節能已成為我國的基本國策。我國的建築能耗約占總能耗的30%,因此,建築節能是國家節能工作的重要組成部分。為了實現節能目标,今後我國新建築必須按照《公共建築節能設計标準》設計,并嚴格組織施工、驗收。建築外牆外保溫技術通過高效的保溫材料,用适當的黏結方式(聚合物砂漿黏結或機械固定)與建築外牆主體複合連接成一體,以提高牆體熱阻,降低外牆平均傳熱系數,實現保溫隔熱效果,最後達到降低建築能耗的目的,近年來已在我國不同地區得到大力推廣和應用。外牆外保溫是行之有效的建築節能方式,而作為其飾面層,首先考慮建築塗料。根據JG149《膨脹聚苯闆薄抹灰外牆外保溫系統》規定,塗料必須與薄抹灰外保溫系統相容,其性能指标應符合外牆建築塗料的相關标準。同時,為達到有效的節能和理想的裝飾效果,選用外牆外保溫飾面層建築塗料還有其它一些需要關注的問題。
1.選擇外牆外保溫體系飾面層塗料的原則
第一,“逐層漸變柔性釋放應力”的抗裂技術原則。據某大學的專項課題研究明:應努力達到保溫層各相鄰層性能、彈性模量變化指标相匹配、逐層漸變;抗裂砂漿應保證一定的柔韌性,以便釋放變形應力;塗料飾面層應從裡向外柔性變形,逐漸增大。
第二,嚴禁使用普通水泥砂漿作為保溫構造的找平層、保護層。
第三,嚴格控制防護層的施工質量,必須采用專用抗裂砂漿并輔以合理的增強網。
第四,充分考慮各層材料的 相容性及匹配性。
第五,外保溫體系材料供應商對體系材料成套供應。
第六,提高施工質量保證率。
2、預防外牆外保溫體系飾面層塗料開裂的措施
2.1 注意外牆外保溫基層與傳統水泥砂漿基層的區别外牆外保溫系統的面層雖然也多是聚合物水泥砂漿材料,但因其依附在輕質保溫隔熱層上,故與傳統水泥砂漿抹塗于混凝土及各種牆砌體工程上存在着很大區别,主要體現在以下幾方面:
第一,外牆外保溫薄抹灰系統中的面層砂漿多為改性聚合物砂漿,具有較好的柔韌性(壓折比≤3.0),而傳統水泥砂漿的壓折比一般在6~7,為脆性材料。為了滿足面層裝飾材料與底材相匹配的基本要求,能用于傳統水泥砂漿基層上的膩子或塗料,并不一定适用于有外保溫系統的新型牆體基層。
第二,外牆外保溫系統中的保溫闆為發泡聚苯乙烯材料時,該材料易受強溶劑的影響,而傳統的水泥砂漿基層對強有機溶劑不敏感。因此在選擇膩子或塗料時,不能完全照搬傳統的施工經驗,溶劑型塗料在發泡聚苯乙烯保溫基層上的應用必須提前試驗或采取适當措施處理。
第三,外牆外保溫系統組成材料之間性能參數差别較大,而傳統水泥砂漿基層與被抹塗的主體牆材性能參數差别較小。選用的保溫隔熱材料應具有強度低、密度小、含氣量高、導熱系數小、允許變形量大的特點。以膨脹聚苯闆為例,其導熱系數約0.04W/(m·K),而以水泥砂漿為主體材料加有機彈性高分子聚合物砂漿的導熱系數約0.93W/(m·K),兩材料的導熱系數相差22倍。混凝土的導熱系數為1.74W/(m·K),與水泥砂漿的導熱系數相差較小。
第四,保溫系統受太陽直射時,由于聚苯闆的熱阻性好,使抗裂砂漿防護層的熱量不易通過傳導擴散,其表面溫度在夏季可達60~75℃,部分地區甚至達80℃;而在傳統的磚牆、混凝土牆上抹塗的水泥砂漿,由于導熱系數與主體牆差别較小,其熱量可以得到很好的傳導擴散。因此,夏季最高溫時,平均比保溫體系的抗裂砂漿層表面溫度低10~15。根據熱脹冷縮原理可知:保溫系統的基層變形量遠大于普通水泥砂漿基層的變形量。
因此,對有外保溫系統的基層上施工膩子及塗料的要求,相應也比在傳統水泥砂漿基層上的要求高得多。
2.2外牆外保溫基層對膩子的要求
2.2.1膩子柔韌性要适當
(1)施工後固化幹燥形成的膩子層的柔韌性應大于保溫體系抗裂砂漿的柔韌性,即保溫體系基層上必須采用柔韌性适當的膩子,才能保證膩子層不因基層變形而開裂。
(2)經過大量試驗和工程實踐表明:在外牆外保溫這種新型柔韌性、動态性強的基層上刮塗傳統的水泥加建築膠(107、801、701膠等)配制的水泥膩子絕對不可取,因為水泥加普通建築膠配制的膩子是脆性材料,不具有随基層變形而不開裂的性能要求。
