無機保溫砂漿外墻保溫層脫落原因分析

吳建東,沈 郁,王 海

(1.浙江省建筑科學(xué)設(shè)計研究院有限公司,浙江 杭州 310012；2.浙江省建設(shè)工程質(zhì)量檢驗站有限公司,浙江 杭州 310012)

無機保溫砂漿外墻外保溫系統(tǒng)推廣以來,出現(xiàn)大量的外墻保溫層及裝飾層大面積開裂、脫落，致車輛損壞、人員傷亡的事故不斷發(fā)生。某縣級市從2007年到2015年間共出現(xiàn)12起以上的外墻脫落事件,在社會上造成了惡劣的影響,讓業(yè)內(nèi)人士不得不反思,該如何加強建筑外保溫系統(tǒng)的安全和維護,切實保護好生命和財產(chǎn)安全。本文通過對某商住樓無機保溫砂漿外保溫脫落事故的檢測分析,提出了一些確保工程質(zhì)量可供借鑒的經(jīng)驗。

1 外墻節(jié)能系統(tǒng)設(shè)計情況

溫嶺橫峰鞋材城總建筑面積約8萬m2,其中地上建筑面積約5.6萬m2；設(shè)計采用框架剪力墻結(jié)構(gòu),地下2層,地上分為A、B座,均為30層,建筑高度97.88 m。1層和2層裙房為商業(yè)用房,3層及18層為設(shè)備層,4～30層為住宅。工程外墻砌體采用燒結(jié)頁巖多孔磚,混合砂漿砌筑,采用無機輕集料外墻外保溫系統(tǒng),具體做法參照《無機輕集料保溫砂漿及系統(tǒng)技術(shù)規(guī)程(DB33/T 1054—2008)》[1](以下簡稱《設(shè)計標準》)B型做法,實際施工時將裝飾層涂料更改為天然彩砂真石漆。

2 外墻脫落情況

根據(jù)現(xiàn)場踏勘情況,A座、B座均存在外墻外保溫脫落的情況,脫落部位主要位于樓層的中下部,典型脫落情況見圖1。

圖1 外保溫層典型脫落

3 外保溫系統(tǒng)材質(zhì)報告情況

通過查閱工程所用界面砂漿、保溫砂漿、抗裂砂漿、耐堿網(wǎng)格布的廠家送檢報告和工程復(fù)檢報告,保溫砂漿的送檢報告和復(fù)檢報告抗壓強度指標均低于設(shè)計標準[2],但送檢和復(fù)檢的檢測單位均未按設(shè)計標準出具檢測報告,界面砂漿和耐堿網(wǎng)格布的復(fù)檢報告也未按設(shè)計標準要求的方法實施檢測活動,導(dǎo)致出現(xiàn)部分檢測方法與設(shè)計標準要求不一致,得出的檢測結(jié)論無法確認是否滿足設(shè)計標準的情況,施工相關(guān)方在施工過程中也未發(fā)現(xiàn)該問題。

4 外墻節(jié)能構(gòu)造等情況查勘

根據(jù)現(xiàn)場勘查情況,房屋轉(zhuǎn)角處的耐堿玻纖網(wǎng)未進行搭接[3],外墻外保溫涂料飾面系統(tǒng)的抗裂面層中未設(shè)置抗裂分格縫,無塑料膨脹螺栓錨固。

現(xiàn)場對保溫層的厚度情況進行了抽檢,保溫層施工前未對墻面進行找平處理,保溫層厚度偏差較大,具體抽檢結(jié)果見表1。對粘結(jié)強度進行了抽檢,實測破壞界面均位于保溫層且粘結(jié)強度遠低于設(shè)計值,具體粘結(jié)強度抽檢結(jié)果見表2。

表1 保溫層厚度實測統(tǒng)計結(jié)果

表2 保溫層粘結(jié)強度實測統(tǒng)計結(jié)果

5 負風壓計算

風荷載作用于建筑物的壓力分布是不均勻的,側(cè)風面和背風面受到由基層向外保溫系統(tǒng)的推力,為負風壓力；迎風面受到由外保溫系統(tǒng)向基層的推力,為正風壓力。通常見到的外保溫系統(tǒng)被風吹落工程案例是負風壓力作用的結(jié)果。負風壓力對外保溫系統(tǒng)由空腔向外保溫系統(tǒng)的推力,當負風壓力大于粘結(jié)砂漿與基層、粘結(jié)砂漿與保溫層的粘結(jié)力時,外保溫系統(tǒng)會出現(xiàn)脫落。本工程在相關(guān)高度處的負風壓計算結(jié)果見表3。

表3 風壓計算值

根據(jù)表3的負風壓下保溫層的拉應(yīng)力計算結(jié)果和表2的保溫層粘結(jié)力實測結(jié)果比較,保溫系統(tǒng)各層間的粘結(jié)力不是造成外墻脫落的直接原因。

6 外墻裝飾層

實際施工時將裝飾層涂料更改為天然彩砂真石漆,使裝飾層的厚度從原設(shè)計的約2 mm增加到約5 mm,這一更改導(dǎo)致原柔性裝飾層成為剛性裝飾層且未設(shè)分格縫,以致大大削弱了面層的透氣能力,大大增加了天然彩砂真石漆層和保溫層的變形速率差,增加了溫度應(yīng)(剪)力向內(nèi)層保溫系統(tǒng)的傳導(dǎo)量,同時又增加了面層的重量,增大了系統(tǒng)出現(xiàn)開裂、空鼓甚至脫落的風險。

