魏 鵬
節(jié)約型社會是我國發(fā)展的主要方向之一,為了減少能耗,需要選擇節(jié)能建筑技術(shù)。外墻外保溫系統(tǒng)在建筑節(jié)能方面具有明顯優(yōu)勢,選擇合適的外墻材料能夠提升墻體和樓板的保溫隔熱效果,減少建筑能耗。但是在施工過程中,外墻外保溫系統(tǒng)依然存在一些問題,如耐久性較差、使用壽命短、抗火災能力差、墻面脫落及裂縫等,其中最為常見的是裂縫問題,如果不及時處理,裂縫會進一步發(fā)展,不但對建筑外觀產(chǎn)生影響,還會導致建筑壽命縮短。因此,為了保障建筑質(zhì)量,需要對建筑外墻外保溫裂縫進行分析,對其形成規(guī)律和發(fā)生原因進行探究,并確定裂縫種類,形成修復方案,從而改善裂縫問題。
外墻外保溫系統(tǒng)可以滿足墻體保溫節(jié)能的要求。在建筑使用壽命期間,外墻外保溫系統(tǒng)能夠保護建筑外墻,提升建筑防潮性能、保溫性能、防水性能和氣密性。常見的外墻外保溫材料包括巖棉板、SPS 和EPS,其施工簡單,用料節(jié)省,保溫性能好,能夠有效減少能耗。該種保溫隔熱材料安裝在室內(nèi),較少受外部條件的影響,對材料防水性能也沒有太高的要求,獲取較為容易。在建筑建設期間,較易出現(xiàn)單獨的施工面,為此可靈活開展作業(yè)活動,有助于施工效率的管控,特別是在高層建設過程中,優(yōu)勢十分顯著。
2.1 裂縫類型
所謂裂縫,指的是產(chǎn)生在固體物體上的某種不連貫的縫隙。以肉眼能夠看見為依據(jù)可分成兩種,第一種是寬度在0.05 mm 以下的裂縫,叫做微觀裂縫;第二種是寬度在0.05 mm 以上的裂縫,叫做宏觀裂縫。第一種裂縫若未及時治理,會發(fā)展為第二種裂縫。建筑主體架構(gòu)最外層是外墻保溫系統(tǒng),出現(xiàn)開裂情況不會對建筑安全產(chǎn)生不良影響,然而會導致保溫功能減弱,嚴重時會出現(xiàn)水分子滲透現(xiàn)象,因此出現(xiàn)裂縫應及時采取相關措施,不能任其長期存在。
第一,外墻外保溫裂縫會影響墻體的保溫隔熱性能,建筑外墻能耗增加,無法達到節(jié)能的目標,造成嚴重的資源浪費。第二,外墻外保溫裂縫容易引發(fā)墻體滲漏,雨水或上層污水進入墻體,引發(fā)墻體發(fā)霉長毛,嚴重影響墻體和基層的黏結(jié)性能。如果未能及時補救,將會引發(fā)外墻外保溫材料脫落,使墻體成為危墻,也會影響外墻外保溫系統(tǒng)的使用年限。第三,外墻外保溫系統(tǒng)裂縫會影響外墻美觀,如果外墻外保溫系統(tǒng)裂縫未能及時修復,還會影響城市形象。
唐山市鷺港小區(qū)住宅樓工程位于城區(qū),交通便利。規(guī)劃用地面積859 200 m2,建筑面積572 800 m2。建筑所在地區(qū)屬于大陸性季風氣候,四季分明,夏季和冬季溫差較大。建筑建成于2008 年,對建筑結(jié)構(gòu)的分析研究可知,外墻和樓板是建筑能耗的主要部分。該建筑原為普通空心磚結(jié)構(gòu),保溫較差,從2017 年開始選擇XPS 板作為外墻外保溫系統(tǒng)。
4.1.1 保溫材料的影響
