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EIFS e Stucco

Exterior Insulation and Finish Systems (EIFS) sono un sistema di rivestimento relativamente nuovo che combina una finitura con uno strato di isolamento esterno. La finitura è composta da aggregato polimerico (organico) legato e cemento rinforzato con una rete di vetro. Lo stucco è un rivestimento in cemento inorganico (cemento Portland e / o calce) sabbia o terra incollata utilizzata per migliaia di anni. Anche se questi due rivestimenti possono sembrare uguali, si comportano in modo molto diverso.,

Problemi

I FEI sono diventati molto popolari negli 1980 e hanno subito un numero significativo di gravi fallimenti, quasi tutti legati alla penetrazione della pioggia. I primi FEI utilizzavano un approccio volto-sigillato (definito in seguito). I sistemi di isolamento e finitura esterni sigillati a faccia (EIFS) sono intrinsecamente difettosi e inadatti all’uso come sistema di rivestimento esterno in cui vengono utilizzati componenti sensibili all’umidità senza una disposizione per il drenaggio o in posizioni e gruppi senza un’adeguata asciugatura. La maggior parte dei FEI del passato erano sistemi sigillati a faccia che per definizione non avevano alcuna disposizione per il drenaggio., Il sistema tipico contiene anche materiali sensibili all’umidità. In particolare, vengono utilizzati i seguenti componenti sensibili all’umidità: cartongesso esterno, pannello oriented strand (OSB) o guaina in compensato, borchie in metallo o legno, isolamento della cavità in fibra di vetro e guaina interna in cartongesso (Figura 2).
I FEI drenati sono significativamente diversi dai sistemi sigillati a faccia in quanto, per definizione, hanno una disposizione per il drenaggio (Figura 3). A differenza dei sistemi di barriera perfetti sigillati a faccia, tali sistemi possono essere utilizzati con successo come sistema di rivestimento esterno essenzialmente in tutti i climi e le esposizioni., I FEI drenabili non sono soggetti alle stesse limitazioni d’uso dei sistemi sigillati a faccia o a barriera. Infatti, gli EIF drenabili sono tra i gruppi di controllo dell’umidità più robusti e avanzati disponibili.,

Figura 2: Faccia sigillato FSE Montaggio

Effetti del Clima

L’esterno e l’interno, climi, che in molte regioni del Nord America di fornire limitata essiccazione potenzialità a causa dell’alta umidità relative a tutto l’anno., Questo è particolarmente un problema nei climi caldo-umido e misto-umido. Questo potenziale di essiccazione limitato fornisce un’essiccazione inadeguata per i FEI in cui vengono utilizzati componenti sensibili all’umidità senza una disposizione per il drenaggio. L’essiccazione interna è essenzialmente eliminata dall’installazione di barriere al vapore interne o finiture interne impermeabili come i rivestimenti murali in vinile.

Il danno da umidità è in sostanza una domanda di tasso. Quando la velocità di bagnatura è maggiore della velocità di essiccazione, si verifica l’accumulo., Quando la quantità di umidità accumulata supera la capacità di stoccaggio dell’umidità sicura o tollerabile di un materiale, si verifica un deterioramento. Il tipico danno da umidità in un gruppo EIFS è il deterioramento dovuto a muffe, funghi di decadimento del legno e corrosione che portano a decadimento, perdita di forza e scolorimento. I componenti principalmente interessati sono la guaina interna ed esterna in gesso, i perni in metallo o legno e l’isolamento della cavità in fibra di vetro. Meno colpiti sono la lamina e i sigillanti EIFS.,

Il tasso di bagnatura di un assemblaggio di un edificio è una funzione di esposizione, progettazione, costruzione e funzionamento/manutenzione. Il tasso di essiccazione di un edificio è una funzione degli stessi parametri.

Il principale meccanismo di bagnatura per gli assiemi EIFS è la pioggia. Proprio come tutti i sistemi di rivestimento, i FEI sono sensibili alla frequenza e alla gravità della pioggia. La quantità di pioggia depositata su una superficie determina il tipo di approccio necessario per controllare la pioggia. Figura 4 è una mappa delle precipitazioni annuali per il Nord America., Questa mappa definisce quattro regioni di esposizione alla pioggia in base alle precipitazioni annuali su una superficie orizzontale: estrema, alta, moderata e bassa. La pioggia che deve essere controllata dalle pareti è pioggia su una superficie verticale. La quantità di pioggia effettivamente depositata su una parete può variare drasticamente (di un fattore dieci) in una data zona climatica a seconda dell’altezza, dell’esposizione, degli sbalzi e dei dettagli della superficie. In breve, il clima e l’architettura definisce la quantità di esposizione alla pioggia. Per tutte le esposizioni tranne le più basse (ad es.,, la parete di un edificio di un piano con un avvolgere intorno a portico) faccia-sigillato avvicinato non può esser raccomandato.

