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淺析外牆保溫層抗裂措施

發布於2018-09-15 16:17:18 | 來源:【河南AG8亚游集团實業有限公司】

     敘述外牆外保溫係統的多層複合技術,說明其構造的合理性、適用性和裂縫產生的可能性。提出在“抗放結合,以放為主”原則下,以材料性質逐層漸變、變形應力逐層釋放的手段,采取減小層間約束,增強材料延性,鄰層材料變形求相近、匹配相容求相宜,分隔設縫、防水透氣等措施,以達到控製裂縫的目的。 

  外牆外保溫係統置於外牆牆體外側,是以保溫為主,並兼有防水、保護和裝飾等功能的複合牆體,多層多種不同物理力學特征和使用功能的材料,通過合理組合和排列布置,物理力學性能和使用功能得以有效發揮和利用,並經過合理組合和布置後表現出較好的綜合性能。 
  1 外牆外保溫複合牆體裂縫的原因 
  實踐證實,外牆外保溫係統的變形裂縫,特別是溫度變形裂縫,或者由變形和外力共同作用下產生的保溫係統裂縫,幾乎占全部保溫係統裂縫的80%以上,而由其他原因(如由於外力衝擊、風壓、地震作用及人為破壞)引起的裂縫所占比例很小。 
  外牆外保溫係統是多層多種材料組合而成的複合結構,其各層材料由於各自的物理力學性能等個性的差異,使其變形和變形應力也不同,各層材料的變形受相鄰層材料的牽製、阻礙、限製,當這種約束作用引起的約束拉應力大於或等於某層材料的抗拉強度,或其應變大於或等於其極限拉伸時,則該層材料就會被拉裂,進而又有可能拉裂鄰層材料。由於外牆外保溫係統置於外牆外側,直接承受自然界各種因素的影響,因此外界環境因素對保溫係統所用材料適用條件要求很高。 
  外牆外保溫係統多種不同材料組成的複合結構,構成了裂縫產生的內在條件,而保溫係統置於牆體外側的氣候多變的外在條件,又增加了保溫係統開裂的可能性,並給裂縫控製帶來困難。 
  2“抗放結合,以放為主”的防裂原則和技術手段 
  長期以來,外牆外保溫係統受“水泥砂漿剛性防水理論”的束縛和影響,采用剛度大、高強和高彈性模量材料,或采用預應力結構,采取“以抗為主”的防裂原則控製裂縫。這種方法限製了溫度應力充分釋放的出路,對變形應力的產生和釋放考慮不周,缺少能合理釋放變形應力的構造措施,也沒有合理選用材料的指導思想,往往導致控製失敗。 
  所謂以“抗”防裂的方法,就是提高各材料層的抗拉強度或拉伸極限應變,用提高抗拉強度抵抗裂縫產生,或提高拉伸極限以拉伸變形吸收變形能量。“以抗為主”的防裂方法,采用高強、高密實度、剛度大及高彈性模量的材料,沒有給變形應力釋放的出路。例如在抹灰層中鋪設玻璃纖維網格布、配置鋼筋網或摻入各種纖維,就是采取“抗”的方法限製抹麵層的變形,增加抹麵層的抗拉強度。采用“抗”的方法控製裂縫產生,必須使各層材料有足夠的抗拉強度儲備。 
  所謂以“放”防裂的方法,就是對各層材料采取允許變形、限製變形、誘導變形的技術手段釋放變形應力。為此,要求各材料層必須具有足夠的變形能力和具有一定的柔性,將約束引起的應力或變形用“疏導”的方法加以控製,創造出能夠給各層材料變形的機會來減小層間約束,利用各層材料的變形或位移釋放變形能量。例如,界麵層的作用不隻是要具有使界麵層內外材料層粘結牢固,而且還要使相接的材料層可互相滑動,具有足夠充分的變形能力,能使變形應力得以充分釋放。由此可見,增加各材料層的變形能力,提高各材料層的延性,是防止保溫係統開裂的主導思想。 