(1)膨脹聚苯板。將這種材料應用到建筑外墻保溫系統(tǒng),要求其密度高于18 kg/m3,并且不超過22 kg/m3,同時尺寸穩(wěn)定性不可超過0.3%。一般而言,聚苯板密度較小,變形率高,抗沖擊性弱,為此將其運用到外墻保溫系統(tǒng),產(chǎn)生開裂問題的可能性很高。因此,聚苯板在使用前應進行充分陳化,常規(guī)條件下,膨脹聚苯板應陳化42 d,或是在60 ℃的蒸汽中陳化5 d[1]。
(2)擠塑聚苯板。和膨脹聚苯板相比,擠塑聚苯板強度略強,同時吸水率不高,導熱性能弱,有助于保持溫度,因此被大范圍運用。然而國內(nèi)當前對這種材料各項指標的探究不夠深入,實踐應用實踐也不豐富,很多應用該材料的建筑外墻保溫系統(tǒng)產(chǎn)生了開裂現(xiàn)象,為此將來需對擠塑聚苯板進行進一步探究。
作為建筑功能完整實現(xiàn)的重要前提,建筑防水向來受到業(yè)界的重點關注。窗戶、磚墻之間的縫隙、廚衛(wèi)間等屬于傳統(tǒng)建筑容易出現(xiàn)滲漏的部位,但采用PC構(gòu)件、灌漿連接(或節(jié)點現(xiàn)澆)工藝的預制裝配式建筑卻基本不會在這類部位出現(xiàn)滲漏,其滲漏一般源于外墻存在的大量拼接縫,這使得預制裝配式建筑外墻防水密封向來受到業(yè)界的重點關注。空腔防水、材料防水屬于最為常見的兩種預制裝配式建筑外墻防水密封方法,前者采用現(xiàn)澆混凝土或密封條形成二次密封,后者則通過嵌填密封材料處理接縫迎水面。但受到多方面因素影響,空腔防水很容易因空腔堵塞或墻板精度偏差而失效,密封膠存在的不足也會直接影響接縫迎水面處理效果[1]。
4.1.2 黏結(jié)性材料的影響
黏結(jié)性材料的作用是將建筑主體結(jié)構(gòu)與保溫板相連,若其性能不達標,則易導致建筑外墻保溫系統(tǒng)出現(xiàn)開裂問題。該類材料配套性能低劣,若和保溫系統(tǒng)其他材料無法有效協(xié)同,則易使面層出現(xiàn)裂縫[2]。
4.1.3 防護層材料的影響
抹灰砂漿層與增強材料一同構(gòu)成外墻保溫系統(tǒng)的保護層,保護層質(zhì)量的優(yōu)劣對于面層是否出現(xiàn)裂縫有重要影響。彈性突出的保溫材料可以將外墻外保溫系統(tǒng)的應力及時地釋放,從而減小對表層材料的損壞。可以通過科學的技術(shù)方法提升防護層性能,使其抗裂能力大幅優(yōu)化。
4.1.4 飾面面層材料的影響
(1)涂料飾面面層材料。好的涂料飾面面層材料防水性能顯著,韌性較強,使用的膩子伴隨溫度變化進行自我調(diào)整的水平低下,產(chǎn)生面層產(chǎn)生開裂問題;若涂料飾面層運用的膩子不具有較強的耐水性,在降水浸濕后,較易使面層開裂;涂料飾面層的涂料具有不具有優(yōu)良的持久性,建筑建設完工一段時期后,會在外界要素的作用下面層開裂。
(2)外墻磚飾面材料。在建筑外墻最外層采用外墻磚作為飾面層時,面磚通常吸水性強,冬季溫度低的情況下較易膨脹,致使飾面層產(chǎn)生開裂問題;在抗裂防護層上運用玻纖網(wǎng)可以使提升材料性能,但如果安裝部位不合適,抗裂防護層和飾面層無法有效貼合,也會造成飾面層裂開。
