建筑外墙外保温系统的防水性与透气性问题及其耐久性评价

陈建平

（银川市建设工程综合检测站，宁夏 银川 750001）

0 引言

建筑外墙外保温系统的组成部分与整个系统结构都应该在系统的预期寿命内达到所期望的指定性能。在正常的条件下，外墙外保温系统要抵抗由气候、环境污染、昆虫、真菌等带来的老化影响。所有的材料都应该与其他相互接触的建筑材料有良好的协调性，不协调将会导致提前破坏。

1 建筑外墙外保温系统的防水性、透气性分析

众所周知，水分子在自然界是以水、水蒸气、冰三种形态存在的。在一定的条件下，水分子在这三种形态之间不断变化。水分子以三种形态在建筑外墙外保温系统内部不断运动产生了一系列的外墙外保温系统耐久性问题。

当水分子从建筑外墙外保温系统面层裂缝渗入到保温层时，会导致保温材料的保温性能下降，甚至完全丧失保温性能。

在冬季，渗入到保温层内部的水结成冰，产生液态向固态的转变，体积会膨胀而产生冻胀力，导致或加剧了外墙外保温系统裂缝的发生和发展，使得整个外墙外保温系统进入一个灾难性的恶性循环。

水分子渗入到外墙外保温系统内部时，会对系统中的加强网进行腐蚀，这对于保温系统的影响是非常严重的。对于涂料饰面的保温系统，渗入的水会溶解水泥砂浆中的钙、镁离子形成碱性溶液，降低了耐碱玻璃纤维网格布的抗拉强度；对于瓷砖饰面的保温系统，水会溶解空气中有侵蚀性的气体，如CO2、SO2、SO3等，使热镀锌钢丝网锈蚀。同时，水的迁徙及蒸发过程中会结晶出氢氧化钙，使装饰层表面产生泛碱现象。

建筑外墙外保温系统主要是由保温层和防护层组成(包含装饰系统)，对于防水性而言，要求该系统能够抵御外界液态水的侵入。对于透气性而言则要求室内外水蒸气分压力差导致的水蒸气迁徙能够正常进行。

1.1 建筑外墙外保温系统的防水性

建筑外墙外保温系统的防水性主要考虑材料的吸水性能，一般用材料的吸水系数来表示。在吸水达到饱和前，材料的吸水量和时间的平方根成正比，达饱和后，就维持一定的吸水量不变。材料的孔隙率、孔径和表面张力是影响吸水系数的主要因素，它们的不同，导致了各种材料的吸水系数不同。计算公式如下：

式中：Q 为吸水量，kg/m2；W 为吸水系数，kg/m2h0.5)；t为吸水时间，h。

1.2 建筑外墙外保温系统的透气性

建筑外墙外保温系统的透气性一般以材料的等效静止空气层厚度(或材料的湿流密度)来描述。计算公式如下：

式中：sd为等效静止空气层厚度，m；μ为扩散阻力系数；s为防护层和饰面层厚度，m。

1.3 建筑外墙外保温系统吸水性和透气性分析

建筑外墙外保温系统的构造从内向外依次为：结构外墙)保温层)保温防护层)装饰层。

（1）从材料的吸水率的指标上来分析，主要是阻止液态水渗入保温系统内部，这就要求面层材料的吸水率要比内部材料的吸水率低。

（2）从材料的透气性指标上来分析，较理想的保温系统构造设置应从内至外，材料的透气性应越来越好，这样，水蒸气就能够有一个顺畅的迁徙路线，不会在墙体及保温层内部形成冷凝水。同时从干燥过程来分析，也是有利于水蒸气排出的。

（3）外墙外保温系统要想解决水蒸气冷凝问题，就要使整个系统每一种材料的透气性指标能够相互匹配，越靠近外侧透气性能越好；对于防止液态水渗入，就要使面层装饰材料的防水性能高，吸水率低。

