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外墙外保温饰面的建筑涂料要求和选择

外墙外保温饰面的建筑涂料要求和选择

发布时间:
2019/07/25
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1.前言

 能源和原材料是我国国民经济发展的瓶颈。我们都曾经历过,2003年的煤、电、油、运全线紧张。随着政策调整和落实,电力供应的上升,能源和原材料严重紧 张局面有所改善,但能源和原材料瓶颈格局不会发生根本性的改变,节能已成为我们的基本国策。我国的建筑能耗约占全国总能耗的30%,因此,建筑节能是国家 节能工作的重要组成部分。外墙外保温是行之有效的建筑节能方式,而作为其饰面,建筑涂料是首选。根据JG149-2003《膨胀聚苯板薄抹灰外墙外保温系 统》规定,涂料必须与薄抹灰外保温系统相容,其性能指标应符合外墙建筑涂料的相关标准。其实,为了达到有效的节能和理想的装饰效果,除此以外,选用外墙外 保温饰面建筑涂料还有一些要关注的。

2.外墙外保温体系组成和结构

所谓外墙外保温,简而言之,就是给建筑物穿上一件保温外套。其组成和结构如图1所示。

   (1)粘结层:一般由粘结胶浆构成,视需要可附加锚钉。如基面不符合粘贴要求时,需采用机械法固定。

   (2)保温层:一般是阻燃型聚苯乙烯泡沫板(EPS),也可以是挤塑板(XPS)等,厚度按各地节能要求选择。
            (3)防护层:由抹面胶浆和玻璃纤维网格布组成。
            (4)饰面层:可选用防开裂性、拒水性、透气性和耐候性等较好的外墙涂料等。

外保温体系常见的问 题是表面的开裂、空鼓和渗水。开裂和渗水的外墙外保温比不做外墙外保温影响还坏,而且很难修复。防护层是决定整个外保温体系性能的关键。防护层做好了,外 墙外保温的抗裂性就有了基本保证。经验表明,防护层没做好,饰面涂层很难担当抗裂作用。如弹性涂料饰面的外墙外保温照样开裂和渗水就是例证。

 同时,各种材料和组分之间的匹配性和整个体系的完整性也是十分重要的。

 3.组分之间的匹配性

溶剂型涂料不能用于外墙外保温体系。因为外墙外保温体系一般采用聚苯乙烯(EPS、XPS)或聚氨酯(PU)等为保温层,根据相似相溶原则,溶剂,如苯和 甲苯等,能溶解聚苯乙烯,如醋酸丁酯和二甲苯等能溶解聚氨酯。一些材料的溶度参数如表1所示。在外墙外保温体系,溶剂型涂料溶蚀聚苯乙烯和聚氨酯保温层的 数量与防护层的厚度和空隙率、溶剂的溶解力、挥发速率和数量等因素有关。聚苯乙烯保温层被溶蚀而使外墙外保温体系表面参差不平时有所见。就是水性涂料中常 用的200号溶剂油,其中芳香烃也能溶解聚苯乙烯保温层,因此,其含量也需根据实际使用情况予以控制。

表1  聚苯乙烯等材料的Hansen溶度参数/ (J/cm3)1/2

聚合物

δd

δp

δh

δ

参考文献

聚苯乙烯

19.7

0.9

2.0

19.8

[1]

18.4

1.0

2.9

18.7

[1]

甲苯

18.0

1.4

2.0

18.2

[1]

邻二甲苯

17.6

1.0

3.1

18.4

[1]

醋酸正丁酯

15.8

3.7

6.3

17.0

[1]

Texanol

15.8

6.1

9.8

 

[2]

DBE-IB

16.2

2.0

7.4

 

[2]

DPnB

14.8

2.5

8.7

 

[3]

Dowanol PPh

18.7

5.7

11.3

 

[3]

乙二醇

16.8

11.0

25.9

33.2

[1]

4.涂料的拒水透气性

 JG149-2003《膨胀聚苯板薄抹灰外墙外保温系统》规定,外保温系统的5mm厚防护层,浸水24h,吸水量要≤500 g/m2;外保温系统防护层和饰面涂层一起水蒸气湿流密度要≥0.85g/(m2.h)。

 JGJ 144-2004《外墙外保温工程技术规程》对此规定有些不同。本文按JG149-2003讨论。

 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,即涂层吸水量要少于500 g/m2,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,即涂层水蒸气湿流密度要远远大于 0.85g/(m2.h),这样水蒸气才能畅通无阻地排出。

 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》[4],根据涂料的透水汽性、吸水性等将外用涂料和涂料系统分类分级,以便于用户选用。

