苯板外墻外保溫系統(tǒng)的影響也較大。聚苯板的平整度對(duì)表面的開(kāi)裂有很大影響，如果聚苯板表面不平，就需要用罩面砂漿找平，導(dǎo)致保護(hù)層厚度不一致。薄抹灰系統(tǒng)保護(hù)層厚度一般為3mm-5mm，如果較薄，在環(huán)境溫度劇烈變化時(shí)，因?yàn)樯皾{厚度不一致而產(chǎn)生溫度應(yīng)力將會(huì)很大。試驗(yàn)中，當(dāng)聚苯板間縫隙較大（約2mm-4mm）而又未很好填充時(shí)，就會(huì)在飾面層出現(xiàn)沿板縫方向的較長(zhǎng)（大于20cm）較寬（大于0.4mm）裂縫，這種裂縫多貫穿保護(hù)層，使聚苯板失去保護(hù)，在板面積水結(jié)露，導(dǎo)致更大的破壞。因此在涂抹罩面砂漿前，應(yīng)將板面打磨平整。板間縫隙較大還可能在抹面時(shí)罩面砂漿容易進(jìn)入板縫，雖然不一定形成熱橋，但因?yàn)榫郾桨搴蜕皾{的線膨脹系數(shù)相差較大，很容易因?yàn)闇囟葢?yīng)力產(chǎn)生破壞。
聚苯板的存放時(shí)間又是一個(gè)引起保溫系統(tǒng)保護(hù)層破壞的因素，新切割的聚苯板由于其中殘留的發(fā)泡劑向外擴(kuò)散而導(dǎo)致其尺寸不斷變化，大約150天后才能達(dá)到收縮極限，一般工程應(yīng)使用自然儲(chǔ)存達(dá)6周或60℃蒸養(yǎng)達(dá)5小時(shí)的板材，以減少聚苯板收縮對(duì)保護(hù)層的破壞。試驗(yàn)結(jié)果顯示，使用儲(chǔ)存期只有3天的聚苯板時(shí)，在保護(hù)層上沿板縫方向出現(xiàn)較長(zhǎng)（大于1米）較寬（大于0.5毫米）裂縫，而使用儲(chǔ)存期90天的聚苯板保護(hù)層上未出現(xiàn)較長(zhǎng)的裂縫。
耐堿玻纖網(wǎng)格布是控制保護(hù)層裂縫的重要因素，判定的主要指標(biāo)是抗拉強(qiáng)度和耐堿強(qiáng)度保持率。現(xiàn)在市場(chǎng)上的耐堿玻纖網(wǎng)格布質(zhì)量差異很大，使用耐堿差的網(wǎng)格布的試件在試驗(yàn)結(jié)束后，進(jìn)行拉拔試驗(yàn)時(shí)很多在網(wǎng)格布層破壞；使用耐堿差的網(wǎng)格布的試件進(jìn)行拉拔試驗(yàn)時(shí)受到的破壞基本在砂漿層。
有些薄抹灰系統(tǒng)貼磚工程，在罩面砂漿層加雙重網(wǎng)格布，這種做法要求砂漿抹得較厚，因一般的罩面砂漿較難抹厚，造成黏結(jié)力不夠，所以曾出過(guò)一些工程事故。為此，一些省、市明令禁止在高層建筑物上采取薄抹灰系統(tǒng)貼瓷磚的做法。通過(guò)對(duì)比測(cè)試，使用145g/㎡的標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)布，試件面積為60cm×40cm，經(jīng)過(guò)80個(gè)熱雨循環(huán)和5個(gè)熱冷循環(huán)后測(cè)試?yán)螐?qiáng)度，所有循環(huán)完成后，在瓷磚填縫劑表面有較多裂縫，沒(méi)有能達(dá)到0.4MPa的試件。分析原因可能與水分穿過(guò)保護(hù)層，使未水化水泥繼續(xù)水化導(dǎo)致堿度提高，造成玻纖網(wǎng)格布的腐蝕有關(guān)。
