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外墙外保温的吸水性和透气性

水是外墙外保温系统的大敌 , 以冰、水和水蒸气三种形式存在。在围护结构中，水的迁移是由多种迁移现象综合作用的结果。主要由水蒸气的扩散、湿迁移位的驱动和压力差造成。具体表现在渗漏、结冰、凝结和水蒸气扩散受阻等。
　　当外墙外保温系统渗水或漏水时，水就使保温性能降低，甚至完全丧失。在冬天，渗入的水会结冰，体积膨胀 9% ，从而产生膨胀应力，这些会对外墙外保温系统造成灾难性的破坏。侵蚀性的气体，如CO 2 、SO 2 、SO 3等，也是通过水变为酸而导致外墙外保温系统损坏。
　　如果外墙外保温系统透气性不好，水气扩散受阻，一是阻碍墙体向外排湿，影响饰面涂料的颜色；二是产生应力，使涂膜鼓泡，脱落；三是导致墙身含湿量逐步增加，产生冷凝水富集，从而给墙体热工、结构等性能带来不利影响。
　　因此，要讨论外墙外保温系统，就必然涉及水。要达到好的保温效果，外墙外保温系统就必须拒水、透气和防结露。

本文主要讨论拒水和透气。

　　1 材料的吸水性和透气性

　　1.1 材料的吸水性
　　材料的吸水性取决于该材料的孔隙率、孔径和表面张力。通常，材料的吸水性以吸水系数来表示。吸水量与吸水时间的平方根成正比，单位面积吸水量对吸水时间的平方根作图是一条通过原点的直线，其斜率就是材料的吸水系数，其数学表达式如下：
　　Q = W · t 0.5（1）
　　式中： Q ——吸水量， kg/m 2 ;
　　W ——吸水系数， kg/(m 2 · h 0.5 );
　　t ——吸水时间， h
　　吸水达饱和状态后，就是一条与时间轴线平行的直线。因此，规定材料吸水性时，以 kg/(m 2 · h 0.5 ) 表示最为合适。
　　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》 [1] 规定，按 EN 1062-3 ∶ 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》 [2] 测定吸水性，按表 2 将涂料分类，以便于用户选用。
　　不管是从保护还是从装饰的角度来说，吸水性都是越小越好。

　　1.2 材料的透气性
　　材料的透气性主要与材料的孔隙率和孔径等有关。一般用等效静止空气层厚度来描述水汽扩散阻力，即透气性。
　　s d =μ·s（2）
　　式中： s d ——等效静止空气层厚度 , m ；
　　μ——扩散阻力系数，空气μ =1 ；
　　s ——涂膜厚度， m
　　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》，按 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》 [3] 测定透水汽性，按表 3 分类，作为用户选用的依据。
　　一般地说，透气性越大越好 , 即透气阻力越小越好。

　　1.3 Kuenzel 外墙保护理论
　　理想的外墙系统应既没有吸水性，又没有水汽扩散阻力。但事实上这是不可能的，只能二者兼顾和统一。 Kuenzel 教授研究了阿尔卑斯山脉丘陵地带气候对建筑物的影响后，得出：凡符合以下三式要求的材料，才能较好地保护外墙，称为 Kuenzel 外墙保护理论：
　　W ≤ 0.5kg /(m 2·h 0.5 )（3）
　　s d ≤2 m（4）
　　W·s d ≤0.1 kg /(m·h 0.5 )（5）
　　（3）式是选材时对材料吸水性的要求，也就是说，必须选用拒水材料才能达到保护的目的；（4）式是选材时对透气性的要求，必须选用透气性好的材料，气密性太高也是达不到保护目的的；（5）式是二者平衡和统一。

　　2 不同标准对吸水性和透气性的要求
　　不同标准对外墙外保温系统的吸水性和透气性提出了不同要求，见表 4 。由表 4 可以看出，尽管各个标准的吸水性和透气性测试方法不同，而且严格地说，不同测试方法所得结果难以比较。但大致说，它们对外墙外保温系统的吸水性和透气性的要求，一般是参考 Kuenzel 外墙保护理论要求，但又高于 Kuenzel 外墙保护理论要求。另外， JG149-2003 《膨胀聚苯板薄抹灰外墙外保温系统》对吸水性和透气性的要求还是比较合适的。但 JG158-2004 《胶粉聚苯颗粒外墙外保温系统》和 JGJ 144-2004 《外墙外保温工程技术规程》对吸水性规定太宽了。

　　3 选择合适涂料满足吸水性和透气性的要求
　　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，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，这样水蒸气才能畅通无阻地排出。
　　德国涂装技术准则 [7] 要求用于外墙外保温饰面的建筑涂料，其吸水性≤ 0.2 kg /(m 2 h 0.5 ) ，水汽扩散阻力≤ 0.7m 。用于外墙外保温饰面的建筑涂料，其拒水透气性的要求应高于普通外墙饰面的建筑涂料。结合上述外墙外保温标准，取吸水性≤ 0.2 kg /(m 2 h 0.5 ) ，水汽扩散阻力≤ 1.2m ， W · s d ≤ 0.1 kg /(m · h 0.5 ) 还是比较合适的。
　　当然，对于外墙外保温体系，吸水性（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。
　　弹性建筑涂料吸水性是低的，但透气性往往难以达到要求。无机建筑涂料恰好相反，透气性很好，但吸水性是高的。高 PVC 外墙涂料与无机建筑涂料有点类似。有些问题可通过合理的涂膜系统来解决。
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