jienengshi
见习生
外墙外保温相关认识问题探讨
冯金秋
外保温在我国进入大发展时期以来，行业内常常流行一些说法，如“挤塑聚苯板不透汽，影响了外墙的呼吸作用”、“外保温使用寿命只有25年，不能与建筑物同寿命”等，下面就某些问题谈一下个人的看法，不当之处欢迎批评指正。
1．关于保温板透汽性
在外墙上贴外保温系统时，常常听到这样的观点，即，XPS板不透汽，削弱了外墙的“呼吸作用”，甚至可能影响保温效果和居住舒适性。
实际上，由矿物基建筑材料构成的外墙（如混凝土墙、砖墙等）本来就是不透气的。人们所理解的外墙的透气性实为水蒸气的扩散能力。实验证明，通过通风换气所排出的水蒸气量要比通过扩散方式排出的大许多倍，外保温根本不会影响居住舒适性。
就外墙外保温系统而言，在冬季，为了使通过扩散作用由室内空气进入墙体的水分能够顺利排出室外，墙体与保温层的蒸汽渗透阻之和应该大于抹面层与饰面层之和，而且越大越好。抹面层和饰面层的蒸汽渗透阻应该越小越好。否则，会在抹面层与保温层交界处产生冷凝，从而造成冻融破坏。
《矿物棉板复合外保温系统》BS EN 13500中规定，抹面层+饰面层的湿流密度应不小于40g/(m2•d)。《EPS板复合外保温系统》BS EN 13499中规定，抹面层+饰面层的湿流密度应不小于20g/(m2•d)。两者相差一倍。这是因为矿物棉板的水蒸气渗透阻比EPS板小，为了使由室内空气进入墙体的水分能够顺利排出室外，就要求抹面层+饰面层具有更好的透湿性能（即更小的水蒸气渗透阻）。以上两个欧洲标准中还注明：经观察，在采暖期日平均空气相对湿度小于60%，室内外温差小于30K的情况下：EPS板复合外保温系统抹面层+饰面层的湿流密度不小于20g/(m2•d)时不会产生有害结露。矿物棉板复合外保温系统抹面层+饰面层的湿流密度不小于40g/(m2•d)时不会产生有害结露。由此可以看出，XPS板蒸汽渗透阻大并不是坏事。至于新建建筑潮湿墙体中的水分冬季通过保温板拼缝向外扩散，会不会造成抹面层空鼓或裂缝问题，尚有待研究和试验。
2．关于粘结剂、抹面胶浆与XPS板的粘结性能指标
由胶结理论可知，设胶粘剂层本身的内聚力为α11，被粘物本身的内聚力为α22，则界面区两种分子的作用力为
胶粘剂及被粘物在湿润状态下，粘合力α12必然介于α11及α22之间。对于好的胶粘剂来说，要么被粘物破坏，要么胶粘剂破坏。
UEAtc《以矿物抹灰层为面层的外墙外保温系统技术评价指南》规定，不允许在粘结界面处脱胶。
单从承受自重和抵抗风荷载的角度来看，按照《有抹面复合外保温系统欧洲技术认证指南》（EOTA ETAG 004）的规定，当采取满粘时，保温板与基层墙体的拉伸粘结强度只要达到0.03MPa就能满足要求。由此推断，抹面层与保温板的拉伸粘结强度只要达到0.03MPa也能满足要求。然而，即使拉伸粘结强度达到0.20MPa（比如XPS板），工程中出现抹面层空鼓、开裂的情况也并不鲜见。因此，规定粘结强度指标时，尤其是抹面层与保温板的粘结强度，不应只考虑承受自重和抵抗风荷载，更重要的是应考虑由于表面温度变化而产生的剪切应力。在有些情况下，这种剪切应力可能是很大的。
鉴于上述原因，建议将胶粘剂、抹面胶浆与XPS板的拉伸粘结强度规定为不小于0.20MPa，并且应为XPS板破坏。这样规定有两个用意：一是促进研发能保证与XPS板有可靠粘结的胶粘剂、抹面胶浆和XPS板表面处理技术，一是要求研制适合外墙外保温使用的XPS板。需要引起注意的是，并不是什么XPS板都能用来做外保温。