2 建筑外墙外保温系统耐久性评价

2.1 评价的意义和目的

我国自1997年开始强制实行建筑节能措施以来，建筑外墙外保温技术由于综合性能突出，而在建筑外墙保温市场上被广泛应用。在《中国节能技术政策大纲》中也明确指出，重点推广外保温墙体，到目前为止，国内己经存在十几种建筑外墙外保温体系，几十种外墙外保温工艺。但目前国内的建筑外墙外保温技术还只是停留在实践应用阶段，系统的理论研究不够，导致现有的建筑外墙外保温系统的标准规范还不够完善，覆盖面也不宽。现在有必要从理论上对建筑外墙外保温技术进行总结和研究。

在目前我国现行标准规范中，有关建筑外墙外保温系统材料性能指标的设定，还没有充足的理论和实验数据支撑。经过十多年的实际应用，设计、施工、材料供应、用户等多方都反应许多材料性能指标的规定不尽合理，因此很有必要深入研究系统材料的各种性能指标，建立建筑外墙外保温系统耐久性评价方法，对建筑外墙外保温系统耐久性等级进行划分。这样，才能规范我国外墙外保温市场，禁止不合格的建筑外墙外保温系统进入建筑保温市场，有利于我国外墙外保温行业的健康发展。

评价目的：

（1）提出建筑外墙外保温系统组成材料性能分析方法。

（2）建立建筑外墙外保温系统组成材料的性能参数及相应指标。

（3）建立建筑外墙外保温系统耐久性评价方法。

（4）确定建筑外墙外保温系统耐久性分级标准。

2.2 评价的思路

根据评价目的，制定合理的评价方法。具体思路是：从耐候性试验、数值理论计算、保温及配套材料检测和微观研究三个方面，研究建筑外墙外保温系统的系统构造和材料性能指标；研究温度应力对建筑外墙保温系统抗裂性能的影响，建立建筑外墙外保温系统温度场和温度应力的计算模型，然后根据计算模型进行计算分析，并把计算结果与相应耐候性试验数据进行对比分析，研究保温系统各种材料的粘结强度、导热系数、弹性模量、线膨胀系数、压折比等性能指标与保温系统耐久性的相关性；确定建筑外墙外保温系统构造做法和相应材料的各种参数，为建筑外墙外保温行业标准的编制提供依据；提出合理可行的耐久性等级划分标准，对建筑外墙外保温系统的耐久性进行评价。评价基本内容包括以下方面：

2.2.1 建筑外墙外保温系统各种材料的性能检测和微观研究

基于模型试验对建筑外墙外保温系统各种组成材料的各种性能指标进行检测，确定与试验具有相关性的材料指标，并利用微观试验来观测建筑外墙外保温系统经过试验后各种组成材料内部的微观变化，从宏观和细观两个方面对比研究材料性能变化的原因，指导建筑外墙外保温系统材料的开发。

2.2.2 建筑外墙外保温系统在模型试验条件下功能层温度场和温度应力的分析

根据有限元原理，采用合适的计算软件，建立建筑外墙外保温系统温度场和温度应力数值分析模型，来模拟大型不同温度条件下的温度场和温度应力，验证理论计算的结果。不断调整，最后总结出成熟的计算理论，再用此理论来计算设计建筑外墙外保温系统的构造和材料参数，并通过模型试验来验证理论设计体系的耐久性。

2.2.3 外墙外保温系统耐久性评价研究

在模型试验和系统材料的性能测试和微观试验研究的基础上，提出合理的建筑外墙外保温系统耐久性的等级划分标准，对建筑外墙外保温系统的耐久性进行评价。

3 结束语

总之，在建筑中外围护结构的热损耗较大，而且外围护结构中墙体又占了很大份额，所以建筑墙体改革与墙体节能技术的发展是建筑节能技术的一个最重要的环节，发展外墙保温技术及节能材料则是建筑节能的主要实现方式。

［1］赵士怀.我国夏热冬暖地区和夏热冬冷地区建筑节能的差异性分析[J].福建建设科技，2009(03).

［2］赵济生，王昌明，生志勇，等.夏热冬冷地区外墙内保温技术的应用[J].施工技术，2009(05).

［3］刘肖斌.夏热冬冷地区外墙外保温体系的建筑节能应用思考[J].建筑节能，2009(04).