外墻外保溫系統對飾面層的要求及軟瓷磚的技術性能分析

目前，隨著國家對墻體節能的重視和推廣，人們對墻體保溫隔熱有了一定的認識。然而，很多人卻忽視外墻外保溫系統地“系統性”，甚至認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的“系統性和相互匹配性”。事實上，飾面層是外保溫系統中不可缺少的一個功能層。由于外墻外保溫系統中的保溫材料均是密度低、強度差的材料，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保溫材料的特點，除了應達到一般外墻飾面的要求外，外墻外保溫體系對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
建筑物防水功能強否，對建筑物保溫節能的效果影響很大，甚至影響到建筑物壽命的長短。當外墻外保溫系統滲水或漏水時，水就使保溫性能降低，甚至完全喪失。在冬天，滲入的水會結冰，體積膨脹9%，從而產生膨脹應力，這些會對外墻外保溫系統造成災難性的破壞。侵蝕性的氣體，如CO2、SO2、SO3 等，也是通過水變為酸而導致外墻外保溫系統損壞。從國外近十年的長期測試結果來看，如果外墻安裝了具有良好防水功能的外墻外保溫系統后，其后面的既有結構物可以長期保持干燥狀態，混凝土內平衡含水率可以降低到80%的臨界濕度以下，此時混凝土內的鋼筋不會發生銹蝕，也就是說結構物的耐久性獲得了提高。因此，從防水功能來說，外墻的吸水性應越小越好。
另一方面，如果外墻外保溫系統透氣性不好，水氣擴散受阻，產生應力，將使飾面層鼓泡，脫落；并且導致墻身含濕量逐步增加，產生冷凝水富集，從而給墻體熱工、結構等性能帶來不利影響。從透氣性來說，外墻系統水汽擴散阻力應越小越好。
理想的外墻系統應既沒有吸水性，又沒有水汽擴散阻力。但事實上這是不可能的，只能二者兼顧和統一。Kuenzel外墻保護理論[1]:
      W ≤0.5kg/(m2·h0.5) （1）
      sd≤2 m （2）
      W·sd≤ 0.1 kg/(m·h0.5) （3）
（1）式是選材時對材料吸水性的要求，也就是說，必須選用拒水材料才能達到保護的目的;（2）式是選材時對透氣性的要求，必須選用透氣性好的材料，氣密性太高也是達不到保護目的的;（3）式是二者平衡和統一。歐洲技術認證指南ETAG 004[2] 指出：飾面層與加固層共同組成外墻外保溫系統的防水層，且滿足透氣性與防水性結合。
國家標準JG149-2003《膨脹聚苯板薄抹灰外墻外保溫系統》[3]中規定，外保溫系統的5mm厚防護層，浸水24h，吸水量要≤500g/m2；外保溫系統防護層和飾面涂層一起，水蒸氣濕流密度要≥0.85g/(m2.h)。在JGJ144-2004《外墻外保溫工程技術規程》[4]對此規定有些不同。以JG149-2003中的規定來看，對于外墻面，就吸水性來說，一般外層要求比內層低，也就是說外飾面層要低于防護層，即飾面層吸水量要少于500g/m2，這樣才能使比較少的水進入墻體；就水蒸氣濕流密度來說，一般外層要求比內層高，也就是說外飾面層要高于防護層，即外飾面層水蒸氣濕流密度要遠遠大于0.85g/(m2.h)，這樣水蒸氣才能暢通無阻地排出。
德國涂裝技術準則[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，才能達到要求。對于透氣性來說，彈性涂料難以達到要求，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，有瓷磚剝落現象的外保溫體系，瓷磚總是與粘結劑、抹面膠漿一起掉下來，而外飾面總是處于飽水狀態。高水蒸氣阻力形成的瓷磚背面的冷凝水使這種體系發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。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絡鏈狀結構的材料，通過溫度控制調整分子交聯程度可得到最適范圍的孔隙率、孔徑大小，達到“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節。據目前檢測數據來看，軟瓷磚的吸水率為2%左右，不透水性實驗表明，其在壓力0.3MPa下，保持30min無滲漏現象。參照JG149-2003中的方法檢測其吸水量和透氣性，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到作為外墻外保溫材料的要求。