3．关于EPS板导热系数修正
影响保温产品热工性能的主要因素可归纳为以下几方面：①密度范围；②厚度偏差；③厚度变化(例如，矿物棉沉降和压缩变形；EPS夹心板蒸汽养护时收缩变形)；④含湿量；⑤热阻的长期稳定性。
闭孔泡沫塑料中所包容的气体随时间发生变化，从而引起老化（导热系数增大）（如硬质聚氨酯泡沫塑料，XPS板等）。老化过程包括两个阶段：第一阶段（导热系数急剧增大）：空气中的氮气和氧气通过扩散进入泡孔中（通常在5年中完成）；第二阶段：空气扩散结束，但发泡剂还在缓慢地向外扩散（远超过10年，某些情况下甚至超过100年）。氮气和氧气扩散进入泡孔的速度远远大于大分子发泡剂向外扩散的速度。有不少资料研究了聚氨酯泡沫塑料板（PU）和挤塑聚苯板（XPS）导热系数随时间的变化。40mm厚的PU板制成3年后，导热系数由最初的0.023W/(m•K)增大为0.026W/(m•K)；XPS板制成200天后，导热系数由最初的0.022W/(m•K)增大为0.028W/(m•K)。
和含有其他气体（例如，新制成的PU板和XPS板蜂窝空腔中充满着氟里昂气体）的泡沫塑料不同，EPS板使用环戊烷作为发泡气体。EPS板随时间的变化率小，有资料表明，EPS板导热系数在试验室环境条件下随时间没有明显的变化，具有很好的热阻长期稳定性。经过两年以上的现场检查，证明EPS板的热工性能是十分稳定的。意大利某朝南的外墙，用EPS板做外保温，表面只喷涂一薄层涂料作为保护层。使用10年后取样检验，EPS板的多孔结构、密度、热工性能和力学性能没有发生任何变化。国内铁路冷藏车箱用EPS板做保温层，使用8～10年后拆换下来，扔在露天经受日晒风吹雨淋，只是表皮变得粗糙。用电热丝切割后观察，切割表面与新的产品并无区别。经试验室检测，密度为17.8kg/m3，导热系数为0.0335W/(m•K)。
建设部发布的外保温相关标准中,规定EPS板密度为18～22kg/m3，EPS板产品标准中规定EPS板厚度偏差为±2mm。施工中EPS板的密度和厚度可以得到严格的控制。
从有关研究资料可以看出，在冬季正常使用条件和外保温应用条件下，EPS板中的含湿量及其对导热系数的影响几乎可以忽略不计。
综上所述，密度范围、厚度偏差、厚度变化、含湿量和热阻的长期稳定性等可能影响热工性能的几个因素，在正常使用条件和外保温应用条件下，对EPS板热工性能几乎不产生明显影响。
有的地方标准规定，热工设计时EPS板的导热系数取0.042W/(m•K)，修正系数取1.2，修正后导热系数0.050W/(m•K)。这样的修正未免过大了，不但造成外保温工程成本过高,而且容易造成误导。
首先，EPS板导热系数取0.042W/(m•K)，比《绝热用模塑聚苯乙烯泡沫塑料》GB/T 10801.1－2002规定的0.041 W/(m•K)还要大。由国家建筑工程质量监督检验中心节能部2003～2006年EPS板导热系数实测值的统计资料可以看出，在试样平均温度10～25℃，表观密度13～32kg/m3范围内，EPS板实测导热系数为0.0323～0.0376 W/(m•K)。由巴斯夫公司EPS板导热系数与密度的关系图（平均温度10℃）可以看出，在试样平均温度10℃，表观密度15～30kg/m3范围内，EPS板导热系数为0.032～0.037W/(m•K)，与国家建工质检中心数据十分接近。