Fotografia 1: Dettagli architettonici come strapiombi, balconi e connessioni ringhiere contribuiscono alla quantità di pioggia depositata in o su una parete.

Figura 4: Mappa delle precipitazioni del Nord America

Strategie di controllo della pioggia

Sono disponibili tre tipi di strategie di controllo della pioggia per gli edifici (vedi anche BSD-013: Controllo della pioggia negli edifici).,

• Water managed:
  • Storage or reservoir
  • Drained
• Barriera perfetta

L’approccio reservoir or storage è tradizionalmente utilizzato con assemblaggi pesanti, massicci e solidi di materiali non sensibili all’acqua come pietra, mattoni, muratura e strutture in calcestruzzo. L’approccio drenato viene tradizionalmente utilizzato con costruzioni leggere, cave e sensibili all’acqua come strutture in legno, facciate continue e strutture in acciaio. L’approccio barriera perfetto è stato applicato alle unità costruite in fabbrica, curtainwalls, e alcuni FEI.,

L’approccio di stoccaggio presuppone che l’acqua piovana passi attraverso il sistema di rivestimento nel gruppo muro. In generale, questa acqua piovana viene immagazzinata nella massa del gruppo a parete fino all’essiccazione per diffusione, capillarità e flusso d’aria all’esterno o all’interno. L’approccio barriera si basa su materiali resistenti all’acqua, un serbatoio significativo o capacità di stoccaggio e un equilibrio di potenziali di bagnatura con potenziali di essiccazione. Storicamente parlando questa è la più antica tecnologia utilizzata per il controllo della pioggia.,

L’approccio drenato presuppone anche che l’acqua piovana passi attraverso il rivestimento o la faccia del gruppo muro. Tuttavia, la maggior parte di questa acqua piovana viene scaricata all’esterno. Un piano di drenaggio è installato dietro il rivestimento esterno per facilitare questo drenaggio. Questo piano di drenaggio richiede uno spazio di drenaggio (traferro), lampeggi e aperture di pianto per funzionare. Lo spazio di drenaggio, che può essere piccolo quanto lo spazio tra due fogli di carta da costruzione, consente all’acqua piovana di defluire tra il piano di drenaggio e il rivestimento esterno., Il lampeggiante raccoglie l’acqua drenante e la dirige verso l’esterno attraverso le aperture di pianto. La piccola quantità di acqua piovana che non defluisce verso l’esterno, si asciuga per diffusione, capillarità e flusso d’aria verso l’esterno o l’interno come nell’approccio di stoccaggio.

L’approccio barriera perfetta presuppone che un singolo strato controllerà tutta la penetrazione della pioggia. Se questo strato è lo strato più esterno, l’approccio è spesso etichettato come ” face-sealed.”Se la barriera è posizionata all’interno dell’assemblaggio, viene definita “barriera nascosta”.,”

Stucco tradizionale

I rivestimenti in stucco tradizionali hanno impiegato con successo gli approcci gestiti dall’acqua, sia per lo stoccaggio che per lo scarico. Lo stucco tradizionale reso all’esterno con uno stucco a base di cemento Portland è un esempio classico e di successo di un approccio di stoccaggio al controllo della pioggia. Una vernice permeabile al vapore viene spesso utilizzata sopra la resa dello stucco per ridurre l’assorbimento dell’acqua piovana pur consentendo l’essiccazione all’esterno. Le finiture interne sono in genere permeabili al vapore e tenute lontane dalla superficie interna della muratura per favorire l’essiccazione verso l’interno., L’acqua piovana che entra attraverso la faccia di stucco è innocua immagazzinata nella parete in muratura fino a quando non può asciugarsi all’interno o all’esterno.

Lo stucco tradizionale che utilizza l’approccio drenato (Figura 5) è comune alle pareti in legno o alle pareti in acciaio rivestite con compensato o cartongesso. Due strati di carta da costruzione e assicella metallica sono installati modo scandole sopra la guaina esterna. Uno stucco a base di cemento Portland viene quindi reso sopra l’assicella metallica e le carte da costruzione. Le carte da costruzione assorbono acqua, si gonfiano e si increspano., Dopo l’applicazione, le carte da costruzione si asciugano, si restringono e la resa dello stucco si dissolve dalle carte da costruzione creando uno spazio di drenaggio. Lo spazio di drenaggio è collegato a massetti o scossaline per completare il sistema. L’acqua che entra attraverso la faccia di stucco viene scaricata all’esterno dal piano di drenaggio e dai massetti piangenti o dal sistema lampeggiante.

