建筑涂料新技术在建筑节能中的应用

 

    关键词：建筑节能；涂料新技术；仿面砖涂料；标准

 

    中图分类号：TQ630.7 文献标识码：A 文章编号：1009-1696（2013）02-0038-04

 

    0·引言

 

    自2006年以来，我国强制实施建筑节能政策，外墙外保温技术在我国得到空前发展，并得以在大多数建筑物上应用。建筑物的外墙面设置了外保温系统，改变了外墙面装饰材料的应用格局，使得外墙涂料在外墙装饰中的竞争优势显著提高，给外墙涂料带来新的发展机遇。近年来，外墙涂料的绝对应用数量急剧增大；同时一些外墙涂料新技术应运而生。其中，尤以节能、防裂和高装饰性涂料倍受青睐。

 

    由于外墙外保温技术是建筑节能中最重要的技术措施，使得绝大多数外墙涂料需要应用于外墙外保温系统。JG158—2004《胶粉聚苯颗粒外墙外保温系统》中明确规定了涂料的性能指标。该标准规定的涂料性能指标被后续的大多数标准所引用。

 

    近年来，建筑涂料技术的发展是围绕或者适应于建筑节能技术，尤其是外墙外保温技术而发展的。在建筑节能中应用的涂料新技术，可以从涂料品种、涂料施工技术和新的建筑涂料技术标准等几方面体现出来。而作为建筑节能的设计人员，更好、更深入地了解这方面的新技术和发展动态，对于其建筑节能设计的方便性和提升建筑节能设计水平都有重要作用。

 

    1·涂料、配套材料及其应用技术

 

    1.1 外墙外保温系统用的主要建筑涂料品种

 

    目前，在外墙外保温系统中应用的建筑涂料，主要是水性弹性外墙涂料、合成树脂乳液类复层涂料和砂壁状建筑涂料。其中，由于大多数外墙外保温系统标准中规定了涂膜的延伸率指标，因而弹性涂料的应用量最大，但复层涂料和砂壁状涂料具有更强的质感、更好的装饰效果而更受欢迎。特别是砂壁状建筑涂料，由于其应用广受欢迎，涂料产品的性能不断得到改进，同时出现了很多种施工方法。

 

    以前得到一定程度应用的溶剂型高性能外墙涂料，由于其中的溶剂会对有机保温材料产生溶蚀作用，因而只有极少量的以合成树脂幕墙的形式应用于外墙外保温系统中，或者作为保温装饰一体化板的饰面层应用。总之，其在外墙外保温系统中的应用已经很少。

 

    1.2 建筑反射隔热涂料

 

    建筑反射隔热涂料分为透明型和不透明型两种。透明型隔热涂料的主要应用场合为建筑外门、外窗和封闭阳台等；不透明型隔热涂料的主要应用场合为建筑外墙。在正确应用的情况下这两类涂料都能产生显著的节能效果。

 

    1.2.1 不透明型反射隔热涂料

 

    不透明型反射隔热涂料出现和应用的时间较早，始于上世纪末本世纪初。开始主要在我国南方夏热冬暖的地区应用，应用方式也较简单，同一般外墙涂料无异。而近年来当其作为一种节能涂料使用时，其涂料性能要求、用量、应用方式和要求等都发生了新的变化。

 

    近年来建筑反射隔热涂料不但用量显著增大，应用范围也得到大大扩展。过去在夏热冬冷地区很少使用这种涂料，现在在这类地区也得到较多的应用。

 

    当作为一种节能型涂料使用时，首先要考虑建筑反射隔热涂料本身对基层变化的适应性，即对涂膜的延伸率提出要求。因而，现在使用的是涂膜具有一定“弹性”的反射隔热涂料，这明显有别于当初只是采用普通聚丙烯酸乳液为成膜物质的情况。目前建材行业标准JC/T1040—2007《建筑外表面用热反射隔热涂料》和建工行业标准JG/T235—2008《建筑反射隔热涂料》对涂膜断裂伸长率的要求都是100%。

 