《民用建筑热工设计规范》GB 50176附表4.1 建筑材料热物理性能计算参数，表注中规定：①围护结构在正确设计和正常使用条件下,材料的热物理性能计算参数应按本表直接采用；②有附表4.2所列情况者，材料的导热系数计算值应按下式修正：λc=λ•a。作为夹芯层浇注在混凝土构件中的泡沫塑料等，因压缩取a=1.20。由此可见，在外保温使用条件下,EPS板导热系数可按该表直接采用，无需再做修正。
4．关于外保温工程的使用耐久性
《外墙外保温工程技术规程》JGJ144-2004中规定，在正确使用和正常维护的条件下，外墙外保温工程的使用年限应不少于25年。使用年限的含义是，当预期使用年限到期后，外保温工程的性能仍能符合该规程规定，也就是说，仍然是完好的。
自1975年以来，德国佛朗霍夫建筑物理研究所对使用时间长达35年的大量外保温住宅楼做了多次跟踪调查。调查得出如下结论：①由于柔性保温层起着减小剪切应力的作用，外保温外立面的损坏比具有抹灰层的普通砖石建筑要少得多。②外保温系统较易因降雨或夜间外表面结露而出现霉菌滋生的问题，可通过在灰浆或涂料中掺入适当的添加剂而得到明显的控制。③外保温工程的维修费用和维修周期与有抹灰层的一般砖石建筑墙体相当，耐久性和估计寿命也相同。对于砖石建筑墙体，一般公认的寿命为至少60年。
建设部《外墙外保温工程技术规程》JGJ144修编组赴德国和法国考察报告中表明：“关于外保温使用年限问题，德国建筑物理研究所的专家介绍，持续实际跟踪观察时间最长的外保温建筑为38年，按照现在的外保温应用状况，推算该外墙外保温的使用寿命可以达到60年。德国外保温协会认为，外保温建筑目前已经有使用长达40年甚至更长的，可以认为外墙外保温系统是一个经受了考验的系统。”
5．关于外保温工程的维修
我国外保温发展过程中，由于材料问题或缺少经验，曾经出现这样那样的问题。外保温发展到目前阶段，应该考虑外保温工程的维修问题了。
外保温工程的维修可能有多种类型，例如饰面层正常维修，防护面层大面积空鼓、开裂，雨水渗漏，保温不足，热桥部位结露的维修等等。
1）某高寒地区挤塑聚苯板薄抹灰涂料饰面外保温工程。竣工后不久，防护面层就出现大面积空鼓、开裂。曾经局部修理，裂缝反而由原来的一条变为两条。经我们推荐，由某厂家进行了维修。具体方法和施工工序如下：①除去空鼓、开裂部分的抹面层；②表面涂界面砂浆；③用锚栓固定热镀锌钢丝网；④抹20～30mm厚聚苯颗粒保温浆料；⑤保温浆料养护（干燥到一定程度）；⑥做玻纤网薄抹面层和涂料饰面（乳液型抹面胶浆抗裂性优于干粉型）。施工于2008年7月开工，9月完工，经过了一个冬季，效果很好
2）寒冷地区某住宅楼工程，钢筋混凝土外墙，采用硅酸盐复合类保温浆料外保温，涂料饰面。现场钻芯取样检验，保温层厚度不足30mm，干密度超过600kg/m3。现场检测外墙传热系数严重超标。经检查，外饰面情况良好。可以在原饰面层上再做一层粘贴EPS板薄抹灰外保温层，据参考资料[8]介绍，德国也有类似做法。为了安全起见，粘贴EPS板前，可考虑在原饰面层上涂界面砂浆，并用适当数量的锚栓将EPS板与结构墙体固定。
3）寒冷地区某高层住宅楼，外墙为钢筋混凝土，采用EPS板外保温。屋顶设计有粗大的现浇钢筋混凝土挑檐。外保温只做到外墙顶部，混凝土挑檐全部裸露，顶层住户屋顶和外墙角内表面大面积结露发霉。对此情况以前也曾做过修理，在原外墙外保温层上又贴了一层50mm厚的EPS板，结果结露发霉现象没有得到任何改善。对于这种热桥部位结露问题，可选用以下方法维修：①内贴XPS板或喷涂硬泡聚氨酯。需注意密封处理，防止水蒸气进入保温层后面而造成墙面结露。②将混凝土挑檐从外面全部包起来，当然还需要事先经过周密的计算。
