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一、前言
随着我国建筑节能政策的全面推广，我国各地分别开始强制性执行建筑节能50%和65%的标准。要完成以上节能标准，大部分新建和既有建筑改造都需要采用在外墙粘贴膨胀聚苯板为主的外墙外保温系统。
因该系统是由基层墙体、聚合物粘结砂浆、膨胀聚苯板、纤维网格布、膨胀螺拴、聚合物抹面砂浆和彩色饰面层等不同化学物理性质的材料复合而成，又要考虑雨、雪、冻、融、干、湿循环、大气热应力、风压、地震力、水和水蒸气、火和外来的冲击力等诸多的外界破坏力量的影响。要做到“在正确使用和正常维护条件下，使用年限不少于25年”，就要求保温系统与装饰面各层不同材质及特性的材料,不仅要满足各自特定的性能要求，而且要求各层材料之间彼此相容，相互协调，形成一个有机整体。
目前学术界和工业界对适合于外墙外保温这一复杂系统的饰面材料,从理论和实践的结合上还缺乏深入详尽的研究，而这一带有普遍性的问题如不加以认真解决，势必影响外墙外保温技术的健康发展。
二、外墙外保温及外饰层的特点和相关要求
针对外墙外保温体系的特殊性，与外墙外保温材料相关的国家标准JC158-2004《胶粉聚苯颗粒外墙外保温系统》和JG 149-2003《膨胀聚苯板薄抹灰外墙外保温系统》，及技术规程JGJ 144-2004(J408-2005)《外墙外保温技术规程》均对外墙外保温饰面材料作了明确规定。涂料是与外墙外保温体系配套使用的主要外装饰材料，它必须具备以下特点：
1、相容性
饰面材料与保温体系的相容性包括两个方面：一为前者与后者材性友好，相互粘结牢固;二是两者不会相互腐蚀。
外墙外保温系统各组成部分应具有物理化学稳定性，所有组成材料应彼此相容。有关研究证明溶剂型涂料不适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稀板(EPS、XPS)或(PU)等为保温层，根据相似相溶原理，含苯和甲苯等成分的有机溶剂会溶蚀聚苯乙稀泡沫板。即使水性涂料中常用的200号溶剂油，其中芳香烃也能溶解聚苯乙稀保温层。聚苯乙稀保温层被溶剂型涂料溶蚀而使外墙外保温系统破坏的事故已不罕见。在外墙外保温体系中，溶剂型涂料溶蚀聚苯乙稀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。
2、耐温变性
温度的变化会引起材料的热胀、冷缩，当约束条件下温度变形引起的温度应力足够大时，墙体就会产生温度裂缝。根据研究，由温度和干缩共同产生的墙体裂缝，几乎占全部可遇裂缝的70%以上，因此热应力的影响必须给予足够的重视。
从外墙外保温系统抗裂防护层受热应力的因素看，该系统聚苯板保温层外仅是3～6mm的抗裂砂浆复合网格布，膨胀聚苯板的导热系数为0.042W/(m•K)，而抗裂砂奖的导热系数为0.93W/(m•K)，两材料的导热系数相差22倍。由于聚苯板保温层热阻很大，从而使防护层的热量不易通过传导扩散。
因此当受太阳直射时热量积蓄在抗裂砂浆层，其表面温度高达50—70oC，部分地区甚至达80oC，遇突然降雨降温则温度会降至15 oC左右，温差可达35—65 oC。因此在热量相同的情况下，外保温抗裂保护层的温度变化速度比无保温情况提高8—30倍。这样的温差变化以及受昼夜和季节性室外气温的影响，对抹面砂浆的柔性和网格布耐久性提出了相当高的要求。
