解释外墙外保温贴砖的技术问题.docx

解释外墙外保温贴砖的技术问题 外墙外保温系统粘贴饰面砖研究时间：2007-6-17去年，中国建设报上“外墙外保温系统能否做面砖饰面”的讨论之所以引起了业内人士的普遍关注和浓厚兴趣，这是因为：第一，用面砖做建筑物外饰面，装饰效果美、耐污染性能好、使用过程中维护费用低，是人们喜爱的饰面形式。第二，即使是直接在结构墙体上粘贴饰面砖，经过一段时间使用后，部分面砖空鼓、脱落的情况也不少见。外墙外保温系统中的保温材料往往是密度低、强度差的材料，在外保温系统外面再贴面砖，其使用安全性不能不引起人们的担忧。 在上世纪九十年代末，针对当时直接贴在结构墙体上的“饰面砖起鼓、脱落等质量事故不断增多”的问题，建设部曾专门组织力量对此进行试验研究，并在2000年发布外墙饰面砖工程施工及验收规程JGJ 126-2000。规程从选材、基面处理、工艺、和节点构造等方面作出了保证面砖粘结强度的规定；从设置伸缩缝、对填缝材料提出防水抗渗要求来消除温度变形的危害；强调应按建筑工程饰面砖粘结强度检验标准JGJ 110进行饰面砖粘结强度检验。贯彻执行该规程后，收到了很好的效果。但是在长期使用过程中仍不能完全消除饰面砖空鼓、脱落的隐患。在外保温系统的基面上粘贴面砖与直接在结构墙体上粘贴面砖有什么共性？还有什么特殊的问题需要解决？我认为可主要研究分析以下问题：外保温系统同结构墙体的联结力能否克服自重和风压？贴在外保温系统上的瓷砖能否满足0.4MPa拉拔强度的要求?在长期温湿度变化条件下能否保持稳定?在外保温系统上贴砖有何特殊性？如何解决？ 1 饰面砖外保温系统的受力分析和联结安全性 1.1 饰面砖外墙外保温系统(以后贴苯板抹灰做法为例)受到的外荷载 1.1.1 负风压 郑州地区城近郊区（地面粗糙度B类）100m高处最大风压标准值： W k = gZSZ W0 = 1.511.82.090.45 = 2.56 (kN/) 最大风压计算值为2.561.4=3.58 (kN/) 1.1. 2 自重 外保温系统（包括外饰面）自身（包括聚苯板粘结剂、聚苯板、抹面砂浆、瓷砖胶、面砖和填缝剂）重量约为0.5kN/m2，即人们常说的50公斤/平米。相对于风压而言，带饰面砖的外保温系统的自重是很小的，由自重引起的附加拉力微不足道。 1.2 保温系统同结构墙体的联结力和克服外荷载的安全系数 项 目 标准要求 实测值 粘 结 力kN/m2 抗 剪 - 粘 结 力kN/m2拉 伸 50（即.1MPa50%） 联结安全系数 克服重力 - 联结安全系数 抵抗风压 14 由此可见，即使是对于这种所谓的“有空腔体系”，仅靠粘结力，抵抗外荷载就有很大的安全系数，再同锚栓联手，其安全性是勿庸置疑的。2 满足0.4 MPa拉拔强度是防止瓷砖脱落的重要关口 2.1 有关标准规定 根据JGJ 126-2000外墙饰面砖工程施工及验收规程和JGJ 110-97建筑工程饰面砖粘结强度检验标准的规定，外墙饰面砖粘结强度（现场拉拔）每组（3件）平均不应小于0.4MPa,且每组可有一个试件粘结强度小于0.4 MPa,但不应小于0.3 MPa。 0.4 MPa = 400 kN/m2 是郑州市近郊区100m高空最大负风压计算值的100多倍! 为什么检验标准的指标这么高？JGJ 110-97在条文说明中解释了依据： “外墙饰面砖粘结强度指标值的确定，一是根据在北京、哈尔滨、珠海、河南等地不同气候条件下对不同工程的实测和试验室的验证。具体的讲是从以下几方面考虑： 气候的特征。具体做法是分别选哈尔滨、北京、珠海、河南四省市作试件实测统计分析，使之满足建筑气候区域划分标准GB50718的气候特征要求。 工程现场和试验室两类试件的统计分析，分别求出饰面砖脱落的临界值，及未脱落的指标值，并确定其概率。 对饰面砖进行力学计算，考虑面砖的吸水率、温度变形、风压的正负作用，并按设计周期50年计算，确定其指标值。 急冷急热、耐候作用、台风作用的饰面砖强度指标确定。 综合以上因素，确定标准指标值。 二是参照了日本建设大臣官房厅营缮部监修建筑工事共通仕样书的第11.2.1和11.2.7条款及建筑工事施工监理指针第11.5.2条款(a)和(b)条的粘结强度指标值。” 