水对挤塑板工程应用及案例分析.docx

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水对挤塑板工程应用及案例分析

水的三相状态对挤塑板工程的影响

建筑外墙外保温是我国建筑节能的主导技术。

近十年来，已在国内有众多应用的挤塑聚苯板（XPS）薄抹灰外墙外保温系统至今尚无行业和国家标准，系统的应用往往参照行标《膨胀聚苯板薄抹灰外墙外保温系统》JG149-2003，致产生不少问题。

主要原因是挤塑板的憎水性的导致，最终形成保温系统的破坏，如开裂、空鼓、脱落等，下面主要针对水对保温体系的影响做一分析：

一、湿迁移的基本原理

影响吸水性能的因素:

材料孔隙率、孔径和表面张力不同；

影响水蒸气渗透能力的因素:

材料孔隙率、孔径。

材料内所包含的水分可以以气态（水蒸气）、液态（液态水）和固态（冰）三种状态存在，其中以水蒸气、水存在的现象最为普遍。

在材料内部可以迁移的只是两种相态的水:

一种是以气态的扩散方式迁移（水蒸气渗透）；

一种是以液态水分毛细渗透方式迁移。

图1水的三相状态迁移

由上图可以看出，水的三相状态的决定迁移方式，水的不同状态对保温系统及材料的影响也不一样。

图2、液态水迁移方式

液态水主要雨水或者其他方式的水作用在保温体系外层，由于重力、毛细作用、压强等原因将液态水进入保温层内部，造成破坏。

图3、水蒸气的迁移方式

气态的水，是通过气压的高低进行流动，这就和材料自身的特点有关，高浓度的地方向低浓度的地方流动。

2、水蒸气结露位置分析

当室内外空气中含湿量不等，墙体两侧存在着水蒸气分压力差时，水蒸气分子就会从压力高一侧通过墙体向分压力低一侧渗透扩散，这种传湿现象叫水蒸气渗透。

水蒸气渗透过程是水蒸气分子的转移过程，简称质传递或传湿。

墙面所承受的雨水量取决于它的倾斜角度而非热工特性。

在晴朗夜晚，露水量则决定了外墙的蓄热与导热性能。

由于夜间无阳光照射，大气反射大大低于辐射，墙体外层表面热量会被吸走。

如室内不再有热量传出，外墙表层的蓄热能力较低，就会导致外墙过于冷却，以至温度低于室外空气的露点温度而发生结露

图4、白天干燥的过程和夜间潮湿的过程示意图

图5、建筑的冷凝

外墙中的结露是指当外墙某处的温度低于该处空气的露点温度时，该处水蒸气液化的现象。

结露可能出现在外墙表面，也可能出现在水蒸气在迁移的过程中（即外墙内部）。

当外墙的两侧存在水蒸气分压力差时，水蒸气分子将从压力较高的一侧通过外墙体向低的一侧迁移扩散。

水蒸气在通过外墙时，如果外墙构造方式不具有热湿传递的合理性时，在材料的空隙中就会凝结成水，造成内部结露受潮。

图6、内部缝隙冷凝

图7、冷凝的结果

由上图可以看出

♦使室内装饰材料、家具受潮、变形

♦水蒸气流还会对室内热环境产生不利影响，降低了居住舒适性

♦霉菌长期在潮湿环境下形成污染物，从而对室内空气质量造成不良影响

♦外墙内表面出现较大面积的黑斑、长毛、发霉等现象

♦降低了建筑材料的保温隔热性能

保温系统为外保温时，在夏季，内墙面温度远远大于空气的结露温度，不会出现结露现象。

在冬季，保温层以内的温度均大于结露温度，不会出现结露，而挤塑板外表面温度低于结露温度，在室内的湿气向外迁移的时候，容易在挤塑板外表面抗裂砂浆层产生结露，但是，抗裂砂浆厚度很薄，能吸纳的液态水量很小，长期处于液态水的作用下，强度降低，粘结力不足，容易产生空鼓和脱落现象，