另外，当温度超过70 oC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。这种温度变化的严酷性对外保温系统饰面材料料是一个极大的考验。
3、抗裂性
保温系统因温度和湿度变化会产生裂隙。
温度裂缝
因为作为保温层的聚苯乙稀泡沫板与保温系统中聚合物砂浆、腻子和涂料等其它材料的材质密度相差过大，这就决定了材料间的弹性模量和线膨胀系数也不尽相同，在温度应力作用下的变形量及速率也不尽相同，这种差异会导致以下情况的发生。
(1)根据材料力学：在相同的温度条件下，如两种材料的线膨胀、线收缩系数相差很大，会在不同材料的界面处产生裂隙。外墙外保温为一复合系统，其中苯板的线膨胀系数比抹面砂浆的线膨胀系数大很多，这就存在着开裂隐患。
(2)不同材料的升降温速度使得材料在热胀冷缩状态下的不同形变速率，相邻材料的变形速率差造成彼此之间相牵制，最终导致两种材料的界面处产生热应力，当这种温度应力足够大，而超过材料的极限应力时，会使保温系统产生裂缝。
干缩裂缝
是保温体系中的粘结剂、抹面砂浆等会随着含水量的降低，而产生收缩变形。在含水率降低的过程中，如果外部环境变化引起的水份散失过快、过急时，变形将不均匀，甚至突变，这会引起较大的收缩变形，而引发保温体系开裂。这类裂隙在保温体系上分布广、数量多，程度也比较严重。
为避免因材料变形特性不同造成系统破坏，有关研究提出了“逐层渐变的柔性抗裂”理论。即解决外墙外保温裂缝应遵循的主要原则和采用的技术路线是:遵循一条给温度应力释放的原则,采用“逐层渐变、柔性释放应力的抗裂技术”，可以有效地控制保温层表面裂隙的产生。
柔性抗裂技术路线的构造设计要点是：一是保温材料各相邻层约束和反约束力应足够的小，其中材料的弹性模量、线膨胀系数应相近;二是组成外保温层的各层材料应有一定的柔性，既有一定的变形能力，在变形条件下不会产生裂隙，并且在反复变形情况下，不会产生疲劳破坏;三是若相邻层变形能力相差较大，应设柔性释放应力的过度层，如柔性腻子胶，粘面砖用柔性粘结砂胶等;四是对于钢性面层材料应设柔性分隔缝，中间镶有一定变形能力的柔性胶，如柔性瓷砖勾缝胶柔性块材分隔缝胶等。
为满足外保温系统对饰面材料抗开裂性的要求，国家在相应的外墙外保温规范中明确提出：外墙外保温饰面底层腻子和涂料必须具有一定的抗裂、柔性变形能力和一定程度的断裂延伸率。
4、耐久性及使用寿命
彩色饰面层对保温体系而言，其不单具有装饰功能，同时还应具有对保温体系的保护功能，提高保温体系的使用寿命，减少长期的维修费用。
在JGJ 144-2004(J408-2005)《外墙外保温技术规程》规程中规定：在正确使用和正常维护的情况下，外墙外保温工程的使用寿命不应少于25年。若要与之配套，则涂刷在外保温表面涂料的寿命也应达到或接近25年。但目前普通涂料的使用寿命只有3～5年，中高档弹性涂料和氟碳漆的寿命基本上也只是10～15年。这预示着，在外保温系统的正常使用情况下，要至少涂覆3—5遍涂层。
5、抗渗透汽性
外墙外保温体系对饰面层的抗渗透气性有严格的要求。即按JC149-2003规定：外墙外保温系统5mm厚的防护层，浸水24h，吸水量要求不大于500g/m2;外墙外保温系统防护层和饰面涂层的水蒸汽湿流密度要求不小于0.85g/(m2•h)。