2.2 实测数据最近联合做了一批瓷砖拉拔试验: 编号 玻纤网 住 总 A公司28d 180d 28d 180d B1 中碱涂覆55 0.46 0.41 0.38 0.36B2 中碱涂覆552 0.42 0.43 0.40 0.35B3 中碱涂覆1010 0.38 0.41 0.37 0.44B4 中碱涂覆44.5 0.36 0.38 0.26 0.24B5 抗碱66 0.40 0.44 0.38 0.41B6 抗碱1010 0.41 0.42 0.32 0.31B7 抗碱66+1010 0.40 0.52 0.37 0.39B8 抗碱510 0.38 0.42 0.25 0.26上表数据说明，用玻纤网增强，要稳定达到0.4 MPa拉拔强度并非易事。 编号 钢丝网 住 总 B公司28d 180d 28d 180d G1 后热镀125 0.51 0.67 0.50 0.54G2 后热镀0.925 0.56 0.62 0.51 0.62G3 后热镀0.919 0.74 0.70 0.40 0.47G4 后热镀0.913 0.74 0.82 0.42 0.54G5 后热镀0.7513 0.62 0.61 0.48 0.58 G6 先镀后焊0.919 0.70 0.62 0.56 0.82 G7 浸塑0.919 0.68 0.66 0.46 0.61 G8 热镀编织0.825 0.69 0.64 0.62 0.56此表数据说明，钢丝网的增强作用要超过玻纤网，能稳定满足瓷砖拉拔强度的要求。 2.3 为什么能达到0.4MPa? 在我们的许多工程（都用钢丝网）实测中，瓷砖拉拔强度都稳定在0.5MPa以上。为什么在聚苯板和聚苯板粘结剂的界面上，粘结强度不足0.1MPa，聚苯板本身的抗拉强度也只有0.2MPa左右，在外保温系统上粘贴的瓷砖拉拔强度能超过0.4MPa？主要原因有三条：第一，作为粘贴瓷砖基面的防护砂浆中有起增强作用的镀锌钢丝网。在瓷砖拉拔的过程中，钢丝绷紧受力，最后破坏面发生在防护砂浆中。第二，从破坏的断面看，不仅是砂浆在受试面积上的抗拉强度发挥了作用，沿试件周边，上层砂浆厚度乘以边长面积上的抗剪强度也参与了对拉拔力的抵抗。第三，固定镀锌钢丝网的锚栓把部分拉拔力直接传递的结构墙体中。 可能有争议的问题是：在拉拔前，断缝切割到哪里？JGJ 110-97说，“断缝应从饰面砖表面切割至基体表面”。有人强调必须切到结构墙体表面，也有人争辩只能切到复合保温墙体的表面，即抗裂砂浆表面，因为饰面砖是贴在复合保温墙体的基面上。前不久，柏林理工大学教授E.Cziesielski讲：有两种情况：一种情况是断缝切进聚苯板，检测到的是外保温系统的拉伸粘结强度；另一种情况是断缝切到增强网以上，不损坏增强网，这样检测到的才是瓷砖拉拔强度。我同意这个观点。3 造成瓷砖日久脱落的因素 3.1 外墙面很大的温差在不同材料的界面上产生剪应力 在不同材料相接触的界面上,因双方热膨胀系数差异,会因温度变化产生剪应力。发生在保温材料外侧的墙面上昼夜温差和年极端温差是相当大的。 对于瓷砖饰面外保温系统，保温材料外侧的界面有3个：抹面砂浆聚苯板；瓷砖胶抹面砂浆；瓷砖瓷砖胶。 抹面砂浆与聚苯板热胀系数相差甚远，因此有较大的相对变形。但因为聚苯板弹性模量极小，产生的应力就不足为虑。 瓷砖胶与抹面砂浆同属聚合物水泥砂浆，成分变化不大，因此热胀系数差别较小，界面上不会出现大的应力。 问题最可能出在瓷砖瓷砖粘结剂界面上。因为在此界面两侧，热胀系数差别又大，双方都有较大的弹性模量。 2000年发布实施的外墙饰面砖工程施工及验收规程JGJ126-2000是“建设部八五科技研究项目建筑饰面质量通病治理技术研究，在进行系统全面试验研究基础上取得的成果”，其背景是:“从80年代后期开始,我国城乡各地采用饰面砖装修外墙的工程迅速增加.与此同时,饰面砖起鼓、脱落等质量事故也不断增多,许多耗巨资装修的建筑物变得面目全非.这不仅影响环境美观,而且威胁到人身安全;工程的维修和返工也造成了很大的经济损失.制定本规程的目的,是为外墙饰面砖工程的选材、施工及验收提供一套科学实用的依据,以提高建筑物的工程质量,确保其安全可靠和经济合理。”规程在设计基本规定中提出了几个注意问题：使用过程中因温度变化引起的收缩变形，往往是造成外墙饰面砖起鼓、脱落的主要因素之一。设置伸缩缝，可防止墙体结构变形及外墙饰面砖本身温度变形导致的开裂和脱落。采用柔性防水材料嵌缝，可吸收变形，增加饰面的抗渗性。