    在建筑节能的应用中，对建筑反射隔热涂料的节能效果需要在设计中明确，即在设计中考虑涂膜能够产生的等效热阻。由于目前国家强制性规定建筑物的节能标准，而建筑反射隔热涂料的保温性能很差，以致设计中无法考虑，因而绝大多数情况下仅使用反射隔热涂料是不能满足要求的，必须和其他保温隔热材料配套使用，即形成所谓的外墙外保温系统。GB/T25261—2010《建筑用反射隔热涂料》附录A中给出了涂料等效热阻的计算公式。计算公式中的“冬、夏季的太阳辐射强度参数”可从地方的气象中心得到原始数据，然后用清华大学提供的数学公式处理成计算数据后通过计算软件进行计算。此外，该标准还在附录A中给出了涂料等效热阻计算数值举例，并以南京地区气候为代表，当太阳反射率和半球发射率为0.80时，涂料等效热阻可以达到［（0.16~0.20）m2·K/W］。在强制实施建筑节能的大环境下，GB/T25261—2010标准的颁布实施更有利于该类涂料的应用，同时也在一定程度上规范了其应用。

 

    不透明型建筑反射隔热涂料在外墙外保温系统中除了起到节能效果外，另一个重要作用是降低墙面在夏季能够达到的最高温度和温度骤变，并因此消除或减缓外墙外保温系统的开裂、渗水问题。仅此而论，这在很多外墙外保温系统中有应用优势。

 

    1.2.2 透明型反射隔热涂料

 

    透明型建筑反射隔热涂料的主要应用场合是夏热冬冷和夏热冬暖地区的建筑外窗和封闭阳台等。例如，将该涂料涂覆于中空玻璃外窗表面，窗户既透明又隔热而起到节能作用。这一方法的局限性在于较难应用于既有建筑物的外窗，也不适用于寒冷地区。在夏热冬冷地区，还存在当冬季需要太阳辐射热时，会将太阳热反射掉，即对于节能产生副作用。有鉴于此，笔者已经申报了两项旨在克服这一缺陷的专利。

 

    由于国家对于建筑节能的标准将逐步由目前的50%提高到65%，以及向更高标准迈进，在这种情况下，仅仅通过提高外墙的热阻，很难实现65%的节能要求。提高建筑物外门、外窗的节能效果和节能技术就变得特别重要，这就预示着透明型建筑反射隔热涂料将有着更好的发展应用前景。发展这类涂料的当务之急是研究涂料在夏热冬暖、夏热冬冷地区更好的应用方式，发挥涂料的节能作用。

 

    1.3 弹性底涂

 

    过去使用的封闭底漆（底涂）绝大多数是无弹性的。由于外墙外保温系统夏季会达到更高的温度，并会受到较之无外墙外保温时更大的温度骤变，为了保证底涂对抗裂防护层变化的适应性，很多涂料饰面的外墙外保温系统中都规定使用弹性底涂进行封闭，并同时在相应的外墙外保温系统标准中规定其性能指标。例如，JG158—2004《胶粉聚苯颗粒外墙外保温系统》、安徽省地方标准DB34/T1279—2010《无机保温砂浆外墙外保温系统》等。这促使弹性底涂应运而生并得到大量的应用。

 

    1.4 耐沾污罩面涂料

 

    复层涂料和砂壁状涂料由于其质感强，表面不平滑，因而耐沾污性不良。在外墙外保温系统中，使用氟碳乳液、氟改性聚丙烯酸酯乳液、有机硅-丙烯酸酯共聚乳液等基料配制的罩面涂料，其耐沾污性和耐热性得到显著提高，使之得到更多的应用。

 

    1.5 环保型硅丙乳液复层涂料

 

    复层涂料涂膜富于质感，多年来其应用势头不衰。强制实施建筑节能后，针对外墙外保温系统需要防水透气的特性，开发了环保型硅丙乳液复层涂料，应用于外墙外保温系统饰面，在耐沾污性方面效果更好，耐久性也更长，使这种高装饰性涂料焕发了新的生命力。

 

    1.6 双组分柔性腻子

 

    柔性腻子是比普通外墙腻子性能更为优异的外墙涂料涂装配套材料。在目前的各种外墙外保温系统中，无一例外地都规定了系统中的涂料饰面层需要使用柔性耐水腻子，例如JG158—2004《胶粉聚苯颗粒外墙外保温系统》、JG149—2003《膨胀聚苯板薄抹灰外墙外保温系统》和许多地方标准、规程等。双组分柔性腻子在较低的成本下即能满足外墙外保温系统中饰面层对抗裂性的要求。

 

    2·涂料施工新技术——砂壁状涂料仿面砖施工技术

 

    2.1 砂壁状涂料仿面砖施工技术的发展背景

 

    对于大量应用的聚苯板薄抹灰外墙外保温系统，通常情况下是不能采用面砖饰面的，即使对于一些允许面砖饰面的其他外墙外保温系统，在面砖的粘贴高度上也给予了限制，或者设置一些障碍。在需要绝对保证面砖安全性能的情况下，其工程造价比之无外墙外保温系统时大幅度提高，以致竞争力大幅度降低。砂壁状涂料仿面砖施工技术从这一角度上来说满足了外墙外保温系统中实行面砖饰面的需求。