I sistemi di stucco tradizionali riconoscono le ovvie crepe dello stucco. Inoltre, poiché crepe stucco tradizionali, sistemi di stucco tradizionali perdite. Poiché i sistemi di stucco tradizionali perdono, l’acqua piovana che perde deve essere affrontata., Questo viene fatto sia costruendo assemblaggi da materiali resistenti all’acqua come la muratura e basandosi su alti potenziali di essiccazione o utilizzando piani di gestione dell’acqua – drenaggio, spazi di drenaggio e sistemi di lampeggio.

Figura 5: Assemblaggio stucco drenato tradizionale

Molti altri sistemi di rivestimento tradizionali riconoscono anche la perdita di sistemi di rivestimento ovvio., Perdite di mattoni, perdite di rivestimenti in legno, perdite di rivestimenti in vinile, perdite di pietra, perdite di granito, perdite di stucco, perdite di rivestimenti in faesite, perdite di calcestruzzo prefabbricato, perdite di pareti divisorie – tutto perde. Poiché tutto perde, gli assemblaggi sono costruiti con materiali resistenti all’acqua o vengono drenati. Questa è una regola fondamentale di progettazione e costruzione.

Edifici bassi con bassa esposizione (sporgenze, forme semplici) costruiti in climi con poca pioggia (ad esempio meno di 20” all’anno) e molta capacità di asciugatura (aria secca e sole) sono stati a lungo costruiti con poca preoccupazione per il controllo della pioggia., Quasi tutto può essere costruito utilizzando qualsiasi tipo di materiale. In questi siti, le pareti non si bagnano molto e si asciugano rapidamente. Il tasso di bagnatura è basso mentre il tasso di essiccazione è alto – l’accumulo si verifica raramente e anche i materiali sensibili all’umidità possono essere utilizzati in un approccio di stoccaggio e le pareti con barriere perfette fallite raramente presentano problemi.

La costruzione tradizionale riconosce qualcos’altro che è anche ovvio: non è possibile fare affidamento su una lavorazione perfetta e su materiali perfetti. Le persone sono imperfette e i materiali sono imperfetti., Ci sono limitazioni a ciò che ci si può aspettare dagli individui nel campo e c’è una variazione nella qualità dei materiali – dai sigillanti al tipo di legno, dalla densità della guaina di schiuma alla permeabilità della vernice.

FEI e giunti sigillati a faccia

Affidarsi a una lavorazione perfetta e a materiali perfetti per tenere fuori la pioggia, in un luogo dove piove, è un difetto fondamentale nella logica. È contrario all’esperienza storica e contrario alla natura umana., Questo è il motivo per cui i FEI sono intrinsecamente difettosi e inadatti all’uso come sistemi di rivestimento esterno in cui vengono utilizzati componenti sensibili all’umidità senza una disposizione per il drenaggio o in luoghi senza un’adeguata asciugatura. L’essiccazione adeguata si verificherà in luoghi con alti potenziali di essiccazione-luoghi in cui, in sostanza, non piove molto.,

La penetrazione dell’acqua piovana avviene principalmente in corrispondenza di giunti e penetrazioni: tra la lamina del FEI e le finestre, attraverso elementi di balcone, attraverso ringhiere, attraverso finestre, attraverso porte scorrevoli, attraverso penetrazioni di servizio, attraverso interfacce con altri rivestimenti, e attraverso il sistema di copertura, in particolare all’interfaccia con il parapetto. L’acqua può anche penetrare attraverso grandi fessure nella lamina stessa. Che l’acqua piovana entri non dovrebbe essere una sorpresa poiché, per tutti gli scopi pratici, la penetrazione dell’acqua piovana oltre il viso è impossibile da prevenire in modo affidabile ovunque attraverso il rivestimento.,

I sistemi EIFS perfect barrier sigillati a faccia sono fondamentalmente difettosi perché si basano su materiale sigillante perfetto installato in modo perfetto su substrati perfettamente preparati. Può essere possibile installare il sigillante in un giunto perfettamente-se le superfici sono pulite, asciutte, prive di polvere e il sigillante corretto, asta di sostegno e gap sono forniti. Assumiamo anche il bel tempo, non troppo freddo, non troppo caldo, non piove e l’installatore è ben addestrato e motivato dalla qualità non dalla velocità. Ma come circa l’installazione sigillante perfettamente in 10 giunti?,

È possibile per un tecnico installare perfettamente il sigillante in 10 giunti di fila? Assumiamo giunture perfettamente preparate: giunture che sono” backwrapped ” correttamente, con lo spazio corretto. Probabilmente è possibile-un tecnico coscienzioso, adeguatamente addestrato e supervisionato potrebbe fare 10 giunti perfetti di fila.