(3)膩子不僅是基層的填補找平材料,而且也是裝飾面層的過渡層,對裝飾質量起着至關重要的作用。柔性膩子與剛性膩子的區别在于膩子層具有柔韌性,當基層出現微裂紋時膩子層不開裂。柔性膩子的動态抗開裂性≥0.3mm。
(4)用于新型外牆保溫裝飾系統的柔性膩子,其柔韌性應大于抗裂抹面砂漿,其表面變形量應>10%,隻有這樣,才符合外層彈性變量高于内層的漸變理論,以防基層龜裂。
2.2.2膩子的耐水性,耐堿性要好膩子的耐水性好是指在相對長時間的潮濕、淋雨環境中能保持不粉化、不剝落的性能,這也是保持塗層裝飾質量的條件。耐水性一般要求浸水96h無異常。由于工期普遍較緊,刮塗膩子時保溫體系抗裂層的堿性一般還很高,這就要求膩子的耐堿性也要好。一般要求為耐堿48h無異常。
2.2.3膩子的雙向黏結性要好膩子的黏結性(即黏結力)要好。首先膩子層應與抗裂層有很好的黏結力,這樣才能保證膩子層不空鼓、不爆皮、不剝落;其次,膩子層還要與塗層保持很好的黏結力,以保證面層塗料不剝落。膩子的黏結力一般應達到:标準态≥0.6MPa,浸水後I>0.4MPa的要求。
2.2.4膩子的施工性要好施工性是保證塗飾工程質量的重要因素之一,也是評價産品質量的指标之一。施工性應滿足兩方面要求:一方面刮塗施工性要好,即配制的膩子應具有刮塗輕松、滑爽、回刀容易、不起卷、不起毛、易于收平等特點。另一方面,膩子的可打磨性也要合适。可打磨性與膩子的柔韌性是一對矛盾的指标。一般而言,打磨性越好,膩子層越脆;乳液含量越低,柔韌性也就越差;相反,膩子層的柔韌性越好,所需的彈性乳液量越高,膩子層的可打磨性也越差。不同廠家的膩子産品,配方設計要取得一個合适的平衡點。根據經驗,膩子的動态抗裂性約0.10~0.20mm是較為合适的平衡點範圍。
2.3外牆外保溫對封閉底漆的要求
第一,由于有機類保溫闆極易受強溶劑溶蝕,因此,對黏貼EPS闆(膨脹聚苯闆)薄抹灰抗裂砂漿防護層(一般約3mm厚),不應采用溶劑型封閉底漆,應采用水性封閉底漆。溶劑型封閉底漆用樹脂的玻璃化溫度一般較高,塗膜的柔韌性差,在保溫體系上應用易導緻漆膜開裂,不能保證漆膜的連續性,其封閉效果也會受到影響,宜采用滲透型彈性封閉底漆。滲透型彈性封閉底漆由彈性乳液與有機矽或矽溶膠混合而成,具備成膜封閉與滲透封閉的雙重功能。
第二,有機矽或矽溶膠具有良好的滲透性,納米級粒子沿基層的毛細孔向内部滲透,并在毛細孔壁上形成一層極薄的矽樹脂網絡,但并不堵塞毛細孔,使外界的水不能滲進去,而内部的水汽卻可以散發出來。
第三,滞留在基層表面的底漆,經過水分蒸發形成連續性封閉薄膜,使基層内的水汽向外散發減緩或受阻,避免了新抹水泥砂漿因失水過快而産生龜裂,起到水泥砂漿養護液的作用。塗膜的透氣性與塗膜的厚度成反比,因此要求底漆塗膜薄而均勻性好。
第四,通過施工技術控制底漆的塗膜厚度,使其既能起到水泥砂漿養護膜的作用,又能使内部水汽緩慢散發出來。滲透型彈性封閉底漆具有優良的滲透性,使彈性薄膜與水泥砂漿層緊密地嵌合在一起,為保溫層構築了一道抗裂防水屏障,同時也為飾面裝飾層提供了良好的界面基礎。
2.4外牆外保溫基層對面層裝飾塗料的要求
作為外保溫系統的飾面塗料,其塗膜必須具有一定的抗裂性和斷裂伸長率,同時具有良好的耐溫變性和耐候性,才能起到應有的裝飾和保護作用。其要求如下:
第一,要有很好的延展性、柔韌性,不能使用塗膜堅硬的無機類塗料。無機類塗料的抗基層變形能力差,自身變形系數小,不能滿足随保溫基層變形而不開裂的要求。所以,首先推薦使用彈性塗料,除滿足變形要求外,還能對基層的細小裂紋起覆蓋作用,保持整體外觀效果的美觀。
