外墻外保溫系統(tǒng)安全論證

外墻外保溫系統(tǒng)安全論證目前所有規(guī)范中，后貼苯板保溫做法對(duì)瓷磚飾面采取了回避態(tài)度，無明確做法標(biāo)準(zhǔn)。但部分城市高層建筑立面污染嚴(yán)重，對(duì)自潔要求較高，不少開發(fā)商喜歡陶瓷墻磚的質(zhì)感、線條、自潔和耐久等優(yōu)點(diǎn)，要求提供帶瓷磚飾面的外保溫系統(tǒng)。因此，雖然標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)程對(duì)此采取回避的態(tài)度，但保溫工程貼瓷磚的項(xiàng)目估計(jì)已超過100萬m2，而且多數(shù)是高層。根據(jù)公司編制了后貼苯板的外保溫面磚飾面系統(tǒng)企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，公司在經(jīng)過體系檢測(cè)，成功通過了耐老化實(shí)驗(yàn)，外墻外保溫技術(shù)經(jīng)過25年老化實(shí)踐證明，會(huì)為你的外墻外保溫。該標(biāo)準(zhǔn)以當(dāng)時(shí)的一棟22層公寓為樣板，從開始的專家初步論證、現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，到最后的實(shí)體檢測(cè)和專家評(píng)議，均圓滿的獲得成功。至今，外墻外保溫飾面磚做法已完成外保溫面積近20萬平米，未出現(xiàn)任何問題。且本系統(tǒng)已通過耐侯性能檢測(cè)，這也表明該系統(tǒng)在長(zhǎng)時(shí)間的外界作用下仍能安全工作25年以上。后貼聚苯法外保溫系統(tǒng)貼瓷磚能否做到安全可靠，可以從以下四個(gè)方面進(jìn)行分析。一、自重加大后，與基層墻體的聯(lián)結(jié)是否安全？按保溫板55mm、粘結(jié)劑5mm、面層砂漿10mm、瓷磚粘結(jié)劑4mm、瓷磚8mm考慮，所有荷載情況見下表：材料質(zhì)量kg/m2力臂mm彎矩N-m彎矩造成最大拉力kN/㎡100高度最大負(fù)風(fēng)壓kN/㎡拉力組合kN/㎡粘結(jié)劑72.50.1750.213.533.74聚苯板1350.35抹面砂漿185012.60瓷磚和膠粘劑268121.06共計(jì)52——34.19（100m高度處建筑物負(fù)風(fēng)壓墻面為1.96kN/㎡，陽角處為3.53kN/㎡）表中數(shù)據(jù)說明，自重52㎏/m2，即0.52kN/m2，相對(duì)于風(fēng)壓，重力大約只有風(fēng)壓的1/7；在組合拉力中，相對(duì)于風(fēng)壓而言，彎矩引起的拉力可以忽略不計(jì)。本系統(tǒng)靠粘結(jié)力和機(jī)械錨固力同結(jié)構(gòu)墻體聯(lián)成一體，最薄弱處為砂漿同苯板聯(lián)結(jié)處，其壓剪粘結(jié)力用以克服重力，拉伸粘結(jié)力用以抵抗風(fēng)壓和重力彎矩引起的拉力。項(xiàng)目規(guī)程要求實(shí)測(cè)值粘結(jié)力MPa（kN/m2）抗剪0.1（100）0.18（180）拉伸0.1（100）0.17（170）聯(lián)結(jié)安全系數(shù)克服重力192346抵抗負(fù)風(fēng)壓2848施工時(shí)，粘結(jié)劑采用點(diǎn)框法涂抹施工，非滿粘做法，要求粘結(jié)面積不小于50%，這樣的情況下，以上安全系數(shù)取一半，也還是有很大的富余。另外，還要求苯板粘貼完畢后進(jìn)行錨固，每平米6～8套錨固件，單個(gè)錨固件拔出力就為0.6kN，所以實(shí)際上抵抗自重和風(fēng)壓的安全系數(shù)還能更高。二、自重加大后，聚苯板受剪變形加大，如何避免水平裂縫？聚苯板為輕質(zhì)材料，長(zhǎng)期受外側(cè)大自重荷載作用易發(fā)生垂直方向的變形。因?yàn)槿狈郾桨寮羟心Ａ康臄?shù)據(jù)，沒有做受剪變形的實(shí)際測(cè)試，所以不清楚到底有多大變形量，但可以采取一些構(gòu)造措施來避免可能出現(xiàn)的水平裂縫。如：1、適當(dāng)增加聚苯板的表觀密度（容重），提高壓縮強(qiáng)度，增加其抗變形能力。密度為18kg/m3苯板，其壓縮強(qiáng)度為98kPa，密度為25kg/m3苯板，其壓縮強(qiáng)度為150kPa，所以可選用22-25kg/m3苯板作為保溫材料。2、在適當(dāng)部位（如每隔2樓層）安裝一道（間斷的）托架，托住瓷磚或抹面砂漿以減輕荷載。