Ora che ne dici di 100 giunti? Ricordiamo che i giunti devono essere perfettamente preparati e che questa preparazione dipende da altri mestieri e tecnici: l’appaltatore di installazione di finestre e il tecnico di applicazione di schiuma e lamina., Penso che la maggior parte delle persone razionali avrebbe un problema con 100 articolazioni perfette. Ma il requisito per 100 giunti perfetti non è nulla-una goccia nel secchio per ciò che è richiesto. Che ne dici di 1.000 giunti perfetti? O 10.000 giunti perfetti? Ora stiamo diventando solo un po ‘ scandaloso. Tuttavia, questo è ciò che è richiesto ai FEI costruiti con componenti sensibili all’umidità senza disposizioni per il drenaggio o un’adeguata essiccazione.

Ma a proposito di giunti, siamo solo all’inizio. Come si seleziona il sigillante?, Bene, il materiale deve aderire alla lamina, deve essere resistente alla luce ultravioletta; la forza di legame dello strato di base all’isolamento rigido (EPS) deve essere maggiore del legame sigillante; e il materiale deve anche essere conveniente. Esiste un tale sigillante? Alcuni si avvicinano a soddisfare questi requisiti, ma non vengono spesso utilizzati. Oh, a proposito, tutte le finestre perdono. Quindi, anche se si raggiunge l’impossibile, l’acqua penetra dietro il sigillante perfetto alle penetrazioni e quindi rimane intrappolata nell’assemblaggio.

Quanto tempo dovrebbe durare questo giunto?, Come si può dire quando il sigillante nel giunto deve essere sostituito o come si può dire quando il giunto deve essere riabilitato? Come si sostituisce il sigillante nei giunti? Come si preparano le superfici per prendere nuovo sigillante? Se si tenta di macinare le superfici pulite, si rischia di danneggiare il rinforzo. Pensi che l’installazione del sigillante perfettamente la prima volta è stato difficile-che ne dici di dopo l’edificio è invecchiato un decennio? E ora? Davvero.,

È il nuovo millennio e le discussioni intorno a queste domande continuano a imperversare – non esiste consenso all’interno del settore del FEI – il consenso certamente non esiste tra i consulenti impegnati nella riabilitazione degli edifici rivestiti del FEI.

Qualsiasi sistema che si basa su giunti perfetti, sigillati perfettamente, con finestre perfette è fondamentalmente, intrinsecamente difettoso. Il sistema, se è costruito con materiali sensibili all’umidità in un clima dove piove e ha un’elevata umidità, è destinato a problemi.,

Cracking

Tradizionale stucco crepe a causa di essiccazione ritiro o hygric stress, infragilimento a causa di invecchiamento, e la costruzione di movimento. Le lamine EIFS fanno la stessa cosa essenzialmente per le stesse ragioni. Non è possibile impedire la rottura dello stucco tradizionale. Lo stesso vale per le lamine del FEI. In entrambi i casi, le dimensioni delle fessure sono controllate a livelli gestibili.

Se il restringimento dell’essiccazione o lo stress igrico e termico non fossero un problema nelle lamine EIFS, il rinforzo delle maglie non sarebbe necessario., La funzione della maglia che rinforza è di distribuire gli sforzi hygric in tutto la lamina piuttosto che permettere il sollievo di sforzo accadere ad una singola posizione quale una grande crepa. Nel senso più fondamentale una crepa è alleviare lo stress. Quando il cracking comincia a accadere, una funzione supplementare del rinforzo della maglia è di promuovere il micro-cracking – molte crepe minuscole piuttosto che meno crepe più grandi e limitare la propagazione della crepa – crepe corte piuttosto che quelle lunghe., Più rete di rinforzo fornisce una distribuzione più efficace delle sollecitazioni igriche, promuove efficacemente micro-cracking e limita la propagazione della crepa.