3、外墙外保温系统的防水性和透气性

外保温系统的防水性和透气性设计原则

1、外保温系统不能采用完全闭孔或超低孔隙率的保温材料。

2、表面与水直接接触的装饰层或防护层材料应选用毛细孔率较高的憎水材料，以达到界面防水的作用。

3、通常要求吸水性与透气性较为理想范围：

K≤0.5kg/m2•h0.5。

4、较理想的系统构造设置在各种材料的透气性指标上，从内到外，越靠近外侧透气性能越好，水蒸气就能够有一个顺畅的迁移路线，不至于在墙体及保温装饰层内部形成冷凝水，同时从干燥过程分析，也有利于水蒸后排出。

图8、材料吸水性与吸水时间和透气关系

材料吸水性能一般以材料的吸水系数来表示，同一材料的吸水系数是恒定的，在达到饱和前，材料吸水量和时间的平方根成正比，达到饱和状态后，就是一条与时间轴线平行的直线。

材料的憎水性能

将液体滴在固体基材表面，当固、液表面相接触时，在界面边缘处会形成一个夹角θ常说的“接触角”，通过θ的大小来衡量液体对固体基材的憎水程度。

一般地，水珠在荷叶等植物表面接触角能大于130º，当水珠在基材上接触角较大时，可称该基材有“荷叶效果”。

图9、荷叶效果

在选用憎水材料时，要充分考虑外保温系统对材料性能指标的相关规定，应将材料的憎水率控制在较合理的比率，这样既满足了各层材料间的粘结性能，又保障了系统的安全性。

二、XPS板粘结、防水、透气性能分析

不同季节的东西南北各朝向墙体的典型位置温度随时间变化关系图，得知各自的朝向所表现出来的温度应力也不一致，当外墙外保温采用XPS光面板薄抹灰系统时，从施工到结束后的第二年夏天，受太阳热辐射作用，朝阳面东、南、西墙饰面层出现大面积空鼓脱落的实际工程案例，尤其是西面墙最为明显，而北面墙引发的工程质量问题较少。

由于XPS板表面光滑密实、低吸水性、透气性差，长期处于潮湿环境下、温湿度瞬间变化较大或饰面层为面砖系统时，会在XPS光面板表面出现凝结水对外保温系统各层之间粘结力的破坏，引发了大量的外墙外保温工程质量问题

图10、挤塑板透气性差的效果

1、挤塑板生产工艺分析

XPS板是一种由聚苯乙烯树脂、发泡剂、阻燃剂等其它添加剂，在特定环境条件下，经复杂的物理、化学反应而挤压出连续性闭孔发泡的硬质泡沫塑料板。

图11、XPS生产工艺示意图

其内部为独立蜂窝状密闭式气泡结构，板正反两面都没有缝隙，使漏水、冷凝、冰冻和解冻循环等情况产生湿气无法渗透，使得XPS板几乎没有透气性。

2、水的三种相态对外保温系统粘结性能的影响

第一、聚合物膜在界面的桥接作用

图12、聚合物砂浆内部构造

乳胶膜可以保证砂浆与不同基层和材料之间的高粘结性。

砂浆与致密材料如高玻化瓷砖或憎水性材料如膨胀聚苯板之间的收缩裂缝可以通过乳胶膜的桥接作用而愈合。

图13水养前图14水养后

图15、聚合物乳胶膜吸湿后肿胀

图16、收缩－膨胀性能

三、如何解决挤塑板外墙外保温体系受水的破坏

在保温层表面增设水蒸气迁移扩散构造层（即胶粉聚苯颗粒浆料找平层），以提高系统的呼吸性能，并提出了以下建议：

1、对XPS板进行开孔处理，即在XPS板上开出两个透气孔，并用胶粉聚苯颗粒浆料填塞透气孔，改善XPS板透气性能。

另外，在透气孔中填塞胶粉聚苯颗粒浆料还可提高XPS板与基层墙体的粘结性能；

2、在XPS板与板之间预留10mm宽的板缝，并用胶粉聚苯颗粒浆料砌筑板缝（因胶粉聚苯颗粒浆料具有优异的吸湿、调湿、传湿性能），可进一步增强XPS板系统的透气性能，使XPS板系统水蒸气渗透能力有了进一步的提升，不至于在XPS板表面出现冷凝，特别是在严寒或寒冷地区可避免冻胀破坏。