外墙保温隔热裂缝产生的原因

外墙保温裂缝的成因裂纹是固体材料中的一种不连续现象，属于结构材料强度的理论范畴1。外墙保温裂缝的成因相当复杂，包括结构设计、材料和施工。1.结构设计1.1外墙内保温结构设计中存在的缺陷内保温系统是将保温系统置于外墙内侧，使内外墙分为两个温度场。在建筑结构热应力的影响下，它总是处于不稳定状态，从而缩短了结构的使用寿命。在相同的气候条件下，外墙与内部结构墙体之间的温差大于外部保温隔热的温差，更直接地受到各种外力的影响。外墙更容易受到热应力损坏。1.2外墙外保温结构设计的不足外墙外保温是将保温系统置于外墙外，从而大大降低主体结构的温差，减少温度变形，保护结构墙体，有效封堵冷(热)桥，有利于延长结构的使用寿命。因此，在结构稳定性方面，外保温具有明显的优势，在其他情况下应优先考虑。(1)聚苯板薄抹灰外墙外保温结构设计裂缝的原因保温板在昼夜和季节变化中，受热膨胀、冷收缩、湿膨胀、干收缩时，也会在接缝处产生变形应力。该系统通常采用纯点粘合或篮点粘合，并且该系统具有通腔。正负风压挤压或拉动带空腔的保温墙面，容易造成板缝开裂。在极端情况下，负风压甚至可能提升隔热板(见图1)。另一个因素是当聚苯板的温度超过70时，聚苯板会产生不可逆的热收缩变形，造成严重的开裂变形。(2)现浇无网聚苯板外保温结构设计中出现裂缝的原因是聚苯板与混凝土基层墙体之间的粘结力不足。现浇施工面平整度难以控制，工程高度垂直偏差大，局部达40 60毫米。由于聚苯板表面强度低，支撑和拆除外模板时不可避免会损坏聚苯板表面，浇筑混凝土时很难避免漏浆形成热桥。(3)水泥砂浆厚抹灰钢丝网保温板外保温结构设计出现裂缝的原因是普通水泥砂浆本身容易产生各种收缩变形，强度增长周期短与收缩周期长存在矛盾。在约束条件下，当收缩形成的拉应力超过水泥砂浆的抗拉强度时，就会出现裂缝(见图2)。不合理的钢筋位置会导致裂缝。过大的载荷会导致挤压开裂。(4)有许多不足之处。许多预制板仍在上墙后面收缩，板缝被拉开(见图3)。由于温度和湿度的变化，预制面板会受热膨胀，随冷收缩，随湿膨胀，随干收缩。面板接缝的反复挤压将导致面板接缝开裂。裂纹的原因之一是板接头处理的困难。(5)膨胀珍珠岩海泡石保温浆料外墙外保温系统设计不足。以膨胀珍珠岩和海泡石为主要保温材料的砂浆，由于吸水率高、干缩变形和温湿度变形大，容易开裂和脱落，保温性能差。(6)胶粉聚苯颗粒预混干混保温材料外墙外保温系统这种做法从结构设计上充分考虑了热应力、水、火、风压和地震力的影响，有效地解决了外墙外保温系统的保温问题(7)现有的有缺陷的饰面砖将受到三维温度应力的影响，局部应力集中在饰面层，如纵横墙交接处；墙壁或屋顶与墙壁之间的接缝；在大面积墙体中间及其他地方，粘结砂浆的高强度会导致面层开裂和饰面砖脱落。反复冻融循环会损坏瓷砖的粘结层，导致瓷砖脱落。荷载作用和地基不均匀沉降共同导致结构墙体变形和错位，造成严重的墙体开裂和掉砖(见图4)。1.3局部节点设计缺陷(1)隔热设计经常忽略结构选定部分的隔热，如阳台、雨盖、医生帽、外墙上的阳台、空调的室外单元搁板、附属壁柱、凸窗、装饰线条、外墙隔墙、檐沟、护墙和顶盖的内外侧面(见图5)。(2)在保温层与其他材料之间的材料转换中，由于保温层与其他材料之间的密度差异太大，这就决定了材料之间的弹性模量和线膨胀系数也不同，在温度应力作用下的变形也不同，这就很容易在这些部位的表层产生裂纹。