第二,需選用耐候性好的面層塗料,不能采用高顔料分的外牆塗料,這是對所有外牆塗料的基本要求。但因保溫基層夏季的溫度比普通基層高出l0~15℃,對面層塗料的老化速度更快,因此保溫基層上的塗料,耐老化性應比普通基層上要求更高。故應選用以純丙烯酸酯或有機矽改性丙烯酸樹脂乳液為基料,以耐光性、熱穩定性高的無機或有機顔料配制的高性能塗料,且配方設計時塗料的PVC(顔料體積濃度)值應大幹CPVC(臨界顔料體積濃度)值。
第三,面層塗料應具有優異的防水性和透氣性,應優先選用有适度延伸率的有機矽樹脂改性塗料。良好的防水性可以避免液态水滲進保溫體系,進而減少冰凍、潮氣對保溫體系的破壞;良好的透氣性可以使保溫體系具有一定的呼吸功能,使結構牆體或室内的潮氣能向外界擴散,避免保溫體系與主體牆之間形成結露。從這一點考慮,外保溫系統面層塗料并不一定推薦采用成膜性和彈性延伸率均較高的彈性塗料,對于南方多雨地區來說,透氣性好、表面憎水性強的有機矽改性塗料更适合。
第四,慎重選用溶劑型塗料,如果必須選用應采取特殊措施。溶劑型塗料用于保溫基層上可能帶來如下問題:
(1)溶劑型塗料中溶劑的滲透會導緻保溫闆溶蝕,使抗裂砂漿與保溫層分開;
(2)常溫下溶劑型塗料塗膜的延伸性差、抗變形性差、塗膜較硬,當保溫體系變形較大時,塗層易開裂。
(3)溶劑型塗料塗膜緻密,透氣性差,不利于保溫體系内潮氣向外擴散,易導緻保溫系統内部産生結露現象,進而影響保溫系統的耐久性和長期安全性。基于上述分析,在保溫體系上應慎重選擇溶劑型塗料,優先采用水性建築塗料。但由于水性塗料目前的技術性能所限,溶劑型塗料實際尚占據一定份額。因此應采取以下有效措施加以防範:
(1)使用前必須進行小面積相容性試驗,塗完3d後檢查,采用機械方式剝開抗裂層,看抗裂層與保溫層黏結力是否與未塗部位有明顯區别;
(2)盡可能采用機械噴塗工藝,可很大程度避免溶劑局部過濃的現象;
(3)抗裂砂漿層厚度應比一般水性塗料施工時增加12mm,即總體厚度宜控制在4~5mm
2.5外牆外保溫體系對塗層裝飾性的要求
第一,不宜選用較深顔色的面漆。這是由于較深顔色的面漆比較淺顔色面漆更容易吸收熱量,加上保溫層良好的隔熱性,使熱量積聚在保溫層表面難于擴散,從而導緻保溫體系基層的表面溫度更高,對于塗料、膩子、抗裂砂漿的老化破壞作用嚴重。因此,保溫面層除選擇以丙烯酸酯、矽丙樹脂等為基料配制的耐候性塗料以外,還應優先選用淺顔色的外觀效果。
第二,不宜采用平塗工藝,宜選用凹凸花紋浮雕工藝。因用平塗工藝時,材料的收縮方向為一條線,塗料收縮時易把塗膜拉裂,而凹凸浮雕塗料變形方向具有多向性,避免了塗膜開裂現象。另外,平塗工藝對刮塗膩子的要求較高,而外保溫基層必須選用柔性膩子,可打磨性不如傳統的水泥膩子,磨平的難度稍大,施工的平整度效果也相應會差些。如果确實需要平塗,則應選用橘皮狀塗料,其性能應滿足與膩子層的親合性、柔韌性、自清潔等方面的要求。
第三,從與保溫層的配套節能原理方面考慮,太陽熱反射隔熱塗料當屬首選。太陽熱反射隔熱塗料是集阻隔型隔熱、輻射型隔熱、反射型隔熱為一體的特種功能塗料。該塗層具有高反射率、高輻射率、低導熱系數、低蓄熱系數等性能,可有效地反射太陽熱(反射率>80%)、降低輻射熱(輻射>吸收)和對流傳導熱,從而降低被塗覆物的表面溫度,達到改善生活及工作環境、提高安全性、節能降耗之目的,尤其是對夏季熱敏性較高的外保溫保護層更為适用在冬天采暖季節,塗層隔絕室内熱量向外散發又起到保溫節能作用。太陽熱反射塗料還是一種集高效、薄層、隔熱、防水、防腐、裝飾于一體化的塗料,具有優異的耐候性和抗污染性。
發展和推行新型外牆外保溫裝飾一體化系統,既是我國建築節能的現實需要,也是長遠實施建築節能的有效途徑。新型外牆外保溫裝飾塗層體系是把保溫隔熱層與裝飾層組合成一個系統,使保溫、防水、裝飾功能集一身,通過層間柔性連結,達到應力均衡、荷載均勻、優勢互補、疊加增效之目的。完善飾面層塗料的膩子、底漆和面漆的施工問題,使建築節能向着科學、高效、健康的方向發展。
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