对于外保温系统的外饰层而言，其吸水量要小于保温层，而水蒸汽湿流密度应远远大于保温层，这样才能确保比较少的水进入墙体而水蒸汽又能畅通无阻的排出。
对于外墙外保温系统及饰面系统，吸水量(抗渗性)和水蒸汽湿流密度(透气性)是要求同时满足的，并要综合平衡。从而即防止外面的水分渗入到保温系统内部，因冻胀作用而导致系统的破坏;又避免因系统中水蒸气释放不出来，集聚于系统内部而结露积水，影响系统的正常使用和系统的耐久性。这就使得保温系统各种材料之间的匹配成为非常重要的一环。
6 防火性
发生火灾时，聚苯板更容易造成墙体脱落，并产生毒气。目前国家对外保温系统还未制定相应的规范。
综上所述，外墙外保温系统是采用各种特殊性能的材料，将其用合理结构复合而形成的多功能绝热系统。此系统中的材料应具有优良的轻质、高弹、防水、防火等性能，并能集保温隔热与装饰于一体。所以，系统中的所有材料在性能上的协调配合是整个系统安全可靠，质量稳定和长久耐久的关键。
三、外墙外保温及装饰系统在欧美国家的应用
外墙外保温装饰系统(EIFS)发源于二战后的欧洲，主要是受战火破坏严重的德国。最初主要用于修复和加固被战火损坏的建筑，弥补墙体裂缝。通过实际应用后发现，当把这种泡沫塑料板粘贴到建筑墙面以后，既能有效的遮盖墙体出现的裂缝等问题，又具有良好的保温隔热性能，节约了实际应用能源的费用。经过对该类系统进行热工实验得知，建筑物采取外墙外保温是最直接最科学的节能方式之一。
在欧州，建筑墙体基础材料主要是砖、石和混凝土结构。典型的外墙外保温体系由以下三层组成：
1、聚苯乙稀板，其以聚合物粘结砂浆和机械固定锣拴的形式被固定在基层墙体上;
2、具有优良弹性、耐久性和防水性的抹面聚合物抗裂砂浆、耐碱玻璃纤维网。其中抹面砂浆中胶结材料水泥成分较少而树脂成分较多，尽管价格较高，但具有更好的柔韧性和防水性。
3、聚合物改性饰面砂浆( stucco)一般较厚(1—2mm)，与涂料相比具有更佳的耐水性，抗冲击性、耐候性等。
在上世纪70年代世界面临石油危机的严峻时期，欧美国家特别关注对建筑物的节能要求，外墙外保温受到全世界范围内的高度重视，各国分别开始实施建筑墙体节能指标。这种被称之为外墙外保温及装饰系统的建筑节能技术迅速在全球范围内开展起来。
外墙外保温及饰面砂浆系统在欧洲和北美分别经过近30年的发展，已经成为一套较为完善成熟的建筑物外部保温和装饰系统。特别是加强了施工技术的完善和施工质量的监管，及外墙外保温系统制造商采用的一整套系统供应及科学管理理念和制度，使外墙外保温装饰系统日益成为欧美建筑节能领域外墙维护结构隔热保温的主导产品。
随着全球气候变暖，各国政府及社会公众对节能减排的重视程度日益高涨，建筑能耗已超过社会总能耗的1/3，建筑节能的重要性和紧迫性已成为全社会的共识。外墙外保温是欧美建筑外围护结构保温隔热的主要形式，并广泛应用于新建建筑和既有建筑改造中。目前美国商业建筑和民用住宅应用外墙外保温的比例以每年25%的速度在增长，而且市场需求随着建筑节能推广的深度和广度会越来越大。
四、中国目前外墙外保温及装饰系统的现状