我國外墻外保溫技術(shù)出現(xiàn)時間晚,系統(tǒng)性探究還不夠深入,抗裂構(gòu)造設計體系有待健全,導致外墻外保溫面層產(chǎn)生開裂問題。外墻外保溫系統(tǒng)可以減小溫度差對主體架構(gòu)產(chǎn)生的不良影響,降低形變程度,避免部分位置出現(xiàn)熱橋,增長主體架構(gòu)的使用時間,若構(gòu)造處置不恰當,某些部位依然會出現(xiàn)熱橋現(xiàn)象[3]。
建筑外墻外保溫系統(tǒng)處于外墻的最外層,外界要素比如降水、刮風、地震力等會對保溫系統(tǒng)產(chǎn)生較大影響,為此與內(nèi)保溫系統(tǒng)相較而言,需要對外保溫系統(tǒng)有較高的要求。外保溫面層具有設計所規(guī)定的厚度,而熱阻比是保溫材料的基本性質(zhì)。在環(huán)境溫度發(fā)生變動、太陽輻射條件下,和沒有保溫層的建筑比較,有保溫層的溫度變動十分顯著,最高差30 倍左右,此時需要對保溫層墻面運用耐候性突出的面層,另外該材料還應具備強大的抗變形性能,避免裂縫的出現(xiàn)。如果建筑架構(gòu)運用了不合適的面層,極易造成墻面開裂。
立足于保溫系統(tǒng)層面,每層的溫度都不同,特別是最外面的一層,因為處于自然環(huán)境下,溫度的變動面臨很大未知數(shù),此時較易出現(xiàn)層間變形。為此,相鄰層材料形狀變化近似特別關鍵,里面一層材料的形狀改變程度應該逐層弱于外面層,確保變形的平穩(wěn)過渡;此外,應當保證不同層材料間不出現(xiàn)化學現(xiàn)象,確保相鄰材料兼容;涂料層材料也應該和保溫材料相協(xié)調(diào),避免抹灰層厚度不夠,液體涂料滲到里面,影響保溫材料性能。
使用“抗放結(jié)合”的方式,即提升材料延展性能與抗變形性能?!翱埂笔窃鰪娍估?,提升抗裂能力,盡可能多地吸收形狀改變能量,從而避免開裂。這種方式無論對于材料密度、剛性還是彈性均有較高要求,可以保證變形應力不釋放;“放”是準許材料形狀發(fā)生變化、引導材料形狀發(fā)生變化、制約材料形狀發(fā)生變化的方式達成變形應力釋放的目標。這種方式對材料柔性、抗變形性能有很高要求,以疏導的方式制約形狀改變的程度,可以降低項目開裂的可能性[4]。涂層與保溫材料應當保持協(xié)調(diào),抹灰層要厚度合適,涂料滲進抹灰層腐蝕保溫材料。
溫度短時間快速變化會引起溫差的產(chǎn)生,這種情況下保溫層表面會出現(xiàn)大量的熱應力,保溫層內(nèi)部形狀改變幅度弱于外層,巨大溫差會誘發(fā)開裂現(xiàn)象。為此保溫性應當依據(jù)材料的彈性變形水平進行臨近層材料的搭配,逐步過渡,從而將應力逐漸釋放,這是柔性釋放應力的基礎原理。依據(jù)該原理,在選取保溫材料時,應充分考量臨近層的制約與反制約性能,對材料的彈性模量進行科學調(diào)節(jié);構(gòu)成保溫層的材料應當有恰當程度的柔性,保證材料在形狀改變后將應力全部釋放,在通過多次變形后不會由于疲勞毀壞出現(xiàn)開裂問題;對于剛性面層材料,應當設立柔性隔離縫,且在中心部位添加柔性膠,利于應力放出;部分變形層變形水平有明顯差別,應當設立過渡層,以便放出柔性應力。在黏面磚施工過程中,柔性膩子層、柔性黏接砂漿等均是普遍運用的過渡層[5]。
針對施工誘發(fā)的開裂問題,應當增強施工管控,全面依照有關標準施工,保證外墻外保溫施工質(zhì)量。