當(dāng)然，要合理選擇托架的材料和截面尺寸，盡量減小其熱橋影響。3、收縮縫表層填充彈性密封膏吸收變形。4、適當(dāng)增加錨栓數(shù)量并把錨栓施加于增強(qiáng)網(wǎng)之外。5、把聚苯板粘結(jié)面積增加到50%。三、能否達(dá)到瓷磚拉拔強(qiáng)度0.4Mpa的要求？根據(jù)《外墻飾面磚工程施工及驗(yàn)收規(guī)程》和《建筑工程飾面磚粘結(jié)強(qiáng)度檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)》的規(guī)定，外墻飾面磚粘結(jié)強(qiáng)度（現(xiàn)場(chǎng)拉拔）每組（3件）平均不應(yīng)小于0.4MPa,且每組可有一個(gè)試件粘結(jié)強(qiáng)度小于0.4MPa,但不應(yīng)小于0.3MPa。0.4MPa=400kN/m2。而根據(jù)前面分析，對(duì)瓷磚飾面做法，100m標(biāo)高處，外保溫系統(tǒng)受到的外荷載分別是重力0.52kN/m2和風(fēng)壓3.53kN/m2。為什么檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)的指標(biāo)這么高？JGJ110-97在條文說明中解釋了依據(jù)：“外墻飾面磚粘結(jié)強(qiáng)度指標(biāo)值的確定，一是根據(jù)在北京、哈爾濱、珠海、河南等地不同氣候條件下對(duì)不同工程的實(shí)測(cè)和試驗(yàn)室的驗(yàn)證。具體的講是從以下幾方面考慮：①氣候的特征。具體做法是分別選哈爾濱、北京、珠海、河南四省市作試件實(shí)測(cè)統(tǒng)計(jì)分析，使之滿足《建筑氣候區(qū)域劃分標(biāo)準(zhǔn)》GB50718的氣候特征要求。②工程現(xiàn)場(chǎng)和試驗(yàn)室兩類試件的統(tǒng)計(jì)分析，分別求出飾面磚脫落的臨界值，及未脫落的指標(biāo)值，并確定其概率。③對(duì)飾面磚進(jìn)行力學(xué)計(jì)算，考慮面磚的吸水率、溫度變形、風(fēng)壓的正負(fù)作用，并按設(shè)計(jì)周期50年計(jì)算，確定其指標(biāo)值。④急冷急熱、耐候作用、臺(tái)風(fēng)作用的飾面磚強(qiáng)度指標(biāo)確定。綜合以上因素，確定標(biāo)準(zhǔn)指標(biāo)值。二是參照了《建筑工事共通仕樣書》及《建筑工事施工監(jiān)理指針》粘結(jié)強(qiáng)度指標(biāo)值?！痹诶螐?qiáng)度問題上，瓷磚直接粘在結(jié)構(gòu)墻體上還是粘在外保溫系統(tǒng)上沒有本質(zhì)區(qū)別。從受力角度講，只要現(xiàn)場(chǎng)拉拔強(qiáng)度不低于0.4MPa,在高層建筑（標(biāo)高一般不超過100m）上粘貼瓷磚是安全的。不僅在0.50kN/m2的鄭州是如此，即使在基本風(fēng)壓高達(dá)0.85kN/m2的珠海也是如此。不僅在地處寒冷地區(qū)是如此，而且在地處嚴(yán)寒地區(qū)也是如此。除了外保溫抹面砂漿和瓷磚膠粘劑要滿足一定要求外，增強(qiáng)網(wǎng)的選擇至關(guān)重要。在用玻纖網(wǎng)增強(qiáng)的試件中,破壞面一般都發(fā)生在玻纖網(wǎng)的位置上,玻璃纖維很少被拉斷，拉拔強(qiáng)度一般在0.3～0.4MPa左右。玻纖網(wǎng)的存在使外保溫系統(tǒng)不能很好地形成一個(gè)整體，玻纖表面的涂覆層削弱了抹面砂漿應(yīng)有的抗拉強(qiáng)度。而采用鋼絲網(wǎng)的拉拔強(qiáng)度均大于0.4MPa,可以滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。拉拔強(qiáng)度(MPa)的耐久性編號(hào)增強(qiáng)網(wǎng)砂漿厚度mm拉拔時(shí)齡期34天24月1φ0.9×25.412-130.53（無網(wǎng)3個(gè)月0.33）0.65(無網(wǎng)0.53)2φ0.9×12.712-130.510.813杰邦5×54-50.340.494*φ0.9×25.410-110.380.50*兩次抹灰間隔時(shí)間較長(zhǎng)，未做界面處理。1、因?yàn)橛性鰪?qiáng)網(wǎng)（不論是玻纖網(wǎng)還是鋼絲網(wǎng)）的存在，瓷磚拉拔強(qiáng)度遠(yuǎn)大于聚苯板本身的抗拉強(qiáng)度。