7 外保溫系統(tǒng)透氣性能分析

外墻外保溫系統(tǒng)從內(nèi)向外依次為：結(jié)構(gòu)層—保溫層—保溫防護層—裝飾層等。

較理想的系統(tǒng)構(gòu)造設(shè)置在各種材料的透氣性指標上,從內(nèi)至外,材料的透氣性要求越來越好,水蒸氣就能夠有一個順暢的遷徙路線,不至于在墻體及保溫裝飾層內(nèi)部形成冷凝水,同時從干燥過程來分析,也是有利于水蒸發(fā)后排出的。

保溫系統(tǒng)解決水蒸氣冷凝問題要求整個系統(tǒng)的每一種材料的透氣性指標能夠相互匹配,越靠近外側(cè)透氣性能越好；對于防止液態(tài)水進入方面則更嚴格地要求面層裝飾材料的防水性能。

8 外保溫防水的技術(shù)路線

外保溫各層逐層漸變、釋放應(yīng)力、防止裂縫是外保溫防水的正確技術(shù)路線,外保溫防止裂縫的發(fā)生是外保溫防水技術(shù)成功的基礎(chǔ)。

防止外保溫裂縫的發(fā)生應(yīng)考慮以下原則：

外保溫材料系統(tǒng)各構(gòu)造層均應(yīng)滿足允許變形、誘導(dǎo)變形與限制變形相統(tǒng)一的原則；外保溫側(cè)結(jié)構(gòu)應(yīng)滿足柔性釋放應(yīng)力,各層彈性模量變化指標相匹配,外層的柔韌變形量大于內(nèi)層的原則；均勻分散的軟配筋應(yīng)滿足壽命期的要求。

急劇變化的溫差產(chǎn)生的熱應(yīng)力集中發(fā)生在外保溫的外表面,解決外保溫裂縫應(yīng)遵循給溫度應(yīng)力、變形能量釋放的原則。

采用“逐層漸變,柔性釋放應(yīng)力的抗裂技術(shù)”可以有效地控制保溫層表面裂縫的產(chǎn)生。

逐層漸變?nèi)嵝葬尫艖?yīng)力抗裂技術(shù)理念的構(gòu)造設(shè)計要點是：保溫體系各相鄰構(gòu)造層性能、彈性模量變化指標相匹配、逐層漸變,抗裂砂漿應(yīng)保證一定的柔韌性以便釋放變形應(yīng)力。

同時,在抗裂防護層中采用鋼絲網(wǎng)改變應(yīng)力傳遞方向,防止各種變形應(yīng)力集中發(fā)生的可能。

涂料飾面時,理想的模式應(yīng)為從抗裂砂漿層→膩子層→涂料層的柔韌變形性逐漸增大。

在外墻外保溫技術(shù)應(yīng)用中,采用“放”的抗裂原則,即采用柔性漸變、逐層釋放應(yīng)力的抗裂技術(shù)路線是外保溫不產(chǎn)生裂縫、保證防水功能的正確方法。

9 外墻脫落原因

本工程將涂料裝飾層更改為天然彩砂真石漆裝飾層,其透氣性能大大降低；也嚴重違反了外保溫側(cè)結(jié)構(gòu)應(yīng)滿足柔性釋放應(yīng)力,各層彈性模量變化指標相匹配,外層的柔韌變形量大于內(nèi)層的原則。

從以上分析可知：1)基層未處理；2)保溫層砂漿送檢的抗壓強度和實測保溫層的厚度均未達到設(shè)計標準；3)保溫層砂漿和耐堿網(wǎng)格布復(fù)檢結(jié)果與設(shè)計標準要求不一致；4)轉(zhuǎn)角處耐堿網(wǎng)格布無搭接；5)將涂料裝飾層更改為天然彩砂真石漆裝飾層,致使其透氣性能大大降低,也違反了“逐層漸變、釋放應(yīng)力、防止裂縫”的原則。以上5點是造成本工程外墻外保溫部分脫落的主要原因。實際施工時未設(shè)分格縫及設(shè)計的構(gòu)造要求偏低是造成本工程外墻外保溫部分脫落的次要原因。

10 結(jié) 語

從設(shè)計層面加強外墻外保溫的設(shè)計圖紙深度,外裝飾層要求平面分隔合理,在滿足裝飾要求的前提下盡量設(shè)置分格縫，必要時設(shè)置分割縫[1]；各細部構(gòu)造詳圖應(yīng)做到詳細且全覆蓋；外保溫多采用錨栓錨固；外裝飾層盡量采用涂料飾面等設(shè)計保證措施。

應(yīng)加強外保溫施工隊伍的建設(shè),編制專項的施工組織設(shè)計方案并報總監(jiān)批準后方可實施,每個施工班組都應(yīng)對拌和物的使用時限、使用環(huán)境、使用溫度及風力等做到應(yīng)知盡知,了然于胸。

應(yīng)加強監(jiān)理和材料的復(fù)檢工作,對每道工序,特別是隱蔽工程,都應(yīng)在驗收通過后方可進行下一道工序的施工；加強對外保溫使用材料的復(fù)檢工作,送檢時須明確具體使用的規(guī)范名稱和版本號[4]。