目前，建筑节能已经在各地区全面展开，随着建筑节能市场的迅速升温，大小保温企业纷纷登场，欲以最快的速度抢占市场。但由于大部分中小型保温材料生产和施工企业管理不规范，造成 建筑节能市场鱼龙混杂、以次充好、偷工减料、虚假宣传、夸张功效、恶性压价竞争、节能工程节能不达标等问题普遍存在。许多竣工时间不长的工程出现了大面积的保温系统开裂、滲水、长毛，严重的則造成墙面大面积脱落，致使本应节能的工程反而造成更大的资源浪费。这不仅直接影响到业主和客户的切身利益，同时也必然对刚刚发展起来的外保温事业造成不良后果。大大影响到了开发商对本来不太熟悉的外墙外保温产品产生“畏惧”和“排斥”心态。
除以上问题之外，目前在国内，保温隔热与外饰材料是两个无关联的材料。尽管国家144、149、158等不同的外墙外保温规范中都提出保温体系中应选用与体系相容的弹性涂料，但在理论上对饰面材料与保温体系相容性及匹配性等方面还缺乏基础和系统的研究。
在实际应用上，还在外墙外保温材料上大量使用存在严重缺陷的饰面材料。例如，在抗拉强度很低的聚苯板上外贴瓷砖;外墙外保温表面涂刷与保温体系寿命难以匹配的水性乳胶漆;使用会腐蚀聚苯乙稀泡沫板的溶剂型涂料等。
目前，保温系统饰面材料的研究远落后与保温系统本身的研究，无论从饰面材料与保温系统的匹配性还是满足市场多层次、多样化的要求等诸方面都存在很大的距离
如何确保建筑节能外墙外保温和装饰系统的质量，是致力于推动建筑节能事业发展的同仁共同追求的目标。外墙保温涂装饰体系是一个系统工程，要确保工程质量，仅仅依靠有好的产品是不够的，最终质量还受工程环境、施工方案、施工水平、系统配套等因素的影响。
虽然我国建筑节能事业已得到深入发展，但是由于保温系统的复杂性和现有企业保温体系的技术局限，部分外墙外保温工程出现的开裂、剥落、漏水和耐久性差等质量问题，致使外墙外保温工程不仅不能起到保温隔热的作用，甚至使建筑基本的耐久性和外观质量都深受影响。
按照系统工程施工要求，提高外保温装饰体系的质量，需要系统材料供应企业和施工企业的共同协作和配合，市场迫切需要从系统的角度来解决外保温装饰系统的质量问题。
1外墙瓷砖在外墙外保温系统中的使用
外墙外保温作为建筑节能最有效的方式，已广泛成为建筑设计首选。然而，现行的JGJ 144--2004《外墙外保温工程技术规程》中的外墙粘贴保温板饰面层仅适用于外墙涂料，对饰面层粘贴瓷砖的施工质量要求未作规定。在GB50411—2007《建筑节能工程施工质量验收规范》中规定， “外墙外保温工程不宜采用粘贴饰面砖做饰面层。当采用时，其安全性与耐久性必须符合设计要求，饰面砖应做粘结强度拉拔试验，试验结果应符合设计和有关标准的规定”。
在现实中，由于外墙涂料耐污持久性差，建筑的外观效果总不理想。所以，许多业主比较偏爱外墙贴砖。在外墙外保温上采用瓷质面砖饰面技术，一直在理论界和实践界争议不止。在建筑节能工程管理实践和对外墙外保温质量的巡查与回访的情况来看，在外墙外保温系统外饰面直接粘贴瓷质面砖是相当不稳定的，主要存在以下几个重大的质量隐患：
一是从整体看，当在外墙外保温外饰面层采用瓷质面砖时，饰面层、防护层和基层分别是刚性面层–柔性基层–刚性面层结合。相对基层而言，防护层本身的强度低，(刚性面层–柔性基层–刚性面层)各自采用材料的弹性模量和线膨胀系数不同，非常不利于瓷质面砖的附着，反复的热胀冷缩会导致瓷质面砖脱落。
二是采用瓷质面砖饰面会显著增加外墙外保温系统自重，有些可以达到50kg-80kg/㎡。这样重的外饰面材料附着在墙外，尤其是在一定风压作用下对整个系统的安全性产生影响。