冯金秋
外保温在我国进入大发展时期以来，行业内常常流行一些说法，如“挤塑聚苯板不透汽，影响了外墙的呼吸作用”、“外保温使用寿命只有25年，不能与建筑物同寿命”等，下面就某些问题谈一下个人的看法，不当之处欢迎批评指正。
1．关于保温板透汽性
在外墙上贴外保温系统时，常常听到这样的观点，即，XPS板不透汽，削弱了外墙的“呼吸作用”，甚至可能影响保温效果和居住舒适性。
实际上，由矿物基建筑材料构成的外墙（如混凝土墙、砖墙等）本来就是不透气的。人们所理解的外墙的透气性实为水蒸气的扩散能力。实验证明，通过通风换气所排出的水蒸气量要比通过扩散方式排出的大许多倍，外保温根本不会影响居住舒适性。
就外墙外保温系统而言，在冬季，为了使通过扩散作用由室内空气进入墙体的水分能够顺利排出室外，墙体与保温层的蒸汽渗透阻之和应该大于抹面层与饰面层之和，而且越大越好。抹面层和饰面层的蒸汽渗透阻应该越小越好。否则，会在抹面层与保温层交界处产生冷凝，从而造成冻融破坏。
《矿物棉板复合外保温系统》BS EN 13500中规定，抹面层+饰面层的湿流密度应不小于40g/(m2•d)。《EPS板复合外保温系统》BS EN 13499中规定，抹面层+饰面层的湿流密度应不小于20g/(m2•d)。两者相差一倍。这是因为矿物棉板的水蒸气渗透阻比EPS板小，为了使由室内空气进入墙体的水分能够顺利排出室外，就要求抹面层+饰面层具有更好的透湿性能（即更小的水蒸气渗透阻）。以上两个欧洲标准中还注明：经观察，在采暖期日平均空气相对湿度小于60%，室内外温差小于30K的情况下：EPS板复合外保温系统抹面层+饰面层的湿流密度不小于20g/(m2•d)时不会产生有害结露。矿物棉板复合外保温系统抹面层+饰面层的湿流密度不小于40g/(m2•d)时不会产生有害结露。由此可以看出，XPS板蒸汽渗透阻大并不是坏事。至于新建建筑潮湿墙体中的水分冬季通过保温板拼缝向外扩散，会不会造成抹面层空鼓或裂缝问题，尚有待研究和试验。
2．关于粘结剂、抹面胶浆与XPS板的粘结性能指标
由胶结理论可知，设胶粘剂层本身的内聚力为α11，被粘物本身的内聚力为α22，则界面区两种分子的作用力为
胶粘剂及被粘物在湿润状态下，粘合力α12必然介于α11及α22之间。对于好的胶粘剂来说，要么被粘物破坏，要么胶粘剂破坏。
UEAtc《以矿物抹灰层为面层的外墙外保温系统技术评价指南》规定，不允许在粘结界面处脱胶。
单从承受自重和抵抗风荷载的角度来看，按照《有抹面复合外保温系统欧洲技术认证指南》（EOTA ETAG 004）的规定，当采取满粘时，保温板与基层墙体的拉伸粘结强度只要达到0.03MPa就能满足要求。由此推断，抹面层与保温板的拉伸粘结强度只要达到0.03MPa也能满足要求。然而，即使拉伸粘结强度达到0.20MPa（比如XPS板），工程中出现抹面层空鼓、开裂的情况也并不鲜见。因此，规定粘结强度指标时，尤其是抹面层与保温板的粘结强度，不应只考虑承受自重和抵抗风荷载，更重要的是应考虑由于表面温度变化而产生的剪切应力。在有些情况下，这种剪切应力可能是很大的。
鉴于上述原因，建议将胶粘剂、抹面胶浆与XPS板的拉伸粘结强度规定为不小于0.20MPa，并且应为XPS板破坏。这样规定有两个用意：一是促进研发能保证与XPS板有可靠粘结的胶粘剂、抹面胶浆和XPS板表面处理技术，一是要求研制适合外墙外保温使用的XPS板。需要引起注意的是，并不是什么XPS板都能用来做外保温。
3．关于EPS板导热系数修正
