外墻外保溫系統(tǒng)對(duì)飾面層的要求及軟瓷磚的技術(shù)性能分析

目前，隨著國(guó)家對(duì)墻體節(jié)能的重視和推廣，人們對(duì)墻體保溫隔熱有了一定的認(rèn)識(shí)。然而，很多人卻忽視外墻外保溫系統(tǒng)地“系統(tǒng)性”，甚至認(rèn)為飾面層可以隨意選擇，而完全不考慮飾面層與外保溫系統(tǒng)的“系統(tǒng)性和相互匹配性”。事實(shí)上，飾面層是外保溫系統(tǒng)中不可缺少的一個(gè)功能層。由于外墻外保溫系統(tǒng)中的保溫材料均是密度低、強(qiáng)度差的材料，如膨脹聚苯板、膠粉聚苯顆粒等，這也就要求外墻外保溫體系的外飾面層要適應(yīng)保溫材料的特點(diǎn)，除了應(yīng)達(dá)到一般外墻飾面的要求外，外墻外保溫體系對(duì)飾面層的性能還有附加要求：自重、拒水透氣性、柔韌性、耐候性、耐凍融性等。

   拒水透氣性
建筑物防水功能強(qiáng)否，對(duì)建筑物保溫節(jié)能的效果影響很大，甚至影響到建筑物壽命的長(zhǎng)短。當(dāng)外墻外保溫系統(tǒng)滲水或漏水時(shí)，水就使保溫性能降低，甚至完全喪失。在冬天，滲入的水會(huì)結(jié)冰，體積膨脹9%，從而產(chǎn)生膨脹應(yīng)力，這些會(huì)對(duì)外墻外保溫系統(tǒng)造成災(zāi)難性的破壞。侵蝕性的氣體，如CO2、SO2、SO3 等，也是通過水變?yōu)樗岫鴮?dǎo)致外墻外保溫系統(tǒng)損壞。從國(guó)外近十年的長(zhǎng)期測(cè)試結(jié)果來看，如果外墻安裝了具有良好防水功能的外墻外保溫系統(tǒng)后，其后面的既有結(jié)構(gòu)物可以長(zhǎng)期保持干燥狀態(tài)，混凝土內(nèi)平衡含水率可以降低到80%的臨界濕度以下，此時(shí)混凝土內(nèi)的鋼筋不會(huì)發(fā)生銹蝕，也就是說結(jié)構(gòu)物的耐久性獲得了提高。因此，從防水功能來說，外墻的吸水性應(yīng)越小越好。
另一方面，如果外墻外保溫系統(tǒng)透氣性不好，水氣擴(kuò)散受阻，產(chǎn)生應(yīng)力，將使飾面層鼓泡，脫落；并且導(dǎo)致墻身含濕量逐步增加，產(chǎn)生冷凝水富集，從而給墻體熱工、結(jié)構(gòu)等性能帶來不利影響。從透氣性來說，外墻系統(tǒng)水汽擴(kuò)散阻力應(yīng)越小越好。
理想的外墻系統(tǒng)應(yīng)既沒有吸水性，又沒有水汽擴(kuò)散阻力。但事實(shí)上這是不可能的，只能二者兼顧和統(tǒng)一。Kuenzel外墻保護(hù)理論[1]:
      W ≤0.5kg/(m2·h0.5) （1）
      sd≤2 m （2）
      W·sd≤ 0.1 kg/(m·h0.5) （3）
（1）式是選材時(shí)對(duì)材料吸水性的要求，也就是說，必須選用拒水材料才能達(dá)到保護(hù)的目的;（2）式是選材時(shí)對(duì)透氣性的要求，必須選用透氣性好的材料，氣密性太高也是達(dá)不到保護(hù)目的的;（3）式是二者平衡和統(tǒng)一。歐洲技術(shù)認(rèn)證指南ETAG 004[2] 指出：飾面層與加固層共同組成外墻外保溫系統(tǒng)的防水層，且滿足透氣性與防水性結(jié)合。
