用于外墙外保温体系中的玻璃纤维网格布.docx
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用于外墙外保温体系中的玻璃纤维网格布
用于外墙外保温体系中的玻璃纤维网格布
慧聪网2005年8月2日11时55分信息来源：
慧聪网涂料行业频道
玻璃纤维网格布在外保温体系中起到应力分散的作用，与抹面胶浆一起共同组成外保温体系的防护面层，抵抗自然界温、湿度变化及意外撞击所引起的面层开裂。
玻璃纤维网格布的性能如何，与抹面胶浆的相容性如何，也是外保温体系抗开裂必须要讨论的一个话题。
一、抗断强度及耐碱强度保留率
一般都知道抗断强度及耐碱强度保留率是玻纤网格布的重要性能。
抗断强度与玻璃支数或重量密不可分。
目前我国市场上用于外墙外保温体系的玻纤网格布每平米重量一般都在130g左右，强度普遍偏低，其常态抗断强度都只有1000N/5cm左右。
而在外墙外保温技术和法规比较成熟的欧洲或美国，对玻纤网格布的抗断强度都高得多。
德国建筑技术委员会（DIBt）要求用于外墙外保温体系的玻纤网格布常态抗断强度≧1750N/5cm，耐碱保留率≧50%。
国内的产品如达到该要求，平方米重量需在160g以上。
提高抗断强度标准无疑是必要的。
尤其是水泥含量和水泥强度等级较高的聚合物水泥抹面胶浆。
因对玻纤网格布的破坏还并不仅仅是化学腐蚀，还有氢氧化钙、硫铝酸钙的结晶压力腐蚀作用。
同时矿物质类材料较高的吸水率对玻纤网格布也起着不利的影响。
实验证明，在蒸馏水中浸泡后，玻纤网格布的强度会有30%左右的损失。
我国目前还缺少专用于外墙外保温体系的玻纤网格布的标准，尤其是耐碱强度保留率和耐碱试验方法，各地检测机构或生产厂家所用的碱液各不相同，有用NaOH溶液的，有用80oC水泥浆液的，也有用NaOH、KOH、Ca（OH）2混合碱液的。
由于该性能指标的制定对市场上产品的性能走向、价位、市场的承受能力都有非常大的影响，有关研究单位有必要对国内玻纤网格布的性能做一调查，参考国外标准，制定出适合我国国情的标准。
无水泥纯聚合物类抹面胶浆由于无碱腐蚀，吸水率小，玻纤网格布能在其中长久地正常发挥功用，对防护面层的长期抗裂性能来说无疑是最安全的。
二、玻纤网格布与抹面胶浆的相关性
在承受拉力变形时，抹面胶浆必须与玻纤网格布协调一致地发挥作用，两种材料必须有很好的相关性，与抹面胶浆相关性不好的网格布，强度再高还是难免裂缝在早期产生。
在防护面层开始承受拉力时，网格布应能尽快处于受力状态以发挥其抗拉性能，并使应力分散。
虽然网格布无法阻止抹面胶浆在达到一定拉应变的时候产生第一条裂缝，但能有效地延迟第一条裂缝的开展时间，和限制第一条裂缝的开展宽度，并通过其经纬向节点分布应力，使整个抹面胶浆均匀受力从而也使裂缝均布。
在欧美一般认为，宽度在0.2mm以下的裂缝为无害裂缝。
对外墙外保温体系来说，更重要的并不是阻止裂缝的发生（就象钢筋无法阻止混凝土的开裂，抹面胶浆最终是否开裂取决于其开裂应变），而是尽量延迟变形时间，从而延迟开裂，同时限制单条裂缝的宽度。
为此，与抹面胶浆相关性好的网格布应具备下列性能：
1．较高的节点强度
如果网格布受拉时节点发生滑移，则在受力初期应力就多由抹面胶浆承受而产生裂缝。
节点强度的试验方法是：
沿纬向剪取330mm×50mm（纬向织丝必须为奇数）的试条，距试条端头150mm左右处剪断两边的所有织丝（需剪在节点的中央），只留中间一根纬向织丝；在50mm（或相隔6个节点）后，剪断中间的那根纬向织丝。
把试条在拉力机上做拉力试验，试验机一头夹住中央的那根纬向织丝，另一头夹住全部织丝，读取织丝抽出的力（N）。
“Sto经典”外墙外保温体系要求玻纤网格布的节点强度≧3.2N/单根丝。
2．较低的拉伸应变
如果网格布受拉时节点不发生滑移，而拉抻应变较大，同样会引起抹面胶浆在早期就发生开裂。
玻纤网格布的拉伸应变包括受拉早期的应变及断裂时的应变。
可用伸长率分别在0.25%,0.5%,1.0%时的拉力；以及断裂时的拉力（抗断强度）、断裂应变表示。
Sto外墙外保温体系要求玻纤网格布的拉伸应变满足下列要求：
0.25%应变时的拉力≧150N/5cm
0.50%应变时的拉力≧300N/5cm
1.00%应变时的拉力≧600N/5cm
断裂时的拉力（抗断强度）≧1750N/5cm
断裂应变≦3.5%
3．较小的织丝偏斜度
网格布在编织时难免有织丝跑偏的情况发生。
如果偏离得太多，导致受力时偏心，同样影响使用效果。
一般来说，在1m长度内，织丝偏斜不得超过3根织丝。
综上所述，满足了上述3条要求的玻纤网格布，其拉力－应变曲线应呈线性关系，如下图。
图中呈非线性关系的网格布在同样拉力T作用下的拉伸应变大于呈直线关系的网格布。