傳熱系數(shù)檢測(cè)。在進(jìn)行耐候性試驗(yàn)后測(cè)試保溫墻體的傳熱系數(shù)。試驗(yàn)方法采用防護(hù)熱箱法，按照北京地區(qū)節(jié)能65%的標(biāo)準(zhǔn)制作的試件（平面尺寸為3.5m×2.5m），EPS厚度為70mm，混凝土結(jié)構(gòu)墻體厚度為120mm。同一面試件連續(xù)3次的傳熱系數(shù)測(cè)試結(jié)果為0.596W/㎡·K、0.585 W/㎡·K、0.600 W/㎡·K，平均結(jié)果為0.594 W/㎡·K，低于北京地區(qū)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的0.60 W/㎡·K，證明了即使經(jīng)過(guò)耐候性試驗(yàn)，聚苯板外保溫系統(tǒng)的保溫性能仍能滿足標(biāo)準(zhǔn)要求?，F(xiàn)行耐候性系統(tǒng)測(cè)試方法是依據(jù)歐洲標(biāo)準(zhǔn)長(zhǎng)期實(shí)際測(cè)試與實(shí)驗(yàn)室測(cè)試對(duì)比而規(guī)定的，雖然與中國(guó)各地區(qū)的氣候存在差異，但耐候性測(cè)試試驗(yàn)對(duì)系統(tǒng)長(zhǎng)期耐久性還是有很大的參考價(jià)值。從上面的數(shù)據(jù)可以大致估計(jì)，聚苯板外保溫系統(tǒng)在20年后，應(yīng)能保留較大部分的保溫性能。
結(jié)語(yǔ)
在國(guó)家大力推廣65%節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)的時(shí)候，本著對(duì)用戶負(fù)責(zé)的態(tài)度，各生產(chǎn)和施工單位應(yīng)嚴(yán)把質(zhì)量關(guān)，控制好產(chǎn)品和施工的質(zhì)量。耐候性試驗(yàn)是檢測(cè)外保溫系統(tǒng)耐久性能的重要手段，各外保溫廠家的材料都應(yīng)進(jìn)行耐候性檢測(cè)以保障其性能符合行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的要求。
（中國(guó)混凝土與水泥制品網(wǎng) 轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明出處）
試驗(yàn)設(shè)備、材料和試驗(yàn)方法
主要試驗(yàn)設(shè)備。需要用外墻外保溫系統(tǒng)耐候性試驗(yàn)箱和測(cè)量傳熱系數(shù)用的熱箱。
主要試驗(yàn)材料。黏結(jié)砂漿、罩面砂漿(薄抹灰、厚抹灰)、耐堿玻璃纖維網(wǎng)格布（160g/㎡、145g/㎡），熱鍍鋅鋼絲網(wǎng)，聚苯板（18kg/m3、20kg/m3、22kg/m3），擠塑板（X300）,瓷磚（145mm×45mm×6mm，灰、白色），瓷磚填縫劑，瓷磚黏結(jié)劑。
試驗(yàn)方法。耐候性試驗(yàn)依據(jù)J《膨脹聚苯板薄抹灰外墻外保溫系統(tǒng)》G 149-2003和《外墻外保溫工程技術(shù)規(guī)程》JGJ 144-2004進(jìn)行。熱穩(wěn)態(tài)試驗(yàn)依據(jù)《建筑構(gòu)件穩(wěn)態(tài)熱傳遞性質(zhì)的測(cè)定標(biāo)定和防護(hù)熱箱法》GB/T 13475-1992進(jìn)行。
討論和分析
