前言： 外墙保温隔热是节能建筑的主要措施之一，而外墙保温面层的裂缝是保温建筑的质量通病中的重症，防裂性是墙体保温体系要解决的关键技术之一，因为一旦保温层、保护层发生开裂，墙体保温性能就会发生很大改变，非但满足不了设计的节能要求，甚至会危及墙体的安全。保温墙体裂缝的存在，降低了墙体的质量，如整体性、保温性、耐久性和抗震性能。外保温体系是非承重复合墙面，其墙面裂缝的危害主要是水的渗透对保温体系的破坏以及对住户的感观上和心理上造成不良影响。由于住宅工程的质量问题，保温墙体裂缝等涉及的纠纷或官司也越来越多，建筑物的裂缝已成为住户评判建筑物安全的一个非常直观敏感的问题和首要的质量要求。因此加强保温墙体结构研究，特别是保温墙体的抗裂措施研究，已成为国家行政主管部门以及设计、材料生产、施工和房屋开发商共同关注的课题。 由建设部科技发展促进中心、北京市建筑节能与墙体材料革新办公室和北京振利高新技术公司共同申请、并经建设部批准的"外墙保温体系面层裂缝产生原因及其控制技术的研究"的科研项目，自2002年4月正式立项起，对外墙保温体系面层裂缝产生的原因及其控制技术应该采取的措施，进行了全面深入的研究。课题组针对目前比较常见的外墙保温体系，不仅从材料和施工两个方面分析总结了裂缝产生的原因及控制措施，而且还对构造设计因素加以分析，综合考虑了热应力、水、风压、火及地震力的影响。根据研究成果提出的"外保温隔热体系抗裂优于内保温隔热体系"、"坚持逐层渐变，柔性释放应力的抗裂技术路线"、"普通水泥砂浆不应作为保温层的保护层材料"、"外墙保温体系供应商应对体系材料成套供应"、"无空腔或小空腔构造提高体系稳定性"、"各层材料自身变形性外还应充分考虑材料的相容性及匹配性"等一系列抗裂技术理念及抗裂技术的一些基本原则，其研究成果可为国内各建筑行业管理部门提供管理执法的依据，对推动我国外墙保温技术的发展起到积极的指导作用。为了将此项技术的研究成果介绍给广大外保温从业人员，从即日起，本报将连续登载该课题的研究分析，以飨读者。 （一）裂缝的基本概念 裂缝是固体材料中的某种不连续现象，在学术上属于结构材料强度理论范畴。通常把裂缝分为微观裂缝和宏观裂缝。肉眼可见的裂缝范围一般以0.05mm为界，小于0.05mm的裂缝称为微观裂缝，大于等于0.05mm的裂缝称为宏观裂缝。 由于外保温隔热体系是非承重复合墙面，其墙面裂缝的危害不在于影响结构安全，主要是对住户的审美和心理的影响以及由于裂缝存在，有可能对保温隔热体系造成破坏（如水的渗透、冻融破坏等）。从水的渗透看，水分子可穿过任何肉眼可见的裂缝，所以从理论上是不允许裂缝的。由于裂缝具有发展性，因此对裂缝的判定和分级应包含时间、裂缝宽度和长度、以及面积发生率。 （二）外墙保温裂缝产生的原因分析 外墙保温隔热裂缝产生的原因相当复杂，包含构造设计、材料及施工的各个环节。 外墙内保温隔热构造设计的缺陷 内保温隔热是将保温隔热体系置于外墙内侧，从而使内、外墙体分处于两个温度场，建筑物结构受热应力的影响而始终处于不稳定的状态。在相同气候条件下做内保温隔热，不仅比做外保温隔热，甚至比不做保温隔热时外墙与内部结构墙体的温差更大，受外界各种作用力的影响更直接。 对冬季采暖、夏季制冷的建筑物，室内温度随昼夜和季节的变化幅度通常不大（约为10℃左右），这种温度变化引起建筑物内墙和楼板的线性变形和体积变化也不大。但是，外墙和屋面受室外温度和太阳辐射热的作用而引起的温度变化幅度较大（昼夜温差可达20℃～40℃，年温差可达80℃～100℃）。当室外温度低于室内温度时，外墙收缩的幅度比内保温隔热体系的速度快，当高于室内气温时，外墙膨胀的速度会高于内保温隔热体系，这种反复形变使内保温隔热体系始终处于一种不稳定的墙体基础上。