三是通过试验分析得知，采用瓷质面砖饰面的透气性比涂料饰面要差很多。表面贴面砖后将会阻隔抹面砂浆浆中水泥水化产生的氢氧化钙和空气中的二氧化碳作用形成碳酸钙，从而使抹面砂浆保护层长时间处于高碱性环境状态;其次瓷质面砖对水蒸气通过的阻力比涂料饰面大得多，使抹面砂浆浆保护层过多的水分难以快速挥发使之长时间保持潮湿状态，这样水泥基的瓷砖黏结剂和抹面砂浆中的碱在长时间积聚湿气后与镀锌钢丝网面层的锌很容易发生电化学反应，从而腐蚀镀锌钢丝网，直接影响外墙外保温系统的安全性;同样，由于瓷质面砖易使保护层处于潮湿状态，在冬季寒冷时外墙外保温系统发生冻融破坏的现象将变得更加严重，直接对外墙外保温系统及其饰面层产生更大的安全隐患。
2、建筑涂料在外墙外保温系统中的的应用
基于安全方面的考虑，政府对涂料推广的政策支持早已有之。但是因为涂料(例如乳胶漆和仿石漆)本身的原因：其主要粘接材料为有机合成乳液，其在自然界中不是很耐老化，而涂料在墙体上是形成一道连续致密的膜，也妨碍了水蒸气的逸出，时间不久就容易出现褪色，开裂，脱层的现象。涂料行业早几年的发展也极不规范，涂料生产企业良莠不齐，一些低质低档的涂料一度让建筑商失望。导致建筑涂料虽好的前景，但无好的口碑，让本应退出主流市场的墙砖又卷土重来。
五、彩色饰面砂浆的特点及应用前景
传统的装饰砂浆(Stucco)，是一种相当古老的内、外墙抹灰及装饰材料，其在欧洲已有几百年的历史。传统装饰砂浆因使用耐候性很好的无机天然矿物材料作为原材料，使得产品具有良好的物理特性、优异的耐久性、古朴自然和丰富多彩的装饰效果。在欧州等地区，用其装饰的很多建筑历经上百年的风雨沧桑，现在仍保持完好无损。至今，饰面砂浆(Stucco)在美国还被称为西班牙或殖民地风格。
尽管传统装饰砂浆历史悠久、应用广泛，但因传统装饰砂浆是一种以水泥基为主的纯无机材料，必然存在水泥基材料本身固有的抗拉强度低、弹性差，易产生收缩裂隙等问题。上世纪80年代以来，随着聚合物改性砂浆技术的出现，通过在装饰砂浆中掺进多种聚合物材料和添加剂进行改性，材料的物理力学性质特别是弹性和耐久性得到良好改善，克服了这些缺陷。
北美的民用住宅建筑一般使用配套的饰面砂浆系统，国外的饰面砂浆公司往往有上百种颜色和粗、中、细三种规格供客户选择。
随着新材料，新技术的发展，彩色饰面砂浆喷涂成为更有效的一种外墙装饰材料，更多地被世界范围采用。产品中含有的新材料体现了当今现代建筑中的顶尖技术，与传统装饰砂浆相比已发生了巨大变化。彩色饰面砂浆具有优良的耐候性，耐水性，不开裂，不脱层，不褪色，防火性，憎水性和呼吸性。可广泛用于各种建筑物基面和钢结构，PVC管等。在现场与水均匀拌合即可使用，是取代涂料和瓷砖的理想新型建筑外墙材料。在欧美、日本、南韩被越加广泛的应用在各种建筑装饰中。
实践证明:彩色饰面砂浆的许多功能和特点恰恰符合了外墙外保温系统的要求，不失为一种优异的外保温系统配套外装饰产品。大力开发和应用彩色饰面砂浆,并将其科学的运用于薄抹灰外墙外保温系统，将有助于解决目前外保温技术在中国的提高和完善。
彩色饰面砂浆其技术难点很高，尽管国内很多科研机构在努力研发，但一些技术瓶颈至今未能突破，未能在国内大范围使用，只能依靠进口。但是不远的将来，彩色饰面砂浆大规模的应用将成为我国外墙装饰的一种新的趋势。
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