耐候性試驗(yàn)。在同樣的環(huán)境條件下，通過(guò)多次耐候性的對(duì)比試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，對(duì)于聚苯板外墻外保溫系統(tǒng)，抹灰層較厚比抹灰層較薄的試件抵抗破壞的性能更好，較薄抹灰層試件飾面層開(kāi)始出現(xiàn)裂紋時(shí)，較厚抹灰層試件飾面層無(wú)裂紋；當(dāng)較薄抹灰層試件飾面層出現(xiàn)較多（大于10條）較大（長(zhǎng)度大于5cm，寬度大于0.2mm）裂紋時(shí)，較厚抹灰層試件只出現(xiàn)少數(shù)（小于5條）細(xì)小（長(zhǎng)度小于5cm，寬度小于0.2mm）裂紋。一般來(lái)說(shuō)，較薄抹灰層試件表面開(kāi)始出現(xiàn)破壞是出現(xiàn)在熱雨循環(huán)第10個(gè)-20個(gè)周期，出現(xiàn)較大的破壞在第40個(gè)周期左右。較厚抹灰層試件表面開(kāi)始出現(xiàn)破壞是在第30個(gè)–40個(gè)周期，不易出現(xiàn)較大破壞。在耐候試驗(yàn)墻上沿橫向方向留罩面砂漿層、柔性膩?zhàn)訉?、涂料層三種面層，各占?jí)w的三分之一面積，通過(guò)耐候性試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，最開(kāi)始出現(xiàn)裂紋的墻面為罩面砂漿面層，之后是柔性膩?zhàn)用鎸?，最后出現(xiàn)裂縫的是涂料層。可以判斷開(kāi)裂起始部位通常為罩面砂漿層，因此對(duì)罩面砂漿的柔韌性要求較高。聚合物的主要作用是提高砂漿整體的柔韌性和黏結(jié)強(qiáng)度，抑制微裂縫的產(chǎn)生，纖維素醚作用是保水，加入適當(dāng)比例的膠粉能顯著提高砂漿的抗裂性能。
施工對(duì)聚苯板外墻外保溫系統(tǒng)的影響也較大。聚苯板的平整度對(duì)表面的開(kāi)裂有很大影響，如果聚苯板表面不平，就需要用罩面砂漿找平，導(dǎo)致保護(hù)層厚度不一致。薄抹灰系統(tǒng)保護(hù)層厚度一般為3mm-5mm，如果較薄，在環(huán)境溫度劇烈變化時(shí)，因?yàn)樯皾{厚度不一致而產(chǎn)生溫度應(yīng)力將會(huì)很大。試驗(yàn)中，當(dāng)聚苯板間縫隙較大（約2mm-4mm）而又未很好填充時(shí)，就會(huì)在飾面層出現(xiàn)沿板縫方向的較長(zhǎng)（大于20cm）較寬（大于0.4mm）裂縫，這種裂縫多貫穿保護(hù)層，使聚苯板失去保護(hù)，在板面積水結(jié)露，導(dǎo)致更大的破壞。因此在涂抹罩面砂漿前，應(yīng)將板面打磨平整。板間縫隙較大還可能在抹面時(shí)罩面砂漿容易進(jìn)入板縫，雖然不一定形成熱橋，但因?yàn)榫郾桨搴蜕皾{的線膨脹系數(shù)相差較大，很容易因?yàn)闇囟葢?yīng)力產(chǎn)生破壞。
聚苯板的存放時(shí)間又是一個(gè)引起保溫系統(tǒng)保護(hù)層破壞的因素，新切割的聚苯板由于其中殘留的發(fā)泡劑向外擴(kuò)散而導(dǎo)致其尺寸不斷變化，大約150天后才能達(dá)到收縮極限，一般工程應(yīng)使用自然儲(chǔ)存達(dá)6周或60℃蒸養(yǎng)達(dá)5小時(shí)的板材，以減少聚苯板收縮對(duì)保護(hù)層的破壞。試驗(yàn)結(jié)果顯示，使用儲(chǔ)存期只有3天的聚苯板時(shí)，在保護(hù)層上沿板縫方向出現(xiàn)較長(zhǎng)（大于1米）較寬（大于0.5毫米）裂縫，而使用儲(chǔ)存期90天的聚苯板保護(hù)層上未出現(xiàn)較長(zhǎng)的裂縫。
