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外墙外保温的吸水性和透气性

发表时间:2014-02-28

水是外墙外保温系统的大敌 , 以冰、水和水蒸气三种形式存在。在围护结构中,水的迁移是由多种迁移现象综合作用的结果。主要由水蒸气的扩散、湿迁移位的驱动和压力差造成。具体表现在渗漏、结冰、凝结和水蒸气扩散受阻等。
  当外墙外保温系统渗水或漏水时,水就使保温性能降低,甚至完全丧失。在冬天,渗入的水会结冰,体积膨胀 9% ,从而产生膨胀应力,这些会对外墙外保温系统造成灾难性的破坏。侵蚀性的气体,如CO 2 、SO 2 、SO 3等,也是通过水变为酸而导致外墙外保温系统损坏。
  如果外墙外保温系统透气性不好,水气扩散受阻,一是阻碍墙体向外排湿,影响饰面涂料的颜色;二是产生应力,使涂膜鼓泡,脱落;三是导致墙身含湿量逐步增加,产生冷凝水富集,从而给墙体热工、结构等性能带来不利影响。
  因此,要讨论外墙外保温系统,就必然涉及水。要达到好的保温效果,外墙外保温系统就必须拒水、透气和防结露。

本文主要讨论拒水和透气。

  1 材料的吸水性和透气性

  1.1 材料的吸水性
  材料的吸水性取决于该材料的孔隙率、孔径和表面张力。通常,材料的吸水性以吸水系数来表示。吸水量与吸水时间的平方根成正比,单位面积吸水量对吸水时间的平方根作图是一条通过原点的直线,其斜率就是材料的吸水系数,其数学表达式如下:
  Q = W · t 0.5(1)
  式中: Q ——吸水量, kg/m 2 ;
  W ——吸水系数, kg/(m 2 · h 0.5 );
  t ——吸水时间, h
  吸水达饱和状态后,就是一条与时间轴线平行的直线。因此,规定材料吸水性时,以 kg/(m 2 · h 0.5 ) 表示最为合适。
  欧洲标准 EN 1062-1 : 2002 《色漆和清漆 抹灰层和混凝土基面上的外用涂料和涂料系统分类 -1. 分类》 [1] 规定,按 EN 1062-3 ∶ 1998 《色漆和清漆 抹灰层和混凝土基面上的外用涂料和涂料系统分类 -3. 吸水性的测定和分类》 [2] 测定吸水性,按表 2 将涂料分类,以便于用户选用。
  不管是从保护还是从装饰的角度来说,吸水性都是越小越好。

  1.2 材料的透气性
  材料的透气性主要与材料的孔隙率和孔径等有关。一般用等效静止空气层厚度来描述水汽扩散阻力,即透气性。
  s d =μ·s(2)
  式中: s d ——等效静止空气层厚度 , m ;
  μ——扩散阻力系数,空气μ =1 ;
  s ——涂膜厚度, m
  欧洲标准 EN 1062-1:2002 《色漆和清漆 抹灰层和混凝土基面上的外用涂料和涂料系统分类 -1. 分类》,按 EN ISO 7783-2:1999 《色漆和清漆 抹灰层和混凝土基面上的外用涂料和涂料系统分类 -2. 透水汽性的测定和分类》 [3] 测定透水汽性,按表 3 分类,作为用户选用的依据。
  一般地说,透气性越大越好 , 即透气阻力越小越好。

  1.3 Kuenzel 外墙保护理论
  理想的外墙系统应既没有吸水性,又没有水汽扩散阻力。但事实上这是不可能的,只能二者兼顾和统一。 Kuenzel 教授研究了阿尔卑斯山脉丘陵地带气候对建筑物的影响后,得出:凡符合以下三式要求的材料,才能较好地保护外墙,称为 Kuenzel 外墙保护理论:
  W ≤ 0.5kg /(m 2·h 0.5 )(3)
  s d ≤2 m(4)
  W·s d ≤0.1 kg /(m·h 0.5 )(5)
  (3)式是选材时对材料吸水性的要求,也就是说,必须选用拒水材料才能达到保护的目的;(4)式是选材时对透气性的要求,必须选用透气性好的材料,气密性太高也是达不到保护目的的;(5)式是二者平衡和统一。

  2 不同标准对吸水性和透气性的要求
  不同标准对外墙外保温系统的吸水性和透气性提出了不同要求, 见表 4 。由表 4 可以看出,尽管各个标准的吸水性和透气性测试方法不同,而且严格地说,不同测试方法所得结果难以比较。但大致说,它们对外墙外保温系统的吸水性和透气性的 要求,一般是参考 Kuenzel 外墙保护理论要求,但又高于 Kuenzel 外墙保护理论要求。另外, JG149-2003 《膨胀聚苯板薄抹灰外墙外保温系统》对吸水性和透气性的要求还是比较合适的。但 JG158-2004 《胶粉聚苯颗粒外墙外保温系统》和 JGJ 144-2004 《外墙外保温工程技术规程》对吸水性规定太宽了。

  3 选择合适涂料满足吸水性和透气性的要求
  对于外墙面,就吸水性来说,一般外层要求比内层低,也就是说外饰涂层要低于防护层,这样才能使比较少的水进入墙体;就水蒸气湿流密度来说,一般外层要求比内层高,也就是说外饰涂层要高于防护层,这样水蒸气才能畅通无阻地排出。
  德国涂装技术准则 [7] 要求用于外墙外保温饰面的建筑涂料,其吸水性≤ 0.2 kg /(m 2 h 0.5 ) ,水汽扩散阻力≤ 0.7m 。用于外墙外保温饰面的建筑涂料,其拒水透气性的要求应高于普通外墙饰面的建筑涂料。结合上述外墙外保温标准,取吸水性≤ 0.2 kg /(m 2 h 0.5 ) ,水汽扩散阻力≤ 1.2m , W · s d ≤ 0.1 kg /(m · h 0.5 ) 还是比较合适的合作伙伴花艺设计
  当然,对于外墙外保温体系,吸水性(拒水性)和水蒸气湿流密度(透气性)是要同时满足的,所以要综合平衡。
  弹性建筑涂料吸水性是低的,但透气性往往难以达到要求。无机建筑涂料恰好相反,透气性很好,但吸水性是高的。高 PVC 外墙涂料与无机建筑涂料有点类似。有些问题可通过合理的涂膜系统来解决。