吸水性按EN 1062-3测定,按表2将涂料分类。

表2  按吸水性分类

分类

W0

W1

W2

W3

吸水性

/

要求/ kg/m2h0.5

无要求

0.5

0.1W2≤0.5

≤0.1

: kg-公斤,m-米,h-小时

透水汽性按EN ISO 7783-2测定,按表3分类。

表3  按透水汽性分类

分类

V0

V1

V2

V3

透水汽性

/

要求

g/m2d

无要求

150

15V2≤150

≤15

m(阻力-相当于静止空气层厚度)

0.14

0.14≤V21.4

≥1.4

: g-克,m-米,d-天,

尽管 JG149-2003和EN1062-3:1998《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》[5]对吸水 量的测试方法略有差别,主要是基层不同,将它们粗略做一比较,24h吸水量500 g/m2相当于W=0.1 kg/m2h0.5,是欧洲标准EN 1062-1中最低一挡吸水量。也就是说,是最严格的要求。Kuenzel 理论仅要求W≤0.5 kg/m2h0.5

 

图2  Kuenzel外墙保护理论图

JG149-2003 标准中的水蒸气湿流密度是按GB/T17146-1997《建筑材料水蒸气透过性能试验方法》中的水法测定,是通过水的相对湿度100%与实验室相对湿度 差产生水蒸气流。而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》[6]的测试方法与GB/T17146-1997不同。它是由 23℃磷酸二氢铵相对湿度93%与实验室相对湿度50%差产生水蒸气流。严格地说,不同测试方法所得结果不能比较。大致说,水蒸气湿流密度 0.85g/(m2.h)相当于V=20.4 g/m2d,即相当于1.2m静止空气层阻力,属于欧洲标准EN 1062-1中的中等透水汽性。

涂层水蒸气湿流密度太低,轻者造成表面色差,重者导致发霉和热工性能变差,甚至不同程度的破坏。对于透水蒸气来说,弹性涂料难以达到要求。硅树脂涂料等能符合水蒸气湿流密度的要求。
另外,水蒸气湿流密度大小不仅与涂料有关,还与涂膜的厚度成反比。

对于外墙外保温体系,吸水量(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。从拒水透气的角度看,JG149-2003标准对外墙 外保温饰面用涂料的要求比普通外墙涂料高得多,有些符合产品标准要求的外墙涂料却达不到此要求。有些可以通过与底涂搭配的涂层系统予以解决。

 5. 涂料的耐久性

 JGJ 144-2004《外墙外保温工程技术规程》规定,外墙外保温工程的使用年限不应少于25年。外墙涂料使用年限不仅与外墙涂料的质量有关,而且与基层、施 工、使用环境条件、所用颜色和维护保养等因素有关。一般约为8-15年,使用年限达30年的也有报道。因此应尽量选用耐久性好的外墙涂料,尤其是色浆,优 先选择保色性好的无机色浆,另外要做好及时维护翻新。

 6.涂料的颜色

涂料的颜色主要牵涉到太阳能的吸收和反射问题。当太阳辐射能入射到不透明的涂层表面时,一部分能量被吸收,另一部分能量被反射,而透过的能量可忽略不计。 吸收能量与入射总能量的比值,称为涂层的吸收系数(α);反射能量与入射总能量的比值,称为涂层的反射系数(ρ)。α+ρ=1。吸收系数和反射系数随涂层 温度和入射辐射能的波长而改变。颜色与太阳辐射能反射系数的关系如表4,这些颜料的粒径都不大于50μm。

表4  颜色与太阳辐射能反射系数的关系[7]

颜色

颜料

反射系数/ %

白色

R 930

≥80

红色

PR 112

≥45

橙色

PO 5

≥55

黄色

PY 74

≥60

绿色

PG 7

≥20

蓝色

PB 153

≥20

紫色

PV 19

≥35

黑色

PBL 7

≈3

 对于外墙外保 温饰面来说,夏天希望更多地反射太阳能,而冬天希望更多地吸收太阳能。这只有变色龙涂层才能做到,一般涂层还做不到。热传递有三种:传导、对流和辐射。太 阳辐射热是影响建筑热过程的主要热源。而辐射与温度四次方成正比。夏天温度高,辐射热大,另外保温层密度低,隔热性差,涂层颜色影响大。冬天温度低,辐射 热少,保温层导热系数低,涂层颜色影响小。因此,外墙外保温饰面涂料颜色的选择应以夏天隔热为主。也就是说,不能选择太深的颜色,如最低明度值应大于 20%