影响保温产品热工性能的主要因素可归纳为以下几方面：①密度范围；②厚度偏差；③厚度变化(例如，矿物棉沉降和压缩变形；EPS夹心板蒸汽养护时收缩变形)；④含湿量；⑤热阻的长期稳定性。
闭孔泡沫塑料中所包容的气体随时间发生变化，从而引起老化（导热系数增大）（如硬质聚氨酯泡沫塑料，XPS板等）。老化过程包括两个阶段：第一阶段（导热系数急剧增大）：空气中的氮气和氧气通过扩散进入泡孔中（通常在5年中完成）；第二阶段：空气扩散结束，但发泡剂还在缓慢地向外扩散（远超过10年，某些情况下甚至超过100年）。氮气和氧气扩散进入泡孔的速度远远大于大分子发泡剂向外扩散的速度。有不少资料研究了聚氨酯泡沫塑料板（PU）和挤塑聚苯板（XPS）导热系数随时间的变化。40mm厚的PU板制成3年后，导热系数由最初的0.023W/(m•K)增大为0.026W/(m•K)；XPS板制成200天后，导热系数由最初的0.022W/(m•K)增大为0.028W/(m•K)。
和含有其他气体（例如，新制成的PU板和XPS板蜂窝空腔中充满着氟里昂气体）的泡沫塑料不同，EPS板使用环戊烷作为发泡气体。EPS板随时间的变化率小，有资料表明，EPS板导热系数在试验室环境条件下随时间没有明显的变化，具有很好的热阻长期稳定性。经过两年以上的现场检查，证明EPS板的热工性能是十分稳定的。意大利某朝南的外墙，用EPS板做外保温，表面只喷涂一薄层涂料作为保护层。使用10年后取样检验，EPS板的多孔结构、密度、热工性能和力学性能没有发生任何变化。国内铁路冷藏车箱用EPS板做保温层，使用8～10年后拆换下来，扔在露天经受日晒风吹雨淋，只是表皮变得粗糙。用电热丝切割后观察，切割表面与新的产品并无区别。经试验室检测，密度为17.8kg/m3，导热系数为0.0335W/(m•K)。
建设部发布的外保温相关标准中,规定EPS板密度为18～22kg/m3，EPS板产品标准中规定EPS板厚度偏差为±2mm。施工中EPS板的密度和厚度可以得到严格的控制。
从有关研究资料可以看出，在冬季正常使用条件和外保温应用条件下，EPS板中的含湿量及其对导热系数的影响几乎可以忽略不计。
综上所述，密度范围、厚度偏差、厚度变化、含湿量和热阻的长期稳定性等可能影响热工性能的几个因素，在正常使用条件和外保温应用条件下，对EPS板热工性能几乎不产生明显影响。
有的地方标准规定，热工设计时EPS板的导热系数取0.042W/(m•K)，修正系数取1.2，修正后导热系数0.050W/(m•K)。这样的修正未免过大了，不但造成外保温工程成本过高,而且容易造成误导。
首先，EPS板导热系数取0.042W/(m•K)，比《绝热用模塑聚苯乙烯泡沫塑料》GB/T 10801.1－2002规定的0.041 W/(m•K)还要大。由国家建筑工程质量监督检验中心节能部2003～2006年EPS板导热系数实测值的统计资料可以看出，在试样平均温度10～25℃，表观密度13～32kg/m3范围内，EPS板实测导热系数为0.0323～0.0376 W/(m•K)。由巴斯夫公司EPS板导热系数与密度的关系图（平均温度10℃）可以看出，在试样平均温度10℃，表观密度15～30kg/m3范围内，EPS板导热系数为0.032～0.037W/(m•K)，与国家建工质检中心数据十分接近。