Sfortunatamente, l’uso della rete in fibra di vetro in un ambiente alcalino porta al deterioramento della rete in fibra di vetro. Per compensare ciò, la rete è rivestita di plastica e l’ambiente alcalino viene tamponato chimicamente. Tuttavia, l’esposizione prolungata della lamina all’umidità alla fine porta ad una perdita di resistenza della rete in fibra di vetro. Questo meccanismo di deterioramento può solo essere rallentato, non fermato o prevenuto., Non esiste una soluzione nota a questo problema. Per compensare ulteriormente questo problema, viene utilizzato più rinforzo a rete e rinforzo a rete più spesso. La logica è: se sta per diventare più debole, renderlo più forte del necessario inizialmente, in modo che in seguito sarà ancora abbastanza forte. Il difetto in questa logica è la definizione di ” più tardi.”In seguito significa 1 anno, 3 anni, 5 anni, 10 anni, 25 anni o 50 anni? ” Più tardi ” dipende anche dall’esposizione. Dieci anni a Las Vegas è molto diverso da 10 anni in Columbia, SC.,

Sfortunatamente, più rinforzo a rete porta ad una lamina più spessa, che diminuisce l’elasticità del sistema. Per compensare questo problema, l’elasticità del sistema aumenta aumentando il contenuto di acrilico. Tuttavia, con l’aumentare del contenuto acrilico, la permeabilità della lamina diminuisce mentre aumenta la sensibilità della lamina alla luce ultravioletta (radiazione solare). Una diminuzione della permeabilità, ovviamente, porta ad una riduzione dell’essiccazione verso l’esterno.,

L’esposizione alla luce ultravioletta porta ad infragilimento e ad una diminuzione dell’elasticità del sistema. Il contenuto acrilico interferisce anche con l’idratazione e rende la lamina più sensibile alla carbonatazione – una reazione con anidride carbonica atmosferica-che porta ad infragilimento e una diminuzione dell’elasticità.

In breve, man mano che il sistema invecchia, la lamina diventa più fragile e soggetta a fessurazioni. Alcune lamine EIFS crepa prima di altri, ma tutti alla fine crepa. Le crepe sono dovute a stress igrici e termici, infragilimento dovuto all’invecchiamento e movimento di costruzione., Le crepe nelle lamine EIFS si trovano spesso inizialmente a rivela e alle aperture delle finestre. Gli sforzi hygric e gli sforzi di movimento della costruzione si concentrano tipicamente alle posizioni dove c’è un cambiamento nello spessore, un cambiamento nella direzione o ad una conclusione quale un’apertura.

Movimenti

Tenendo conto dello stress igrico e dell’infragilimento dovuto all’invecchiamento è una cosa., Costruire il movimento è una questione completamente diversa-e più seria. Tutti gli edifici si muovono. Gli edifici alti e grandi si muovono più degli edifici brevi e piccoli. Poiché tutti gli edifici si muovono, sono necessari giunti di controllo. Se i giunti di controllo non sono forniti, l’edificio fornisce il proprio sotto forma di crepe.

L’inquadratura del legno si restringe nella direzione del grano incrociato durante l’essiccazione dell’umidità iniziale della costruzione e continua ad espandersi e contrarsi in risposta ai cambiamenti nell’umidità relativa locale., Cross-grano è spesso concentrato a rim travetti, piastre superiore e inferiore, e intorno inquadratura pesante alle aperture. Se il FEI è aderito a un edificio con struttura in legno, questi movimenti devono essere anticipati e sistemati. Il restringimento tipico è nell’ordine di 1/2 “a 3/4” per piano vicino al travetto del cerchio.

Le costruzioni incorniciate acciaio sperimentano la maggior parte del movimento alle travi della lunga portata., Molti ingegneri progettano travi che consentono una deflessione di 1 / 360th di span: cioè una trave in acciaio da 30 piedi dovrebbe deviare fino a 1” a metà span.

Gli edifici con telaio in calcestruzzo alto sono soggetti ad accorciamento del telaio a causa del meccanismo di scorrimento del calcestruzzo, una caratteristica fondamentale del calcestruzzo che subisce il carico per un lungo periodo di tempo. Il peso di un alto edificio in cemento provoca l’accorciamento delle colonne per gonfiore. Per tenerne conto, i giunti di controllo sono tipicamente forniti attraverso il sistema di rivestimento ad ogni piano.,

Sommario

I FEI sono in grado di fornire un rivestimento attraente leggero e a risparmio energetico per un edificio. Tuttavia, l’esperienza ha chiaramente dimostrato che l’acqua piovana deve essere gestita e gli approcci di barriera perfetti sigillati a faccia (affidamento su sigillanti esposti) non possono fornire un controllo o una durata accettabili della pioggia. Per consentire l’essiccazione dell’umidità accidentale, tali gruppi non devono contenere barriere al vapore interne o finiture interne impermeabili., Un’importante eccezione a quest’ultimo requisito è quando il piano di drenaggio è anche una membrana di barriera all’aria impermeabile al vapore e le cavità interne dell’inquadratura non sono isolate (Figura 6).

Figura 6: Gruppo EIFS drenabile con membrana