國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)JG149-2003《膨脹聚苯板薄抹灰外墻外保溫系統(tǒng)》[3]中規(guī)定，外保溫系統(tǒng)的5mm厚防護(hù)層，浸水24h，吸水量要≤500g/m2；外保溫系統(tǒng)防護(hù)層和飾面涂層一起，水蒸氣濕流密度要≥0.85g/(m2.h)。在JGJ144-2004《外墻外保溫工程技術(shù)規(guī)程》[4]對(duì)此規(guī)定有些不同。以JG149-2003中的規(guī)定來看，對(duì)于外墻面，就吸水性來說，一般外層要求比內(nèi)層低，也就是說外飾面層要低于防護(hù)層，即飾面層吸水量要少于500g/m2，這樣才能使比較少的水進(jìn)入墻體；就水蒸氣濕流密度來說，一般外層要求比內(nèi)層高，也就是說外飾面層要高于防護(hù)層，即外飾面層水蒸氣濕流密度要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于0.85g/(m2.h)，這樣水蒸氣才能暢通無阻地排出。
德國(guó)涂裝技術(shù)準(zhǔn)則[5]要求用于外墻外保溫飾面的建筑涂料，其吸水性≤0.2 kg/(m2h0.5)，水汽擴(kuò)散阻力≤ 0.7m。
外墻涂料中，就吸水量和不透水性來說，彈性涂料、有光涂料、水性金屬漆和荷花王涂料，一般均能滿足要求。有些涂料要與某些底涂配合使用，才能達(dá)到要求。對(duì)于透氣性來說，彈性涂料難以達(dá)到要求，硅樹脂涂料等能符合水蒸氣濕流密度的要求。
與涂飾面外墻外保溫體系相比，瓷磚特別是釉面磚的水蒸氣阻力非常大，有瓷磚剝落現(xiàn)象的外保溫體系，瓷磚總是與粘結(jié)劑、抹面膠漿一起掉下來，而外飾面總是處于飽水狀態(tài)。高水蒸氣阻力形成的瓷磚背面的冷凝水使這種體系發(fā)生凍融破壞的幾率很大。
材料的吸水性和透氣性主要與材料的孔隙率和孔徑、表面張力等有關(guān)。軟瓷磚是由水溶性高分子聚合物乳液與改性泥土聚合成的具有網(wǎng)絡(luò)鏈狀結(jié)構(gòu)的材料，通過溫度控制調(diào)整分子交聯(lián)程度可得到最適范圍的孔隙率、孔徑大小，達(dá)到“水密性—吸水性—透氣性”的綜合平衡。此外，其吸水性還可通過改變分子的親水性來調(diào)節(jié)。據(jù)目前檢測(cè)數(shù)據(jù)來看，軟瓷磚的吸水率為2%左右，不透水性實(shí)驗(yàn)表明，其在壓力0.3MPa下，保持30min無滲漏現(xiàn)象。參照J(rèn)G149-2003中的方法檢測(cè)其吸水量和透氣性，其吸水量為浸水24h，吸水量為402 g/m2, 水蒸氣濕流密度2.43g/(m2.h)，拒水透氣性能完全達(dá)到作為外墻外保溫材料的要求。

   柔韌性
   在實(shí)際的外墻外保溫工程中,面層開裂問題較為嚴(yán)重,并成為住宅建筑一大通病。飾面層的“柔”性不夠、抗開裂性差是造成外墻外保溫系統(tǒng)開裂的原因之一。當(dāng)保溫系統(tǒng)受到太陽直射時(shí)，由于聚苯板的熱阻性好，使抗裂砂漿防護(hù)層的熱量不易通過傳導(dǎo)擴(kuò)散，其表面平衡溫度在夏季可達(dá)60-75℃，部分地區(qū)甚至達(dá)80℃，比傳統(tǒng)的磚墻、混凝土墻上抹涂的水泥砂漿層高10-15℃。根據(jù)材料熱脹冷縮的普遍規(guī)律，保溫系統(tǒng)的基層變形量遠(yuǎn)大于普通水泥砂漿基層的變形量。這就要求其上的飾面層要有足夠的柔性來適應(yīng)這種變形。瓷磚飾面的主要安全問題之一就是陶瓷面磚的剛性與體系防護(hù)層所要求的柔性相抵觸，造成的系統(tǒng)的變形很大，面磚與防護(hù)層之間產(chǎn)生很大的溫濕剪切應(yīng)力，影響面磚與防護(hù)層之間的附著安全性。
從抹面抗裂砂漿→粘結(jié)劑→面磚，可變形性逐層增加是保證外保溫系統(tǒng)抗裂性能的理想模式。這一理想模式要求粘結(jié)劑和面磚都擁有良好的“柔性”。軟瓷柔性面磚通過選擇合適的高分子聚合物單體和比例, 可達(dá)到較好的拉抻強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率, 經(jīng)檢測(cè)，標(biāo)準(zhǔn)溫度下軟瓷柔性面磚的拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率分別可達(dá) 4. 8 MPa 和83.2 % , 0℃時(shí)其拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率也可達(dá)到7.0MPa和40.3%。按JC/T864-2000《聚合物乳液建筑防水涂料》中的方法來檢測(cè)軟瓷柔性面磚的柔度，其在直徑20mm的棒上作180°繞折，無裂紋。這一性能也使拐角處的施工變得相對(duì)快捷、容易。
