高層建筑外保溫飾面磚系統(tǒng)安全性分析

1、高層建筑外保溫飾面磚系統(tǒng)安全性分析近年來，陶瓷面磚應(yīng)用于外墻外保溫節(jié)能工程的越來越多，然而，在輕質(zhì)、柔性的外墻外保溫體系上使用陶瓷面磚還存在著許多技術(shù)問題，目前這些技術(shù)問題并沒有被國內(nèi)外墻保溫企業(yè)所重視，許多工程也出現(xiàn)面磚掉落的安全事故，必須引起高度重視。 一、陶瓷面磚作為外墻外保溫體系飾面層的安全性問題 首先是自重的影響。 與涂料飾面層相比，陶瓷面磚作為飾面層的外墻外保溫體系的安全性問題首先是自重。以涂料為飾面層的外墻外保溫體系自重一般不會超過10千克/平方米（保溫層、抗裂防護(hù)層、外飾面層），而陶瓷面磚飾面層的外墻外保溫體系自重可達(dá)到40千克/平方米甚至70千克/平方米，為涂料體系的47倍！

2、 其次是溫濕剪切應(yīng)力的影響。 由于陶瓷面磚的剛性遠(yuǎn)大于涂飾面，與體系防護(hù)面層所要求的柔性相抵觸，較之于直接在剛性墻面上粘貼陶瓷面磚（剛剛），或較之于涂飾面外墻外保溫體系（柔柔），這種柔性基底剛性面層結(jié)構(gòu)所造成的體系的變形更大，面磚與抗裂防護(hù)層、外飾面層之間產(chǎn)生更大的溫濕剪切應(yīng)力，影響面磚與抗裂防護(hù)層、外飾面層之間的附著安全性。 第三是凍融的影響。 常見的面磚掉落現(xiàn)象通常是成片發(fā)生，而且往往易發(fā)生在墻面邊緣和頂層建筑女兒墻沿屋面板的底部，以及墻面中間大面積空鼓部位。這是因為系統(tǒng)受溫度影響在發(fā)生脹縮時，產(chǎn)生的累加變形應(yīng)力將邊緣部分面層的面磚擠掉或中間部分?jǐn)D成空鼓，特別是當(dāng)面磚粘接砂漿為剛性不能有效

3、釋放溫度應(yīng)力時，這種現(xiàn)象發(fā)生更加普遍。檢查有瓷磚剝落現(xiàn)象的外保溫體系，會發(fā)現(xiàn)瓷磚總是與粘結(jié)劑一起掉下來，而外飾面總是處于飽水狀態(tài)。高水蒸氣阻力形成的瓷磚背面的冷凝水使這種體系較之于涂飾面外墻外保溫體系發(fā)生凍融破壞的幾率更大。二、技術(shù)影響因素分析 在高層建筑外墻外保溫墻面上粘貼面磚，其安全性要求較高，一般情況下飾面粘貼面磚主要應(yīng)考慮保溫系統(tǒng)內(nèi)各層材料的粘結(jié)強(qiáng)度是否滿足國家規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定值。但是，與重質(zhì)墻體基層不同，外保溫系統(tǒng)由于內(nèi)置密度小、強(qiáng)度低的保溫層，其形成的復(fù)合墻體往往呈現(xiàn)軟質(zhì)基底的特性。且由于外保溫系統(tǒng)置于建筑結(jié)構(gòu)的外層，熱應(yīng)力、火、水或水蒸汽、風(fēng)壓、地震等外界作用力直接作用于表面，需要采

4、取相應(yīng)的安全加固措施，使建筑物和保溫系統(tǒng)本身保持必要的安定性，防止出現(xiàn)面層開裂、面磚起鼓、脫落等質(zhì)量事故。 （一）粘貼面磚時需要考慮的關(guān)鍵技術(shù) 在外墻外保溫墻面上粘貼面磚需要考慮的主要關(guān)鍵技術(shù)有：1.在保護(hù)保溫層的前提下，要使外保溫系統(tǒng)形成一個整體，轉(zhuǎn)移面磚飾面層負(fù)荷，改善面磚粘貼基層的強(qiáng)度，達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定要求；2.要考慮外保溫材料的壓折比、粘結(jié)強(qiáng)度、耐候穩(wěn)定性等指標(biāo)以及整個外保溫系統(tǒng)材料變形量的匹配性，以釋放和消納熱應(yīng)力或其他應(yīng)力；3.要考慮外保溫材料的抗?jié)B性以及保溫系統(tǒng)的呼吸性和透汽性，避免凍融破壞而導(dǎo)致面磚掉落；4.要提高外保溫系統(tǒng)的防火等級，避免火災(zāi)等意外事故出現(xiàn)后產(chǎn)生空腔，使外保溫系統(tǒng)

5、在面磚飾面的自重重力作用下出現(xiàn)大面積塌落；5.要提高外保溫系統(tǒng)的抗震和抗風(fēng)壓能力，避免偶發(fā)事故出現(xiàn)后的水平方向作用力對外保溫系統(tǒng)的破壞。 （二）外墻外保溫墻面上粘貼面磚的技術(shù)路線 在滿足系統(tǒng)粘結(jié)強(qiáng)度和機(jī)械穩(wěn)定性的前提下，務(wù)必強(qiáng)調(diào)采用柔性釋放應(yīng)力來解決面磚開裂、脫落等難題。面磚專用粘結(jié)砂漿及面磚專用勾縫膠粉除要求滿足粘結(jié)強(qiáng)度和抗凍融等性能達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范要求外，還要強(qiáng)調(diào)其柔韌性即壓折比3，以適應(yīng)面磚在溫度變形時形成的內(nèi)應(yīng)力；同時面磚層每1618米（每六層）留有不小于20毫米伸縮縫，用硅酮膠嵌縫?？沽焉皾{、面磚粘結(jié)砂漿及勾縫膠的柔性變形指標(biāo)的設(shè)定為：抗裂防護(hù)層為百分之五、面磚粘結(jié)砂漿為千分之五、勾縫膠