饰面砖接缝过小，则在温度应力作用下易引起脱落。规程定为“宽度不应小于5mm”。 有研究成果表明：要减小界面上因温差引起的剪应力，防止瓷砖脱落，应尽可能使用柔性胶粘剂；要有适当的胶层厚度；尽可能使用柔性填缝剂；尽可能使用低弹性模量、小尺寸的瓷砖；瓷砖饰面分隔缝的间距要小。 3.2 瓷砖内侧有水分积聚可能是寒冷地区瓷砖脱落的又一因素 瓷砖内侧的水分来源分外渗和内透两种。水可能通过吸水率大的面砖或易透水的填缝剂从外面渗进去，也可能在采暖季以水蒸气的形式从里往外渗透，遇到透汽性差的面砖阻碍而积聚。水分的存在削弱了粘结强度，冻胀甚至能破坏原有的联结安全性。 解决办法一是降低面砖的吸水率和填缝剂的透水性，防止砖缝出现渗水裂缝；二是平衡好带饰面外保温系统的水蒸气渗透性能，即尽量使系统从里到外各层的水蒸气渗透阻逐渐减小，面砖尺寸不宜过大，砖缝宽度适当加大，并填充透汽性好的填缝剂。 这两个因素都集中反映在瓷砖瓷砖胶的界面上。难怪在一些瓷砖脱落的案例中，瓷砖脱落后，带着瓷砖背槽痕迹的瓷砖胶还留在墙面上。 但这两个因素不是在外保温上贴砖的特有问题，而是所有外墙基面上贴砖的共同问题。 4 外保温系统贴砖的特殊性及应对措施 除了系统中间的联结薄弱层是否影响联结安全，在前面分析过以外，外保温系统贴砖还有两个特殊性：一是增强网的耐久性；二是聚苯板受剪变形会不会使砂浆产生水平裂缝？ 4.1 增强网的耐久性需要引起人们的足够重视 玻纤网耐碱性能的长久性。玻璃纤维受碱腐蚀会缩减截面，降低强度，不幸的是它在外保温系统中所处的环境恰恰是碱性较强的水泥砂浆。现在的检测方法是测28d龄期的瓷砖拉拔强度，多少年以后呢？解决办法是选择真正具有长久耐碱性能的玻纤网。 钢丝网的弱点在易锈蚀,即使是镀了锌也不一定保险。有的做法使用冷拔丝网，不到1mm厚的界面剂能起多大作用？有的使用钢板网，防锈漆能管多大事？有的使用的倒是镀锌钢丝焊接网，但是焊点照样很快生锈。有的镀锌层很薄，防锈年限有限。有的网片间用火烧丝绑扎，这种联结形同虚设。一旦钢丝锈蚀，它的增强作用还不如玻纤网，而且锈蚀引起的体积膨胀会造成砂浆空裂，后果更加严重。解决办法首先是选用镀锌工艺可靠、质量稳定的厂家的产品，如选用先焊接后热镀锌的钢丝网，锌层要达到必须的厚度。其次是施工中必须保证钢丝网里外两面都有足够厚的聚合物砂浆保护层。 4.2 采取构造措施避免因聚苯板受剪变形而产生水平裂缝 瓷砖饰面自重相对较重，聚苯板弹性模量很低，保温要求越高，聚苯板越厚，这个矛盾越突出。解决办法主要是增设托架，由它承担起系统的自重。适当提高聚苯板的密度也是有利的。 5、北京住团保证质量的措施总集 5.1 提供一种技术成熟的整套外保温系统 GKP外保温技术1994年开始研究开发 1995年上第一个实际工程，该工程于1998年获群体鲁班奖 1996年申报发明专利，2003年获授权，专利号：ZL 96 1 20602.0 1998年获北京市科技进步成果三等奖 1998年该技术被建设部评为科技成果重点推广项目 1999年获建设部科技进步成果三等奖 我们参加了国家行业标准JGJ 149-2003的编制工作。我们主编的北京市地方性标准外墙外保温施工技术规程（聚苯板玻纤网格布聚合物砂浆做法）DBJ/T 01-38已出1998版、2002版,现正在修订2006版。本技术已在北京、唐山、乌鲁木齐等地累计施工超过80万平方米。 我们编制的GKP外墙外保温饰面砖做法施工技术规程被北京市建委批准为“北京市建设工程技术企业标准”（备案号JQB-009-2003）。近几年施工了 50万平方米。5.2 我们的整套技术在国家建材测试中心进行过严格的耐候性测试和抗风压测试。经80次热-雨循环、5次热-冷循环和风压考验后，两面试验墙上几十块饰面砖的拉拔强度全数超过0.4 MPa,钢丝网未发现锈蚀。抗冲击强度也全部合格。这种带饰面砖外保温系统的耐久性显然是不用担心的。5.3 我们提供的不仅是某几种材料，而是整个外保温系统，并对外保温系统及其全部组成材料的质量负责。以免万一发生质量问题时，不同厂商之间互相推诿责任。我们自己生产外保温系统的主要材料，如聚苯板粘结剂、抗裂砂浆、瓷砖胶、填缝剂，全部性能指标符合有关国家行业或北京市地方性标准的要求。我们反复筛选其它配套材料的生产厂家并定点采购，严格控制其主要技术要求，如聚苯板的阻燃性、导热系数、抗拉强度；钢丝网的镀锌