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外墻外保溫的吸水性和透氣性

發表時間:2014-02-28

水是外墻外保溫系統的大敵 , 以冰、水和水蒸氣三種形式存在。在圍護結構中,水的遷移是由多種遷移現象綜合作用的結果。主要由水蒸氣的擴散、濕遷移位的驅動和壓力差造成。具體表現在滲漏、結冰、凝結和水蒸氣擴散受阻等。
  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CO 2 、SO 2 、SO 3等,也是通過水變為酸而導致外墻外保溫系統損壞。
  如果外墻外保溫系統透氣性不好,水氣擴散受阻,一是阻礙墻體向外排濕,影響飾面涂料的顏色;二是產生應力,使涂膜鼓泡,脫落;三是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。
  因此,要討論外墻外保溫系統,就必然涉及水。要達到好的保溫效果,外墻外保溫系統就必須拒水、透氣和防結露。

本文主要討論拒水和透氣。

  1 材料的吸水性和透氣性

  1.1 材料的吸水性
  材料的吸水性取決于該材料的孔隙率、孔徑和表面張力。通常,材料的吸水性以吸水系數來表示。吸水量與吸水時間的平方根成正比,單位面積吸水量對吸水時間的平方根作圖是一條通過原點的直線,其斜率就是材料的吸水系數,其數學表達式如下:
  Q = W · t 0.5(1)
  式中: Q ——吸水量, kg/m 2 ;
  W ——吸水系數, kg/(m 2 · h 0.5 );
  t ——吸水時間, h
  吸水達飽和狀態后,就是一條與時間軸線平行的直線。因此,規定材料吸水性時,以 kg/(m 2 · h 0.5 ) 表示最為合適。
  歐洲標準 EN 1062-1 : 2002 《色漆和清漆 抹灰層和混凝土基面上的外用涂料和涂料系統分類 -1. 分類》 [1] 規定,按 EN 1062-3 ∶ 1998 《色漆和清漆 抹灰層和混凝土基面上的外用涂料和涂料系統分類 -3. 吸水性的測定和分類》 [2] 測定吸水性,按表 2 將涂料分類,以便于用戶選用。
  不管是從保護還是從裝飾的角度來說,吸水性都是越小越好。

  1.2 材料的透氣性
  材料的透氣性主要與材料的孔隙率和孔徑等有關。一般用等效靜止空氣層厚度來描述水汽擴散阻力,即透氣性。
  s d =μ·s(2)
  式中: s d ——等效靜止空氣層厚度 , m ;
  μ——擴散阻力系數,空氣μ =1 ;
  s ——涂膜厚度, m
  歐洲標準 EN 1062-1:2002 《色漆和清漆 抹灰層和混凝土基面上的外用涂料和涂料系統分類 -1. 分類》,按 EN ISO 7783-2:1999 《色漆和清漆 抹灰層和混凝土基面上的外用涂料和涂料系統分類 -2. 透水汽性的測定和分類》 [3] 測定透水汽性,按表 3 分類,作為用戶選用的依據。
  一般地說,透氣性越大越好 , 即透氣阻力越小越好。

  1.3 Kuenzel 外墻保護理論
  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 教授研究了阿爾卑斯山脈丘陵地帶氣候對建筑物的影響后,得出:凡符合以下三式要求的材料,才能較好地保護外墻,稱為 Kuenzel 外墻保護理論:
  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;(4)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;(5)式是二者平衡和統一。

  2 不同標準對吸水性和透氣性的要求
  不同標準對外墻外保溫系統的吸水性和透氣性提出了不同要求, 見表 4 。由表 4 可以看出,盡管各個標準的吸水性和透氣性測試方法不同,而且嚴格地說,不同測試方法所得結果難以比較。但大致說,它們對外墻外保溫系統的吸水性和透氣性的 要求,一般是參考 Kuenzel 外墻保護理論要求,但又高于 Kuenzel 外墻保護理論要求。另外, JG149-2003 《膨脹聚苯板薄抹灰外墻外保溫系統》對吸水性和透氣性的要求還是比較合適的。但 JG158-2004 《膠粉聚苯顆粒外墻外保溫系統》和 JGJ 144-2004 《外墻外保溫工程技術規程》對吸水性規定太寬了。

  3 選擇合適涂料滿足吸水性和透氣性的要求
  對于外墻面,就吸水性來說,一般外層要求比內層低,也就是說外飾涂層要低于防護層,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,也就是說外飾涂層要高于防護層,這樣水蒸氣才能暢通無阻地排出。
  德國涂裝技術準則 [7] 要求用于外墻外保溫飾面的建筑涂料,其吸水性≤ 0.2 kg /(m 2 h 0.5 ) ,水汽擴散阻力≤ 0.7m 。用于外墻外保溫飾面的建筑涂料,其拒水透氣性的要求應高于普通外墻飾面的建筑涂料。結合上述外墻外保溫標準,取吸水性≤ 0.2 kg /(m 2 h 0.5 ) ,水汽擴散阻力≤ 1.2m , W · s d ≤ 0.1 kg /(m · h 0.5 ) 還是比較合適的合作伙伴花藝設計
  當然,對于外墻外保溫體系,吸水性(拒水性)和水蒸氣濕流密度(透氣性)是要同時滿足的,所以要綜合平衡。
  彈性建筑涂料吸水性是低的,但透氣性往往難以達到要求。無機建筑涂料恰好相反,透氣性很好,但吸水性是高的。高 PVC 外墻涂料與無機建筑涂料有點類似。有些問題可通過合理的涂膜系統來解決。
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