(3)如果虎窗根部与坡屋顶交接处保温处理不好，容易出现保温断点，导致结霜。(4)砖缝粘贴时，应力到处释放，形成裂缝。此外，通过粘贴瓷砖的封闭接缝形成盲接缝。雨(雪)水浸泡和冻融破坏容易导致开裂和脱落。(5)钢筋网直接铺设在保温层上，不起到抗裂作用，但形成隔离效果。(6)窗户和墙体转角处等容易产生应力集中的部位不铺网格布分散应力，从而产生裂缝。2.材料外部隔热系统的设计和安装按照系统供应商的设计和安装说明进行。在保证系统结构设计合理性的前提下，系统组成材料的性能成为关键因素。由于各系统抗裂结构设计理念的实现是由材料性能保证的，所以除了每层材料的柔性外，还应充分考虑材料的相容性和匹配性。2.1保温材料太软，强度太高的保温板不利于整个系统的稳定性和抗裂性。(1)膨胀聚苯板主要是阻燃膨胀聚苯板，密度为18.0 22.0 kg/m3，尺寸稳定性0.30%。材料因素导致开裂的原因包括：聚苯板密度低、老化时间不足、材料粉化、热熔收缩、所用胶粘剂不能满足产品外保温技术的质量要求、聚苯板直接抹面砂浆与聚苯板导热系数差异过大、温差大的寒冷地区存在诸多问题。(2)挤塑聚苯板除了与膨胀聚苯板薄抹灰外墙外保温系统类似的开裂原因外，还有以下原因：整个系统与材料不匹配，未经大规模耐候性试验验证。(2)挤塑聚苯板比膨胀聚苯板具有更高的密度和强度，由于自身变形和温差变形产生的变形应力也很大。相对于每个缝翼接头，相邻两个板的应力变化是相反的。缝翼接头处的挤压或拉动导致缝翼接头处开裂2；(3)挤塑聚苯板的导热系数较小，挤塑聚苯板与表面砂浆的导热系数差异越大，温度变化引起的变形差异越大，容易出现裂缝(见图6)。(3)以海泡石和珍珠岩为主要原料的保温浆料具有强度高、变形能力差、容易空鼓和开裂的缺点，特别是温度和湿度的变化对其影响更大。T2.2抹灰砂浆和钢筋网组成的保护层对整个系统的抗裂性起着关键作用。玻璃纤维网格布是抗裂保护层软加固的关键加固材料。保护层材料导致保温墙体表面开裂的原因如下：直接用水泥砂浆作为保护层，强度高，收缩大，柔韧性和变形能力不足。虽然制备的抗裂砂浆也用聚合物改性，但由于柔韧性不足，容易开裂。抗裂砂浆层太厚：砂浆层收缩大，容易开裂。使用不合格的玻璃纤维网格布：由于断裂强度低、耐碱强度保持率低、断裂应变大等原因，无法长期有效分散应力，造成保护层开裂。2.3在涂层饰面层材料中，刚性腻子、防水腻子、抗老化涂料或与腻子不匹配的涂料都是产生裂缝的原因。面砖饰面层材料中，以玻璃纤维网为增强材料的抗裂保护层与面砖粘结；瓷砖上应粘贴水泥砂浆或聚合物砂浆，其水泥-骨料比不符合要求；砖缝应采用水泥砂浆或聚合物砂浆，其水胶比不符合要求。以及使用高吸水率的砖和无凹槽的平板砖是裂缝的原因。3.建筑由于外墙外保温通常在施工现场完成，施工质量对保证外墙外保温系统的质量至关重要。3.1基层处理及基层保温层的粘贴/固定；基层表面平整度偏差过大或有物质阻碍粘贴；使用的粘合剂或锚固结构不符合设计规范要求；粘合面积太小；基层墙体过干或过湿是裂缝的原因。3.2涂料饰面外保温的施工因素包括：网格布搭接干燥或搭接不充分、网格布位置靠近保温层、门窗洞口四角沿45缺少玻璃纤维网格布、冬季施工、聚苯板虚贴或空鼓、找不到平均墙面平整度会导致开裂。