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.浙江省建筑科學設計研究院有限公司,浙江 杭州 310012；2.浙江省建設工程質量檢驗站有限公司,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量可供借鑒的經(jīng)驗。

1 外墻節(jié)能系統(tǒng)設計情況

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；設計采用框架剪力墻結構,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層為設備層,4～30層為住宅。工程外墻砌體采用燒結頁巖多孔磚,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)技術規(guī)程(DB33/T 1054—2008)》[1](以下簡稱《設計標準》)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檢報告,保溫砂漿的送檢報告和復檢報告抗壓強度指標均低于設計標準[2],但送檢和復檢的檢測單位均未按設計標準出具檢測報告,界面砂漿和耐堿網(wǎng)格布的復檢報告也未按設計標準要求的方法實施檢測活動,導致出現(xiàn)部分檢測方法與設計標準要求不一致,得出的檢測結論無法確認是否滿足設計標準的情況,施工相關方在施工過程中也未發(fā)現(xiàn)該問題。

4 外墻節(jié)能構造等情況查勘

根據(jù)現(xiàn)場勘查情況,房屋轉角處的耐堿玻纖網(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,具體抽檢結果見表1。對粘結強度進行了抽檢,實測破壞界面均位于保溫層且粘結強度遠低于設計值,具體粘結強度抽檢結果見表2。

表1 保溫層厚度實測統(tǒng)計結果

表2 保溫層粘結強度實測統(tǒng)計結果

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砂漿與基層、粘結砂漿與保溫層的粘結力時,外保溫系統(tǒng)會出現(xiàn)脫落。本工程在相關高度處的負風壓計算結果見表3。

表3 風壓計算值

根據(jù)表3的負風壓下保溫層的拉應力計算結果和表2的保溫層粘結力實測結果比較,保溫系統(tǒng)各層間的粘結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計的約2 mm增加到約5 mm,這一更改導致原柔性裝飾層成為剛性裝飾層且未設分格縫,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(剪)力向內層保溫系統(tǒng)的傳導量,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)從內向外依次為：結構層—保溫層—保溫防護層—裝飾層等。

較理想的系統(tǒng)構造設置在各種材料的透氣性指標上,從內至外,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 外保溫防水的技術路線

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

防止外保溫裂縫的發(fā)生應考慮以下原則：

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

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

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

逐層漸變柔性釋放應力抗裂技術理念的構造設計要點是：保溫體系各相鄰構造層性能、彈性模量變化指標相匹配、逐層漸變,抗裂砂漿應保證一定的柔韌性以便釋放變形應力。

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

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

在外墻外保溫技術應用中,采用“放”的抗裂原則,即采用柔性漸變、逐層釋放應力的抗裂技術路線是外保溫不產生裂縫、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結構應滿足柔性釋放應力,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計標準；3)保溫層砂漿和耐堿網(wǎng)格布復檢結果與設計標準要求不一致；4)轉角處耐堿網(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。實際施工時未設分格縫及設計的構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 語

從設計層面加強外墻外保溫的設計圖紙深度,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置分格縫，必要時設置分割縫[1]；各細部構造詳圖應做到詳細且全覆蓋；外保溫多采用錨栓錨固；外裝飾層盡量采用涂料飾面等設計保證措施。

應加強外保溫施工隊伍的建設,編制專項的施工組織設計方案并報總監(jiān)批準后方可實施,每個施工班組都應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知盡知,了然于胸。

應加強監(jiān)理和材料的復檢工作,對每道工序,特別是隱蔽工程,都應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檢工作,送檢時須明確具體使用的規(guī)范名稱和版本號[4]。