   柔韌性
   在實際的外墻外保溫工程中,面層開裂問題較為嚴重,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開裂的原因之一。當保溫系統受到太陽直射時，由于聚苯板的熱阻性好，使抗裂砂漿防護層的熱量不易通過傳導擴散，其表面平衡溫度在夏季可達60-75℃，部分地區甚至達80℃，比傳統的磚墻、混凝土墻上抹涂的水泥砂漿層高10-15℃。根據材料熱脹冷縮的普遍規律，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。這就要求其上的飾面層要有足夠的柔性來適應這種變形。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層所要求的柔性相抵觸，造成的系統的變形很大，面磚與防護層之間產生很大的溫濕剪切應力，影響面磚與防護層之間的附著安全性。
從抹面抗裂砂漿→粘結劑→面磚，可變形性逐層增加是保證外保溫系統抗裂性能的理想模式。這一理想模式要求粘結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, 可達到較好的拉抻強度和斷裂伸長率, 經檢測，標準溫度下軟瓷柔性面磚的拉伸強度和斷裂伸長率分別可達 4. 8 MPa 和83.2 % , 0℃時其拉伸強度和斷裂伸長率也可達到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快捷、容易。
  耐候性和耐凍融性
  在自然環境下外墻外保溫系統承受著冷熱循環, 日光曝曬、風吹雨打、酸堿侵蝕等考驗，因此耐候性、耐老化性和耐凍融性是保溫系統的一個非常重要的指標，對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。經檢測，軟瓷磚在2000h人工氣候老化和人工輻射暴露實驗后，無裂紋、無變色；在-30℃至10℃以上的區間經100次反復凍融循環，無裂紋、剝落、變色等現象；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、脫落現象。
   自重
   保溫材料都是密度低、強度小的材料，承重能力非常有限。重量是系統對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到50kg/m2以上，甚至80 kg/m2，為涂料體系的5－8倍。國內一種柔性面磚為4-6Kg/m2。2mm厚的軟瓷磚重量僅約2.6Kg/m2。德國有規定：對于自重大于10kg/m2體系必須在粘貼的同時附加錨釘。軟瓷磚質量與涂料相當，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單方便很多。
   防火性
   歐洲新的外墻外保溫標準《帶抹灰層的墻體外保溫符合體系指南》中對外墻外保溫的防火特性有明確規定，但JG 149-2003《膨脹聚苯板薄抹灰外墻外保溫系統》中對系統的防火性未作要求，JGJ144-2004《外墻外保溫工程技術規程》中對防火性的要求也僅為“高層建筑外墻外保溫工程應采取防火構造措施”。但顯然，保溫系統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，使軟瓷磚的防火級別達到了B級（GB 8624-2006，難燃級）。
   耐污性
   軟瓷磚的耐污性能按GB/T 3810.14-2006《陶瓷磚試驗方法》檢測為4級，相當于拋光磚的耐污能力。
   外觀表現力
   建筑的外飾面對建筑物的感觀起著重要作用。軟瓷磚豐富的外觀表現力是其主要特色之一。軟瓷磚的顏色可由天然的泥色提供，也可藉由無機礦物顏料提供，可按需要調配任意顏色。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，軟瓷磚在環保方面還有以下特點：
   1、以資源豐富的普通泥土為主要原料，相對于傳統的陶瓷面磚，從根本上避免了以緊缺的陶土資源為主要生產原料。同時，不存在現今陶瓷制造業具有的能耗高、污染嚴重的問題，且具有成本優勢。
   2、可回收再生。舊的拆下的軟瓷磚可回收再生為新品。