耐堿玻纖網(wǎng)格布是控制保護(hù)層裂縫的重要因素，判定的主要指標(biāo)是抗拉強(qiáng)度和耐堿強(qiáng)度保持率。現(xiàn)在市場(chǎng)上的耐堿玻纖網(wǎng)格布質(zhì)量差異很大，使用耐堿差的網(wǎng)格布的試件在試驗(yàn)結(jié)束后，進(jìn)行拉拔試驗(yàn)時(shí)很多在網(wǎng)格布層破壞；使用耐堿差的網(wǎng)格布的試件進(jìn)行拉拔試驗(yàn)時(shí)受到的破壞基本在砂漿層。
有些薄抹灰系統(tǒng)貼磚工程，在罩面砂漿層加雙重網(wǎng)格布，這種做法要求砂漿抹得較厚，因一般的罩面砂漿較難抹厚，造成黏結(jié)力不夠，所以曾出過(guò)一些工程事故。為此，一些省、市明令禁止在高層建筑物上采取薄抹灰系統(tǒng)貼瓷磚的做法。通過(guò)對(duì)比測(cè)試，使用145g/㎡的標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)布，試件面積為60cm×40cm，經(jīng)過(guò)80個(gè)熱雨循環(huán)和5個(gè)熱冷循環(huán)后測(cè)試?yán)螐?qiáng)度，所有循環(huán)完成后，在瓷磚填縫劑表面有較多裂縫，沒(méi)有能達(dá)到0.4MPa的試件。分析原因可能與水分穿過(guò)保護(hù)層，使未水化水泥繼續(xù)水化導(dǎo)致堿度提高，造成玻纖網(wǎng)格布的腐蝕有關(guān)。
傳熱系數(shù)檢測(cè)。在進(jìn)行耐候性試驗(yàn)后測(cè)試保溫墻體的傳熱系數(shù)。試驗(yàn)方法采用防護(hù)熱箱法，按照北京地區(qū)節(jié)能65%的標(biāo)準(zhǔn)制作的試件（平面尺寸為3.5m×2.5m），EPS厚度為70mm，混凝土結(jié)構(gòu)墻體厚度為120mm。同一面試件連續(xù)3次的傳熱系數(shù)測(cè)試結(jié)果為0.596W/㎡·K、0.585 W/㎡·K、0.600 W/㎡·K，平均結(jié)果為0.594 W/㎡·K，低于北京地區(qū)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的0.60 W/㎡·K，證明了即使經(jīng)過(guò)耐候性試驗(yàn)，聚苯板外保溫系統(tǒng)的保溫性能仍能滿足標(biāo)準(zhǔn)要求?，F(xiàn)行耐候性系統(tǒng)測(cè)試方法是依據(jù)歐洲標(biāo)準(zhǔn)長(zhǎng)期實(shí)際測(cè)試與實(shí)驗(yàn)室測(cè)試對(duì)比而規(guī)定的，雖然與中國(guó)各地區(qū)的氣候存在差異，但耐候性測(cè)試試驗(yàn)對(duì)系統(tǒng)長(zhǎng)期耐久性還是有很大的參考價(jià)值。從上面的數(shù)據(jù)可以大致估計(jì)，聚苯板外保溫系統(tǒng)在20年后，應(yīng)能保留較大部分的保溫性能。
結(jié)語(yǔ)
在國(guó)家大力推廣65%節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)的時(shí)候，本著對(duì)用戶負(fù)責(zé)的態(tài)度，各生產(chǎn)和施工單位應(yīng)嚴(yán)把質(zhì)量關(guān)，控制好產(chǎn)品和施工的質(zhì)量。耐候性試驗(yàn)是檢測(cè)外保溫系統(tǒng)耐久性能的重要手段，各外保溫廠家的材料都應(yīng)進(jìn)行耐候性檢測(cè)以保障其性能符合行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的要求。
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