外墙外保温系统安全论证.docx

1、外墙外保温系统安全论证目前所有规范中，后贴苯板保温做法对瓷砖饰面采取了回避态度，无明确做法标准。但部分城市高层建筑立面污染严重，对自洁要求较高，不少开发商喜欢陶瓷墙砖的质感、线条、自洁和耐久等优点，要求提供带瓷砖饰面的外保温系统。因此，虽然标准、规程对此采取回避的态度，但保温工程贴瓷砖的项目估计已超过100万m2，而且多数是高层。根据公司编制了后贴苯板的外保温面砖饰面系统企业标准，公司在经过体系检测，成功通过了耐老化实验，外墙外保温技术经过25年老化实践证明，会为你的外墙外保温。该标准以当时的一栋22层公寓为样板，从开始的专家初步论证、现场试验，到最后的实体检测和专家评议，均圆满的获得成功。至

2、今，外墙外保温饰面砖做法已完成外保温面积近20万平米，未出现任何问题。且本系统已通过耐侯性能检测，这也表明该系统在长时间的外界作用下仍能安全工作25年以上。后贴聚苯法外保温系统贴瓷砖能否做到安全可靠，可以从以下四个方面进行分析。一、自重加大后，与基层墙体的联结是否安全？按保温板55mm、粘结剂5mm、面层砂浆10mm、瓷砖粘结剂4mm、瓷砖8mm考虑，所有荷载情况见下表： 材 料质量kg/m2力臂mm弯矩N-m弯矩造成最大拉力kN/100高度最大负风压kN/拉力组合kN/粘结剂72.50.1750.213.533.74聚苯板1350.35抹面砂浆185012.60瓷砖和胶粘剂268121.06

3、共计5234.19（100m高度处建筑物负风压墙面为1.96kN/，阳角处为3.53kN/）表中数据说明，自重52/m2，即0.52kN/m2，相对于风压，重力大约只有风压的1/7；在组合拉力中，相对于风压而言，弯矩引起的拉力可以忽略不计。本系统靠粘结力和机械锚固力同结构墙体联成一体，最薄弱处为砂浆同苯板联结处，其压剪粘结力用以克服重力，拉伸粘结力用以抵抗风压和重力弯矩引起的拉力。项 目规程要求实测值粘 结 力MPa（kN/m2）抗 剪0.1（100）0.18（180）拉 伸0.1（100）0.17（170）联结安全系数克服重力192346抵抗负风压2848施工时，粘结剂采用点框法涂抹施工，非

4、满粘做法，要求粘结面积不小于50%，这样的情况下，以上安全系数取一半，也还是有很大的富余。另外，还要求苯板粘贴完毕后进行锚固，每平米68套锚固件，单个锚固件拔出力就为0.6kN，所以实际上抵抗自重和风压的安全系数还能更高。二、自重加大后，聚苯板受剪变形加大，如何避免水平裂缝？聚苯板为轻质材料，长期受外侧大自重荷载作用易发生垂直方向的变形。因为缺乏聚苯板剪切模量的数据，没有做受剪变形的实际测试，所以不清楚到底有多大变形量，但可以采取一些构造措施来避免可能出现的水平裂缝。如：1、适当增加聚苯板的表观密度（容重），提高压缩强度，增加其抗变形能力。密度为18kg/m3苯板，其压缩强度为98kPa，密度

5、为25kg/m3苯板，其压缩强度为150kPa，所以可选用22-25kg/m3苯板作为保温材料。2、在适当部位（如每隔2楼层）安装一道（间断的）托架，托住瓷砖或抹面砂浆以减轻荷载。当然，要合理选择托架的材料和截面尺寸，尽量减小其热桥影响。 3、收缩缝表层填充弹性密封膏吸收变形。4、适当增加锚栓数量并把锚栓施加于增强网之外。5、把聚苯板粘结面积增加到50%。三、能否达到瓷砖拉拔强度0.4Mpa的要求？根据外墙饰面砖工程施工及验收规程和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

6、.3 MPa。0.4 MPa=400 kN/m2。而根据前面分析，对瓷砖饰面做法，100m标高处，外保温系统受到的外荷载分别是重力0.52 kN/m2和风压3.53 kN/m2。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

7、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。二是参照了建筑工事共通仕样书及建筑工事施工监理指针粘结强度指标值。”在拉拔强度问题上，瓷砖直接粘在结构墙体上还是粘在外保温系统上没有本质区别。从受力角度讲，只要现场拉拔强度不低于0.4 MPa,在高层建筑（标高一般不超过100m）上粘贴瓷砖是安全的。不仅在0.50kN/m2的郑州是如此，即使在基本风压高达0.85kN/m2的珠海也是如此。不仅在地处寒冷地区是如此，而且在地处严寒地区也是