  2.1材料性質逐層漸變,變形應力逐層釋放 
  複合外牆保溫係統應力求變形同步、協調一致,防止層間變形懸殊而引起過大的約束拉應力,因此必須爭取相鄰層材料的某些物理力學性質相同或力求相近,使其變形協調而不發生突變,其變化要逐層漸變、緩慢過渡,不可驟升驟降。表示其物理力學性能的某些技術參數的變化,相鄰層的差異不要過大,要緩慢逐層漸變,變化梯度要小。幾種常見與變形有關的建築材料物理力學性能示於表1。 
  外牆外保溫係統保溫層所用的聚苯板,與其外側的抹麵層存在著不同的變形率和變形速度。該兩層之間的變形率和變形速度差比其他各層間大得多,會引起變形速度較大且體積變形較快、強度較高的抹麵層開裂,成為外牆外保溫係統開裂的主要原因。 
  2.2減小層間約束,增強材料延性 
  要減小約束拉應力,須設法減小各層間的約束係數,創造條件給各材料層以較大變形的機會來減小約束,以求柔性軟聯接,增強各材料層的延性,即以“放”來減小約束,使其在外力達到開裂或破壞前各材料層有較大的變形,柔性逐層釋放變形能量。為此就要求所用材料具有足夠大的變形能力,即各層材料具有良好的延性。延性是指材料在外力作用下達到斷裂或破壞前伸展變形的能力,延性好的材料在斷裂和破壞前有較大的塑性變形,通過大幅度的塑性變形來吸收和耗散變形能量。 
  2.3降低材料剛度,提高材料強度 
  所用各材料層的麵積、形狀及其彈性模量決定各層材料剛度的大小,剛度增大會引起材料層的變形能力減小,延性和柔性降低及約束拉應力增加。提高材料層的抗拉強度,可使抗裂能力增強。 
  2.4增加過渡層,改變底層表麵性質 
  如果相鄰兩層材料的變形能力相差懸殊,可在兩層材料之間增設柔性材料過渡層,利用變形能力良好的延性材料,柔性地釋放變形應力,使之在反複多次變形的作用下不產生疲勞破壞。例如使用柔性膩子,粘貼麵磚使用柔性粘結膠,應用界麵材料等。 
  2.5分塊設縫,防水透氣 
  一般牆麵麵積很大,為防止其保溫係統開裂應考慮分塊設縫,可在其間嵌入變形能力較強的柔性填縫材料。對剛性的抹麵層和飾麵層,可參照大麵積抹灰的分塊方法。 
  保溫係統不僅要防裂,而且要求防水透氣。防水是防止雨水滲入,保持保溫係統(特別是其中的保溫層)的幹燥狀態。透氣是為保證保溫係統對室內水蒸氣“呼吸”作用的通暢。 
  在冬季,由於室內溫度和絕對濕度都比室外高,因此外牆兩側存在著水蒸氣分壓力差,水蒸氣分子從分壓力較高的室內向分壓力較低的室外滲透。為使水蒸氣不在保溫層內積聚,一是要阻止或減少室內水蒸氣的滲入,二是要使進入保溫層內的水蒸氣順利逸出,為此可在保溫層內側設置隔氣層,以阻止室內水蒸氣滲入。目前我國設置隔氣層的工程非常少見,其作用尚未引起重視。另一方麵就是減小保溫層外側材料的水蒸氣滲透阻,以使水蒸氣分子在水蒸氣分壓力差作用下順利從保溫層內逸出。 
  如果保溫係統濕作業工程量大,冬季來臨之前水蒸氣不能及時逸出,冬季水蒸氣“呼吸”質量低,到春季在凍融交替循環作用下,濕脹和凍脹反複作用產生的變形應力則可能引起保溫係統空鼓、開裂和脫落。 
 
 
 
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