《民用建筑热工设计规范》GB 50176附表4.1 建筑材料热物理性能计算参数，表注中规定：①围护结构在正确设计和正常使用条件下,材料的热物理性能计算参数应按本表直接采用；②有附表4.2所列情况者，材料的导热系数计算值应按下式修正：λc=λ•a。作为夹芯层浇注在混凝土构件中的泡沫塑料等，因压缩取a=1.20。由此可见，在外保温使用条件下,EPS板导热系数可按该表直接采用，无需再做修正。
4．关于外保温工程的使用耐久性
《外墙外保温工程技术规程》JGJ144-2004中规定，在正确使用和正常维护的条件下，外墙外保温工程的使用年限应不少于25年。使用年限的含义是，当预期使用年限到期后，外保温工程的性能仍能符合该规程规定，也就是说，仍然是完好的。
自1975年以来，德国佛朗霍夫建筑物理研究所对使用时间长达35年的大量外保温住宅楼做了多次跟踪调查。调查得出如下结论：①由于柔性保温层起着减小剪切应力的作用，外保温外立面的损坏比具有抹灰层的普通砖石建筑要少得多。②外保温系统较易因降雨或夜间外表面结露而出现霉菌滋生的问题，可通过在灰浆或涂料中掺入适当的添加剂而得到明显的控制。③外保温工程的维修费用和维修周期与有抹灰层的一般砖石建筑墙体相当，耐久性和估计寿命也相同。对于砖石建筑墙体，一般公认的寿命为至少60年。
建设部《外墙外保温工程技术规程》JGJ144修编组赴德国和法国考察报告中表明：“关于外保温使用年限问题，德国建筑物理研究所的专家介绍，持续实际跟踪观察时间最长的外保温建筑为38年，按照现在的外保温应用状况，推算该外墙外保温的使用寿命可以达到60年。德国外保温协会认为，外保温建筑目前已经有使用长达40年甚至更长的，可以认为外墙外保温系统是一个经受了考验的系统。”
5．关于外保温工程的维修
我国外保温发展过程中，由于材料问题或缺少经验，曾经出现这样那样的问题。外保温发展到目前阶段，应该考虑外保温工程的维修问题了。
外保温工程的维修可能有多种类型，例如饰面层正常维修，防护面层大面积空鼓、开裂，雨水渗漏，保温不足，热桥部位结露的维修等等。
1）某高寒地区挤塑聚苯板薄抹灰涂料饰面外保温工程。竣工后不久，防护面层就出现大面积空鼓、开裂。曾经局部修理，裂缝反而由原来的一条变为两条。经我们推荐，由某厂家进行了维修。具体方法和施工工序如下：①除去空鼓、开裂部分的抹面层；②表面涂界面砂浆；③用锚栓固定热镀锌钢丝网；④抹20～30mm厚聚苯颗粒保温浆料；⑤保温浆料养护（干燥到一定程度）；⑥做玻纤网薄抹面层和涂料饰面（乳液型抹面胶浆抗裂性优于干粉型）。施工于2008年7月开工，9月完工，经过了一个冬季，效果很好
2）寒冷地区某住宅楼工程，钢筋混凝土外墙，采用硅酸盐复合类保温浆料外保温，涂料饰面。现场钻芯取样检验，保温层厚度不足30mm，干密度超过600kg/m3。现场检测外墙传热系数严重超标。经检查，外饰面情况良好。可以在原饰面层上再做一层粘贴EPS板薄抹灰外保温层，据参考资料[8]介绍，德国也有类似做法。为了安全起见，粘贴EPS板前，可考虑在原饰面层上涂界面砂浆，并用适当数量的锚栓将EPS板与结构墙体固定。
3）寒冷地区某高层住宅楼，外墙为钢筋混凝土，采用EPS板外保温。屋顶设计有粗大的现浇钢筋混凝土挑檐。外保温只做到外墙顶部，混凝土挑檐全部裸露，顶层住户屋顶和外墙角内表面大面积结露发霉。对此情况以前也曾做过修理，在原外墙外保温层上又贴了一层50mm厚的EPS板，结果结露发霉现象没有得到任何改善。对于这种热桥部位结露问题，可选用以下方法维修：①内贴XPS板或喷涂硬泡聚氨酯。需注意密封处理，防止水蒸气进入保温层后面而造成墙面结露。②将混凝土挑檐从外面全部包起来，当然还需要事先经过周密的计算。