而在此变形范围内（Δμ），与其共同作用的抹面胶浆有可能已经开裂!
玻纤网格布拉力－应变曲线
从性能的匹配性来讲，抹面胶浆的弹性（开裂应变）应越高越好，网格布则相反。
据检测，国内一些厂家的网格布的断裂应变在5%左右，而水泥基抹面胶浆的开裂应变却只有0.4%－0.5%。
无水泥纯聚合物类抹面胶浆的开裂应变较高，如“Sto经典”外墙外保温体系的高弹性纤维增强抹灰胶可达2.38%，与3.5%以下的断裂应变的玻纤网格布组合，其抗开裂性能的优异是明显的。
最后需要补充的是，为充分发挥玻纤网格布的抗拉性能，施工时应注意网格布的位置应在整个防护面层厚度靠外侧的1/3处。
Sto外墙外保温体系施工的经验是，抹面胶浆的表面能见到玻纤网格布的格子而看不到玻纤网格布的颜色（防护层厚度2－3mm，玻纤网格布厚度0.65mm）。
曾发表于：
墙材革新与建筑技术节能（2002年9月）
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。
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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]
苯
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]
DowanolPPh
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≤500g/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）。
JGJ144-2004《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500g/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EN1062-1：
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EN1062-3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
/
高
中
低
要求/kg/m2h0.5
无要求
0.5＜
0.1＜W2≤0.5
≤0.1
注:
kg-公斤，m-米，h-小时
透水汽性按ENISO7783-2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
/
高
中
低
要求
g/m2d
无要求
＞150
15＜V2≤150
≤15
m（阻力-相当于静止空气层厚度）
＜0.14
0.14≤V2＜1.4
≥1.4
注:
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500g/m2相当于W=0.1kg/m2h0.5，是欧洲标准EN1062-1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≤0.5kg/m2h0.5，如图2所示。
图2 Kuenzel外墙保护理论图
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对于吸水量和不透水性来说，弹性涂料、有光涂料、水性金属漆和荷花王涂料，一般均能满足要求。
而相当部分的涂料达不到该要求。
有些涂料要与某些底涂配合使用，才能达到要求。
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ENISO7783-2：
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=20.4g/m2d，即相当于1.2m静止空气层阻力，属于欧洲标准EN1062-1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
JGJ144-2004《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
R930
≥80
红色
PR112
≥45
橙色
PO5
≥55
黄色
PY74
≥60
绿色
PG7
≥20
蓝色
PB15：
3
≥20
紫色
PV19
≥35
黑色
PBL7
≈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%。
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