另外，当面层的增强材料为钢丝网时，不使用抗裂砂浆作为面层抹灰材料，仍然使用普通水泥砂浆或仅掺有纤维的水泥砂浆作为面层抹灰材料；面层施工在阳光下进行或该层在高温天气下保水性能不足；在腻子层未干燥或刚被雨水淋湿的情况下，透气性差的高弹性表面涂层也是开裂的原因。3.3砖面外保温施工因素施工因素导致砖面开裂脱落的原因有：基层未清理干净，表面太光滑，有脱模剂；墙面垂直度和平整度偏差大；粘合前，瓷砖需要浸湿，但不能浸湿。由于待浸泡的瓷砖在浸泡后粘结前没有干燥，粘结面形成水膜；当用封闭缝粘贴饰面砖时，饰面砖饰面层热应力引起的变形应力无法释放，容易产生空鼓和开裂。外墙外保温系统的试验研究1.耐候性试验耐候性试验模拟夏季墙面高温日晒后突发暴雨和冬夏季温度的反复作用。大型外保温墙体加速老化试验是检验和评价外保温系统质量的最重要的试验项目。耐候性试验与实际工程有很好的相关性，能很好地反映实际外保温工程的耐候性。大规模耐候性试验要求高温(70)降雨(15)80次循环，加热(50)冷冻(-20)20次循环后不得出现空鼓、脱落和开裂。从测试结果来看，如果系统火灾反应性试验是指外部保温系统的火灾反应性试验(包括着火、放热、冒烟和产生有毒气体等)。和高温辐射下系统的体积稳定性),从而为外保温系统的火灾分类和防火规范的制定提供依据。火灾反应性试验表明，胶粉聚苯颗粒外保温系统和岩棉外保温系统在着火、放热、产生烟气和有毒气体方面均优于聚苯板外保温系统，在高温辐射下体积稳定性方面具有明显优势4。3.瓷砖外墙饰面系统抗震试验选择了具有广泛代表性、外饰面破坏力最大的正弦拍波进行测试，使得外保温瓷砖外饰面系统的抗震测试更加真实和具有代表性。抗震试验结果为确定各种保温系统的荷载限值提供了参考。当ZL胶粉聚苯颗粒保温浆料用作8度以上(含8度)抗震设防区的外保温材料时，面层荷载限值为60kg/m2；使用净聚苯板时，表面荷载限值为40千克/平方米；使用无网聚苯板时，面层荷载限值为20公斤/平方米。4.热缺陷红外热成像检测技术研究红外热像仪是热故障诊断和检测领域最先进、最有效的方法之一。该技术用于研究和区分保温墙体内部材料和结构的缺陷，定量研究缺陷的严重程度，从而改进、改造和整合传统的建筑节能检测方法，提高检测效率和准确性。同时，可以目视观察到热缺陷。对于产生裂缝的项目，红外热像仪可以帮助分析由热缺陷、温差变化和其他原因引起的裂缝5。5.外墙外保温饰面层粘结瓦系统防开裂技术研究通过更详细的研究6，认为在外墙外保温墙面贴瓷砖时，必须认真考虑以下关键技术因素：(1)在保护保温层的前提下，使外保温系统形成一个整体，分散瓷砖饰面层的荷载，提高瓷砖粘结基层的强度，满足标准要求；(2)为了释放和吸收热应力或其他应力，应考虑粘结材料的压缩比、粘结强度、耐候性和稳定性等指标，以及整个外保温系统材料的变形量的匹配。(3)应考虑外保温材料的不渗透性和保温系统的透气性，防止瓷砖因冻融破坏而脱落；(4)提高外保温系统的防火等级，避免火灾等事故后出现空洞。在饰面砖重力的影响下，外部隔热系统的完整性损失将在很大范围内崩溃。(5)提高外保温系统的抗震和抗风压能力，避免意外事故后水平力对外保温系统的破坏。外墙外保温裂缝控制技术综述隔热墙不是一个孤立的系统。在结构上，它基本由主体结构墙体、界面层、保温层、保护层和外装饰防水层组成，形成多功能复合墙体。其系统长期暴露在大气环境中，对耐久性要求较高。保温墙体的形成是由设