8、如此。除了外保温抹面砂浆和瓷砖胶粘剂要满足一定要求外，增强网的选择至关重要。在用玻纤网增强的试件中,破坏面一般都发生在玻纤网的位置上,玻璃纤维很少被拉断，拉拔强度一般在0.30.4MPa左右。玻纤网的存在使外保温系统不能很好地形成一个整体，玻纤表面的涂覆层削弱了抹面砂浆应有的抗拉强度。而采用钢丝网的拉拔强度均大于0.4MPa,可以满足标准要求。拉拔强度(MPa)的耐久性编号增强网砂浆厚度mm拉拔时龄期34天24月10.925.412-130.53（无网3个月0.33）0.65(无网0.53)20.912.712-130.510.813杰邦554-50.340.494*0.925.410-110

9、.380.50*两次抹灰间隔时间较长，未做界面处理。1、因为有增强网（不论是玻纤网还是钢丝网）的存在，瓷砖拉拔强度远大于聚苯板本身的抗拉强度。首先，增强网把局部区域受到的拉拔力分散到周围去了。其次，要拔起瓷砖，还有克服试件周长乘以砂浆厚度这个面积上的砂浆剪切强度。2、对于瓷砖拉拔强度来说，钢丝网的增强作用比玻纤网大。原因在于：首先，钢丝与水泥砂浆的握裹力更大。第二，钢丝自身的强度和弹性模量更好。第三，抹面砂浆较厚使钢丝网做法占了一定便宜。第四，钢丝网得力于锚栓的协助，锚栓把部分拉拔力传递到基层墙体。四、在长期的冷热、干湿、冻融交替作用下，瓷砖饰面的耐久性怎样？1、外保温墙体中温度分布外保温墙体

10、中温度（）分布内外345夏 昼29.332.468.168.668.8夏 夜25.625.120.320.220.2夏季昼夜温差3.77.347.848.448.6冬 夜15.813.6-10.7-11.0-11.2年极端温差13.518.878.879.680.02、聚苯板和抗裂砂浆基本数据材 料热胀系数1/压缩强度MPa弹性模量MPa抗拉强度MPa聚苯板610-50.10930.10抗裂砂浆810-6抗压强度101.581041注：聚苯板弹性模量根据其压缩强度推算而出。 抗裂砂浆抗拉强度根据其抗压强度推算而得。3、抹面砂浆聚苯板界面温差应力聚苯板与抗裂砂浆的同步收缩不在界面处产生应力,收缩

11、变形集中到伸缩缝处。考虑夏季昼转夜，聚苯板与抗裂砂浆界面温差相对变形为：（6-0.8）10-547.8 = 2.9610-3因抗裂砂浆与聚苯板两者弹性模量相差很大，砂浆对聚苯板可看作全约束，约束系数取1。聚苯板界面处产生应力b = Eb1 = 22.9610-31 = 5.9210-3 MPa比计算机模拟计算值3.9610-3 MPa稍大。此应力传递到砂浆, s=b，在砂浆表面产生变形 s =s / Es = 5.9210-3/1.58104 = 3.7510-7抗裂砂浆极限应变 p = fs/Es 1/1.58104 = 6.3710-5 因6.3710-53.7510-7 在砂浆内有钢丝网

12、增强的情况下不应开裂。如果按年极端温差计算，砂浆中靠近界面处的应变为6.1810-7，也不会开裂。4、瓷砖粘结剂抹面砂浆界面温差应力两者同属聚合物水泥砂浆,热膨胀系数差不多,温度变化不致在界面上产生什么应力。5、瓷砖瓷砖粘结剂界面温差应力这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。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。既然有大量的建筑(包括高层建筑)直接在结构墙体上粘贴瓷砖,并没有发生质量、安全问题，在外保温系统上粘贴瓷砖也没有更多的问题。我们可以根据新的认识采取

13、更有效的措施，使工程质量更好，安全更有保证。a）墙面设计应考虑设置伸缩缝，并“用柔性防水材料嵌缝”。b）如有可能，选择尺寸较小、弹性模量较低、热膨胀系数与瓷砖粘结剂差距小的饰面砖。c）使用变形能力强的柔性瓷砖粘结剂。用于室外的瓷砖粘结剂应强制规定“横向变形”的要求，具体要求通过试验确定。粘结剂得有一定厚度。瓷砖粘结剂必须与抹面砂浆相容。d）宜采用较宽的砖缝，并用柔性的防水填缝剂填充。e）抹面砂浆的增强网必须有足够的耐久性。f）施工前和施工中，应按建筑工程饰面砖粘结强度检验标准JGJ 110-97的规定进行检测。五、小结（1）从克服外荷载的角度分析，只要外保温系统各层间的粘结强度不低于0.1MPa,现场瓷砖拉拔强度不低于0.4MPa,瓷砖饰面外保温系统抵御自重和高空风压有足够大的安全系数,可以在高层建筑外保温系统上做饰面砖。（2）在瓷砖瓷砖粘结剂界面上因温差产生的剪应力是造成外墙瓷砖空鼓、脱落的重要隐患，必须从设计、选材和施工各环节采取减小剪应力的有效措施。但这并不是外保温贴瓷砖的特有问题，而是所有外墙贴砖的共同问题。（3）为避免可能由聚苯板受剪变形而产生的水平裂缝，应采取相应的构造措施。