(1)在施工之前,先將墻面灰清除干凈,墻面不可留存脫模機與混凝土殘渣等物質(zhì),為有效控制施工平整水平與垂直水平,可采用掛水平線和垂直線的方法。平整垂直度偏差不可超過20 mm,若超過該數(shù)值,應當對墻面實施補平操作。細微偏差可采用調(diào)整保溫板厚度、調(diào)節(jié)黏接層厚度的方式糾正,然而需確保保溫成效符合設計標準,保溫層厚度應當與設計標準一致。
(2)對錨固件和加強鋼絲網(wǎng)進行安裝,間隔距離為40 cm 的梅花形設立錨固點,錨固件設立標準是6 ~8 個/m??墒褂枚啼摻罨蝈^栓實現(xiàn)固定,短鋼筋的深度應當在5 cm 以上,增強鋼絲網(wǎng)敷設應當優(yōu)先開裂可能性高的位置,確保不存在偏差后再進行大面積敷設。鋼絲網(wǎng)一定要和短鋼筋、錨栓牢固連接,應當依照施工計劃所確定的標準連接與固定。需注意的是不可在距離陰陽角25 cm的地方進行搭接。這是由于該項目門窗洞口側(cè)面不進行保溫作業(yè),為此鋼絲網(wǎng)僅鋪設至洞口位置。雙層加強網(wǎng)應以厚度較小的尼龍隔片分離,確保2 層鋼筋網(wǎng)間隔在5 mm 以上即可。
(3)聚合物砂漿抹灰作業(yè)之前,先查看墻體加強鋼絲網(wǎng)鋪設狀況,確保不存在漏鋪問題,鋼絲網(wǎng)鋪設一定要牢固,搭接位置一定要精確,搭接寬度一定要達到標準。保證不存在問題后進行抹灰作業(yè),表層抗裂砂漿保護層以2 遍成活,首遍抹灰應當把砂漿以較大的力度壓進鋼絲網(wǎng)內(nèi)部且保證和下層密切貼合,找平以后,再次進行抹灰作業(yè),終凝以前再次抹面,避免由于干縮而出現(xiàn)裂紋。2次間隔應當不超過4 h,防止空鼓問題產(chǎn)生。抹灰過程中力道要恰當,確保鋼絲網(wǎng)處于正確位置,抹灰需勻稱,同時保持表面平整。抹灰層的表面平整度偏差不可超過3 mm,豎面垂直度偏差不可超過5 mm。若產(chǎn)生鋼絲網(wǎng)與聚苯板緊貼的情況,在作業(yè)過程中應當在鋼絲網(wǎng)背面添加墊塊,可使用塑料性質(zhì)的墊塊;若鋼絲網(wǎng)部分位置出現(xiàn)凸起,以鉛絲處理,表面平整度達標后再抹灰。
外墻外保溫系統(tǒng)在節(jié)能降耗方面有顯著優(yōu)勢,因此普遍運用于建筑架構(gòu)中。和其他保溫系統(tǒng)比較,保溫隔熱效果優(yōu)良,且不占用建筑面積,具有廣泛的應用前景。但是裂縫會影響其保溫隔熱效果,還會影響外墻使用安全和使用壽命。
通過研究可知,引發(fā)外墻外保溫系統(tǒng)裂縫的主要原因包括材料原因、設計施工原因、施工原因等。對外墻外保溫系統(tǒng)裂縫的研究得出下述結(jié)果。
(1)構(gòu)造不科學、材料本身屬性與搭配不科學、施工工藝、所在地區(qū)環(huán)境要素的影響等均或許導致外墻外保溫系統(tǒng)開裂。
(2)針對外墻外保溫裂縫問題,需要增強構(gòu)造設計,確保柔性釋放應力,采用“抗放結(jié)合”的方法,確保鄰層材料變形相近。
(3)為了減少裂縫風險,需要嚴格制定外墻外保溫系統(tǒng)設計,加強材料控制,按照規(guī)范施工,加強質(zhì)量管理。從當前外墻外保溫系統(tǒng)來看,其標準和規(guī)范還存在許多不完善的地方,因此需要進一步加強外墻外保溫系統(tǒng)的研究,以推動建筑工程發(fā)展。