 

    砂壁状涂料仿面砖施工技术是将一种颜色的砂壁状涂料和另一种颜色的底涂料配合，通过底涂料的颜色形成整个仿面砖饰面涂膜的背景，以免除大量的勾缝操作。在底涂料对墙面全面着色以后，在此背景之上，根据所仿面砖的尺寸弹出分格缝线，在分格缝上贴分格缝泡沫胶带纸。然后批涂砂壁状主涂料，并待主涂料施工一定时间后撕掉胶带纸，施涂罩面涂料后，即得到仿面砖饰面的涂膜。

 

    2.2 仿面砖施工技术的推广应用价值

 

    2.2.1提高饰面材料的安全系数，减少隐患采用面砖饰面的保温墙面在阳光照射下，面层热集中效应明显，冷热收缩比大，刚性的面砖易发生脱落现象。仿外墙面砖施工的砂壁状涂料取代传统面砖饰面，既消除了安全隐患，又得到人们所喜爱的仿面砖饰面效果。

 

    2.2.2 减少墙体裂、渗隐患

 

    与面砖自身的刚性材质不同，砂壁状涂料是柔性体系，能够适应或消纳保温层的冷热胀缩。砂壁状涂料和缝隙线条使用的弹性乳胶漆都具有良好的柔韧性，抗开裂效果好，相比于面砖饰面，减少了墙面开裂和渗水隐患。

 

    2.2.3 节能

 

    合成树脂乳液砂壁状建筑涂料是原建设部推荐优先选用的外墙装饰材料，无需烧制，大大减少了能源消耗。

 

    2.3 材料选用和涂层构造

 

    仿面砖饰面砂壁状涂层的主涂料一般选用以天然彩砂为原料制成的合成树脂乳液砂壁状建筑涂料和深色（如黑色）底涂料。此外，涂料工程系统还需要配套使用柔性耐水腻子、耐碱封闭底漆和防水、耐沾污罩面漆等。

 

    封闭底漆的主要作用是隔绝基面，防止水分从基面渗出，同时增强涂料与基面的附着力，避免剥落或松脱现象。深色底涂料形成整个仿面砖饰面涂膜的深色背景，该深色背景能够免除大量的勾缝操作。

 

    由砂壁状涂料和深色底涂构成的主涂料系统具有仿面砖颜色和质地效果。最外层的防水、耐沾污罩面涂料多为硅丙类涂料，能加强涂料表面防水、防紫外线和耐沾污性能，并便于后续使用过程中的清洗。为了得到典雅的面砖饰面效果，在硅丙涂料中添加白炭黑消光剂，仿面砖涂膜施涂罩面涂料后，既手感平滑，又有亚光效果。

 

    涂层构造（自内到外）依次为：墙体基层→封闭底漆层→腻子层→底涂层→砂壁状主涂层→罩面涂层。

 

    仿外墙面砖砂壁状涂料体系材料的性能要求如表1所示。

 

表1 仿外墙面砖砂壁状涂料体系材料的性能要求

 

    除了表1中的材料外，施工中需要使用的材料还有泡沫胶带纸、砂纸等。

 

    2.4 施工工序

 

    施工工序如下：基层检查→施涂封闭底漆→刮涂柔性腻子→辊涂黑色底涂料→弹仿面砖分割线→贴分格缝胶带纸→批涂砂壁状主涂料→去除胶带纸→施涂罩面涂料→涂料养护→涂料工程验收。

 

    3·技术标准

 

    为了应对外墙外保温层给涂料涂装所带来的苛刻条件，解决涂膜因夏季温度太高、温度骤变而产生的涂膜沾污性加剧、老化加速和基层（抗裂防护层）变化大等实际问题，我国强制推行建筑节能后颁布实施了一些产品标准，如JC/T1040—2007《建筑外表面用热反射隔热涂料》、JG/T235—2008《建筑反射隔热涂料》、JG/T229—2007《外墙外保温柔性耐水腻子》和JG/T206—2007《外墙外保温用环保型硅丙乳液复层涂料》等。

 

    此外，有的标准为了进一步适应外墙外保温的特殊性，已经开始修订，如GB/T9755《合成树脂乳液外墙涂料》。为了适应使用外保温后对涂膜性能的新要求，新的检测方法的标准正在制定，如建工行业标准《外墙涂料水蒸气透过率的测定及分级》。