首先，增強(qiáng)網(wǎng)把局部區(qū)域受到的拉拔力分散到周圍去了。其次，要拔起瓷磚，還有克服試件周長(zhǎng)乘以砂漿厚度這個(gè)面積上的砂漿剪切強(qiáng)度。2、對(duì)于瓷磚拉拔強(qiáng)度來說，鋼絲網(wǎng)的增強(qiáng)作用比玻纖網(wǎng)大。原因在于：首先，鋼絲與水泥砂漿的握裹力更大。第二，鋼絲自身的強(qiáng)度和彈性模量更好。第三，抹面砂漿較厚使鋼絲網(wǎng)做法占了一定便宜。第四，鋼絲網(wǎng)得力于錨栓的協(xié)助，錨栓把部分拉拔力傳遞到基層墻體。四、在長(zhǎng)期的冷熱、干濕、凍融交替作用下，瓷磚飾面的耐久性怎樣？1、外保溫墻體中溫度分布外保溫墻體中溫度（℃）分布θ內(nèi)θ外θ3θ4θ5夏晝29.332.468.168.668.8夏夜25.625.120.320.220.2夏季晝夜溫差3.77.347.848.448.6冬夜15.813.6-10.7-11.0-11.2年極端溫差13.518.878.879.680.02、聚苯板和抗裂砂漿基本數(shù)據(jù)材料熱脹系數(shù)1/℃壓縮強(qiáng)度MPa彈性模量MPa抗拉強(qiáng)度MPa聚苯板6×10-50.1093≥0.10抗裂砂漿8×10-6抗壓強(qiáng)度101.58×104≥1注：聚苯板彈性模量根據(jù)其壓縮強(qiáng)度推算而出?？沽焉皾{抗拉強(qiáng)度根據(jù)其抗壓強(qiáng)度推算而得。3、抹面砂漿～聚苯板界面溫差應(yīng)力①聚苯板與抗裂砂漿的同步收縮不在界面處產(chǎn)生應(yīng)力,收縮變形集中到伸縮縫處。②考慮夏季晝轉(zhuǎn)夜，聚苯板與抗裂砂漿界面溫差相對(duì)變形為：（6-0.8）×10-5×47.8=2.96×10-3③因抗裂砂漿與聚苯板兩者彈性模量相差很大，砂漿對(duì)聚苯板可看作全約束，約束系數(shù)取1。聚苯板界面處產(chǎn)生應(yīng)力σb=Eb·ε·μ1=2×2.96×10-3×1=5.92×10-3MPa比計(jì)算機(jī)模擬計(jì)算值3.96×10-3MPa稍大。④此應(yīng)力傳遞到砂漿,σs=σb，在砂漿表面產(chǎn)生變形εs=σs/Es=5.92×10-3/1.58×104=3.75×10-7⑤抗裂砂漿極限應(yīng)變?chǔ)舙=fs/Es≥1/1.58×104=6.37×10-5因6.37×10-5＞＞3.75×10-7在砂漿內(nèi)有鋼絲網(wǎng)增強(qiáng)的情況下不應(yīng)開裂。⑥如果按年極端溫差計(jì)算，砂漿中靠近界面處的應(yīng)變?yōu)?.18×10-7，也不會(huì)開裂。4、瓷磚粘結(jié)劑～抹面砂漿界面溫差應(yīng)力兩者同屬聚合物水泥砂漿,熱膨脹系數(shù)差不多,溫度變化不致在界面上產(chǎn)生什么應(yīng)力。5、瓷磚～瓷磚粘結(jié)劑界面溫差應(yīng)力這不是在外保溫上貼磚的特有問題，而是所有外墻基面上貼磚的共同問題。要減小界面上因溫差引起的剪應(yīng)力，防止瓷磚脫落，應(yīng)盡可能使用柔性膠粘劑；要有適當(dāng)?shù)哪z層厚度；盡可能使用柔性填縫劑；盡可能使用低彈性模量、小尺寸的瓷磚。既然有大量的建筑(包括高層建筑)直接在結(jié)構(gòu)墻體上粘貼瓷磚,并沒有發(fā)生質(zhì)量、安全問題，在外保溫系統(tǒng)上粘貼瓷磚也沒有更多的問題。我們可以根據(jù)新的認(rèn)識(shí)采取更有效的措施，使工程質(zhì)量更好，安全更有保證。a）墻面設(shè)計(jì)應(yīng)考慮設(shè)置伸縮縫，并“用柔性防水材料嵌縫”。b）如有可能，選擇尺寸較小、彈性模量較低、熱膨脹系數(shù)與瓷磚粘結(jié)劑差距小的飾面磚。c）使用變形能力強(qiáng)的柔性瓷磚粘結(jié)劑。用于室外的瓷磚粘結(jié)劑應(yīng)強(qiáng)制規(guī)定“橫向變形”的要求，具體要求通過試驗(yàn)確定。粘結(jié)劑得有一定厚度。瓷磚粘結(jié)劑必須與抹面砂漿相容。d）宜采用較寬的磚縫，并用柔性的防水填縫劑填充。e）抹面砂漿的增強(qiáng)網(wǎng)必須有足夠的耐久性。f）施工前和施工中，應(yīng)按《建筑工程飾面磚粘結(jié)強(qiáng)度檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)》JGJ110-97的規(guī)定進(jìn)行檢測(cè)。五、小結(jié)（1）從克服外荷載的角度分析，只要外保溫系統(tǒng)各層間的粘結(jié)強(qiáng)