根据资料和实测证明，6m开间的混凝土墙面在年温差80℃的温差变化条件下约发生4.8mm的形变，这样的形变应力反复作用不仅使外墙易遭受温差应力的破坏，也易造成内保温隔热体系的空鼓开裂。内保温隔热的另一个明显的缺陷是：结构冷（热）桥的存在易造成局部温差过大导致产生结露现象，而结露水的浸渍或冻融极易造成保温隔热墙面发霉、开裂。 住户在装修时，内保温隔热层往往遭到破坏，破坏后自身不易修复。正因为内保温隔热固有的缺陷使内保温隔热墙体出现裂缝成为普遍现象，而内保温隔热裂缝时时刻刻处于住户的视野中，对住户的审美和心理会产生长期的影响，成为投诉焦点。因此从构造设计上看，内保温隔热具有自身先天的缺陷。 外墙外保温隔热构造设计的不足 外保温隔热是将保温隔热体系置于外墙外侧从而使主体结构所受温差作用大幅度下降，温度变形减小，对结构墙体起到保护作用，并可有效阻断冷（热）桥，有利于结构寿命的延长。因此从有利于结构稳定性方面来说，外保温隔热具有明显的优势，在可选择的情况下应首选外保温隔热。但由于外保温隔热体系被置于外墙外侧，直接承受来自自然界各种因素影响，对体系要求更高。就太阳辐射及环境温度变化对其影响来说，置于保温层之上的抗裂防护层只有3mm～20mm，且保温材料具有较大的热阻，在得热量相同的情况下，外保温抗裂防护层温度变化速度比无保温情况下主体外墙温度变化速度提高8～30倍，因此抗裂防护层的柔韧性和耐候性对外保温体系的抗裂性能起着关键的作用，在构造设计时应充分考虑热应力、水、风、火及地震力的影响。 1.聚苯板薄抹灰外保温隔热构造设计存在的不足 这类外保温隔热材料通常采用粘贴的方式（也有加锚栓辅助锚固的）固定在基层墙体上，然后在保温板上抹抹面砂浆并将增强网铺压在抹面砂浆中。该类保温体系在国外已有较长的应用历史，根据来华德国专家介绍，德国一个行业协会在1993年调查的14栋外保温工程中，除1栋有0.2mm以下的轻微裂缝，其他13栋几乎无任何裂缝，在这13栋中，除1栋建筑物外，其他都经过新做涂料、再做抗裂防护层甚至再加做保温层等翻新手段以达到使用寿命不低于25年。目前国内采用该保温体系的情况远比国外差，做该类保温工程的厂家有上千家,除少部分企业的保温工程外，相当数量的工程在3个月后就出现了裂缝。该类体系构造设计上分析有以下原因： 从保温隔热材料的因素来讲,EPS保温板在自然环境中的自身收缩变形时间长达60天，由于在自然环境条件下42天或60℃蒸汽养护条件下5天的自身收缩变形已完成99%%以上，因此要求EPS保温板在自然环境条件下42天或60℃蒸汽养护条件下5天后再上墙。但在实际情况中很难做到。一是EPS保温板长时间的养护需要占用大量的场地；二是生产企业由于资金占用、成本控制等因素，通常是以销定产，大量工程是EPS保温板养护不到一星期就上墙，造成上墙后继续收缩，且收缩应力均集中在板缝处。另外，保温板在昼夜及季节变化发生热胀冷缩、湿胀干缩时也会在板缝处集中产生变形应力,该类体系板间裂缝是比较常见的现象。挤塑聚苯板比发泡聚苯板密度大、强度高，自身变形及温差变形产生的变形应力也大，与膨胀聚苯板相比更易造成板缝处开裂。 聚苯板薄抹灰外保温隔热体系通常采用纯点粘或筐点粘，采用纯点粘时，该体系存在整体贯通的空腔。即便是筐粘，由于必须留有排气孔，每块板的空腔通过排气孔及板缝仍是贯通的，当建筑物垂直度偏差通过粘结点粘结砂浆厚度来调整时，特别是墙体偏差较大时，空腔的大小是不确定的，该体系存在整体贯通的空腔正负风压对保温隔热墙面进行挤或拉，也易造成板缝处开裂，极端情况下负风压甚至会将保温板掀掉。 