  耐候性和耐凍融性
  在自然環(huán)境下外墻外保溫系統(tǒng)承受著冷熱循環(huán), 日光曝曬、風(fēng)吹雨打、酸堿侵蝕等考驗(yàn)，因此耐候性、耐老化性和耐凍融性是保溫系統(tǒng)的一個(gè)非常重要的指標(biāo)，對(duì)飾面層也提出了更高的耐久要求。軟瓷磚的主要成分：泥土具有良好的耐老化性、耐候性，所研配的高分子聚合物亦具有良好的耐候性，再根據(jù)需要輔以少量抗凍劑，使軟瓷磚獲得了較好的耐候性和耐凍融性能。經(jīng)檢測(cè)，軟瓷磚在2000h人工氣候老化和人工輻射暴露實(shí)驗(yàn)后，無裂紋、無變色；在-30℃至10℃以上的區(qū)間經(jīng)100次反復(fù)凍融循環(huán)，無裂紋、剝落、變色等現(xiàn)象；此外，其分別在3%的鹽酸或30g/L的氫氧化鉀中浸泡800h后，均無起泡、脫落現(xiàn)象。
   自重
   保溫材料都是密度低、強(qiáng)度小的材料，承重能力非常有限。重量是系統(tǒng)對(duì)飾面材料的主要要求之一。陶瓷面磚飾面層的外墻外保溫體系自重可達(dá)到50kg/m2以上，甚至80 kg/m2，為涂料體系的5－8倍。國(guó)內(nèi)一種柔性面磚為4-6Kg/m2。2mm厚的軟瓷磚重量?jī)H約2.6Kg/m2。德國(guó)有規(guī)定：對(duì)于自重大于10kg/m2體系必須在粘貼的同時(shí)附加錨釘。軟瓷磚質(zhì)量與涂料相當(dāng)，安裝軟瓷柔性面磚直接粘貼即可，無需錨固。拋開安全性問題，其施工亦比瓷磚要簡(jiǎn)單方便很多。
   防火性
   歐洲新的外墻外保溫標(biāo)準(zhǔn)《帶抹灰層的墻體外保溫符合體系指南》中對(duì)外墻外保溫的防火特性有明確規(guī)定，但JG 149-2003《膨脹聚苯板薄抹灰外墻外保溫系統(tǒng)》中對(duì)系統(tǒng)的防火性未作要求，JGJ144-2004《外墻外保溫工程技術(shù)規(guī)程》中對(duì)防火性的要求也僅為“高層建筑外墻外保溫工程應(yīng)采取防火構(gòu)造措施”。但顯然，保溫系統(tǒng)各材料的防火特性是必須考慮的。軟瓷磚含有大量的泥土這種良好的阻燃劑，使軟瓷磚的防火級(jí)別達(dá)到了B級(jí)（GB 8624-2006，難燃級(jí)）。
   耐污性
   軟瓷磚的耐污性能按GB/T 3810.14-2006《陶瓷磚試驗(yàn)方法》檢測(cè)為4級(jí)，相當(dāng)于拋光磚的耐污能力。
   外觀表現(xiàn)力
   建筑的外飾面對(duì)建筑物的感觀起著重要作用。軟瓷磚豐富的外觀表現(xiàn)力是其主要特色之一。軟瓷磚的顏色可由天然的泥色提供，也可藉由無機(jī)礦物顏料提供，可按需要調(diào)配任意顏色。其表面紋理通過模具獲得，可制成仿天然石頭紋、木紋、皮紋等效果。此外，特殊的表面處理工藝使其獲得了栩栩如生的仿真效果。
除以上所分析的性能以外，軟瓷磚在環(huán)保方面還有以下特點(diǎn)：
   1、以資源豐富的普通泥土為主要原料，相對(duì)于傳統(tǒng)的陶瓷面磚，從根本上避免了以緊缺的陶土資源為主要生產(chǎn)原料。同時(shí)，不存在現(xiàn)今陶瓷制造業(yè)具有的能耗高、污染嚴(yán)重的問題，且具有成本優(yōu)勢(shì)。
   2、可回收再生。舊的拆下的軟瓷磚可回收再生為新品。