从防护层受热应力的因素上看,聚苯板保温层上是仅3mm的砂浆复合网格布防护层,由于聚苯板保温隔热层热阻很大，从而使防护层的热量不易通过传导扩散，当受太阳直射时其表面温度将高达50℃～70℃,南方部分地区甚至可达80℃，遇突然降雨降温，温度会降至15℃左右,温差可达40℃～65℃,这样的温差变化以及受昼夜和季节室外气温的影响,对抹面砂浆的柔韧性和网格布的耐久性提出了相当高的要求。另外，当聚苯板的温度超过70℃时,聚苯板会产生不可逆热收缩变形，造成较为严重的开裂变形，这种情况在高温干燥地区更为明显。 2、现浇无网聚苯板外保温隔热构造设计的不足 这类外保温隔热材料通常将聚苯板作为主体保温隔热材料放置于大模内侧，通过与现浇混凝土整体一次浇注的方式固定在基层墙体上。其优点是实现复合浇注材料一次成型，施工速度快。第一个采用该做法的北京某设计院工程，在未经任何处理的聚苯板置于大模内侧与现浇混凝土整体一次浇注固定在基层墙体上，体现了快速施工的优势，但工程仍然存在以下问题： 1）聚苯板与混凝土基墙结合力不够。由于EPS板是一种有机绝热材料，与混凝土粘结强度不够，通过拉拔试验发现，粘结强度达不到0.1MPa，拉拔破坏部位是聚苯板与混凝土界面分离。 2）平整度和垂直度较难控制。由于现浇混凝土时是分层施工，现浇时混凝土下部的侧压力比上部大，每层聚苯板的下部受到的挤压力及压缩变形也大，拆卸外侧模板后，聚苯板回弹时下部回弹比上部大，造成表面不平整度加大。另外由于现浇施工表面平整度控制困难，工程通高垂直偏差较大，局部达到40mm-60mm。 3）存在局部破损和污染。由于聚苯板表面强度低，在支护和拆卸外侧模板时，聚苯板表面不可避免受到损坏，在浇注时难避会出现漏浆形成热桥。 3.采用水泥砂浆厚抹灰钢丝网架保温板外保温隔热构造设计的不足 这类外保温隔热材料通常采用带有钢丝网架的聚苯板作为主体保温隔热材料，通过与现浇混凝土整体一次浇注或采用机械锚固的方式固定在基层墙体上，然后采用20mm～30mm的普通水泥砂浆找平。由于该类体系采用厚抹水泥砂浆做法,开裂现象较为普遍，原因如下: ①普通水泥砂浆自身易产生收缩变形，并且存在强度增长周期短（主要强度在10多个小时便已完成）、收缩周期长（几个月甚至上百天，收缩率为8%-10%）的矛盾，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。处于保温层保护下的主体结构受温度变形影响较小，而20mm～30mm的找平砂浆处于热阻很大的聚苯板的外侧，受环境温度影响产生较大变形，聚苯板两侧的水泥材质受温差影响产生较大变形引起开裂。另外，由于保温隔热板平整度很难控制，会造成找平抹灰厚度不均，局部收缩和温差应力不均引起裂缝。 ②配筋位置不合理引起裂缝。钢丝网架在水泥砂浆中的位置靠近保温隔热层，相当于单面配筋方式，而正负风压、热胀冷缩、干缩湿胀、及地震等作用力都是双向或多向，这种方式的配筋对靠近外饰面应力的分散作用起不到应有的抗裂作用。四角钢网配筋对抵抗和分散与钢丝网网丝同向的应力具有良好的效果，但在网孔对角线方向无筋，对抵抗和分散网孔对角线方向的应力作用有限，易产生沿四角网对角线方向的裂缝。另外，四角钢网的十字交叉处水泥砂浆不易完成充分握裹，使水泥砂浆与钢网不能成为一共同受力体。 ③荷载过大产生挤压开裂。由于在钢丝网架聚苯板外保温隔热实际工程中由于平整度较差、找平砂浆很厚，每平米荷载可达80kg甚至100kg以上，在这样的荷载作用下，钢丝网架聚苯板会产生徐变，使整个硬质面层产生重力挤压造成裂缝。
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