6、為千分之一、面磚為萬分之一點五。上述各層柔性變形指標(biāo)相匹配，面磚粘結(jié)劑的可變形量小于抗裂砂漿而大于面磚的溫差變形量，滿足逐層漸變的柔性抗裂原則，從而確保了每塊面磚象魚鱗一樣獨立地釋放應(yīng)力，不會因外界效應(yīng)作用而造成脫落。 三、外墻外保溫面磚體系對材料的性能和工藝要求 （一）熱鍍鋅鋼絲網(wǎng)的性能和工藝要求 四角網(wǎng)在抗裂防護(hù)層的作用，不僅表現(xiàn)在受力時對周圍水泥抗裂砂漿變形和壓力抑制的有利效應(yīng)，同時表現(xiàn)為在材料組合過程中對抗裂防護(hù)層的強(qiáng)化。一般情況下，當(dāng)含鋼量相同時，孔徑越小，四角網(wǎng)的絲徑就越小，單位面積的四角網(wǎng)的比表面積就越大，與水泥抗裂砂漿的接觸面積就越大，握裹力就更強(qiáng)，增強(qiáng)作用就越顯著。但是，同一

7、含鋼量的四角網(wǎng)孔徑越小，四角網(wǎng)表面的平整度就越差，在鋪設(shè)四角網(wǎng)時，施工難度就越大。因而，在選擇四角網(wǎng)的規(guī)格時，應(yīng)考慮到施工適應(yīng)性等因素的影響。 （二）抗裂砂漿的性能和工藝要求 抗裂防護(hù)層是保溫系統(tǒng)中的一個非常重要部分，發(fā)揮著承上啟下的功效，它將密度小、強(qiáng)度低的保溫層與面磚裝飾層有機(jī)的結(jié)合起來，能將不適宜粘貼面磚的保溫層基底過渡到具有一定強(qiáng)度、又具有一定柔韌性的防護(hù)層上。實驗表明，抗裂砂漿層的施工厚度對保溫層的保護(hù)作用和對系統(tǒng)的拉拔強(qiáng)度影響較大。當(dāng)水泥抗裂砂漿厚度H<5毫米時，對保溫層的隔離保護(hù)作用不能有效發(fā)揮，拉拔實驗的破壞面集中在保溫層上；當(dāng)H5毫米時，特別是當(dāng)H7毫米以上時，拉拔實驗

8、破壞面集中在抗裂防護(hù)層中，外應(yīng)力不可能破壞到保溫層，保溫層被有效地保護(hù)起來；28d后的拉拔實驗結(jié)果，體系拉拔強(qiáng)度0.4兆帕，破壞面在抗裂防護(hù)層中或粘結(jié)層中。因此，系統(tǒng)抗裂防護(hù)層的厚度應(yīng)控制在6毫米±2毫米為宜。 另外，在外保溫系統(tǒng)面層上粘貼面磚與在堅實的砼基層上粘貼面磚使用條件是不同的。由于面磚的熱膨脹系數(shù)與膠粉聚苯顆粒保溫材料的熱膨脹系數(shù)有很大的差異，相應(yīng)地，由溫度變化引起的熱應(yīng)力變形差異也很大。在選擇外保溫面層面磚粘結(jié)砂漿時，除要考慮耐候性、耐水性、耐老化性好、常溫施工等因素外，還必須考慮兩種硬度、密度不同的材料在使用過程中由溫度變化而引起的不同形變差異而造成的內(nèi)應(yīng)力。同時，還需

9、要考慮面磚粘結(jié)材料的柔韌性指標(biāo)。事實上，影響面磚粘結(jié)材料柔韌性的因素很多，但影響最大的因素當(dāng)屬聚灰比。不含聚合物的普通水泥粘結(jié)砂漿，強(qiáng)度高、變形量小，其壓折比一般在58范圍內(nèi)，這種粘結(jié)砂漿用于外保溫粘貼面磚時，在基層受到熱應(yīng)力作用發(fā)生形變時，粘結(jié)砂漿不能通過相應(yīng)的變形來抵消這種作用，往往容易發(fā)生空鼓或脫落。因此，外保溫面磚粘結(jié)砂漿應(yīng)在確保其粘結(jié)強(qiáng)度的前提下，改善其柔韌性指標(biāo)，以使面磚能夠與保溫體系整體統(tǒng)一，并消納外界作用效應(yīng)尤其是熱應(yīng)力帶來的影響，滿足外墻外保溫飾面粘貼面磚的需要。 （三）面磚的性能和工藝要求 吸水率的大小是外墻面磚的一個十分重要的指標(biāo)。吸水率越小，表明面磚的燒結(jié)程度越好，其彎

10、曲程度、強(qiáng)度、耐磨性、耐急熱急冷性、耐化學(xué)腐蝕等性能就越好，反之則差。另外，面磚的吸水率對面磚粘結(jié)砂漿的粘結(jié)性能也有很大影響，吸水率不同，粘結(jié)砂漿的粘結(jié)效果也不同，造成這種現(xiàn)象的主要原因在于粘結(jié)機(jī)理的不同。通常情況下，粘結(jié)砂漿與面磚的粘結(jié)有兩種不同的機(jī)理。其一是物理機(jī)械錨固機(jī)理：在這種機(jī)理下，粘結(jié)砂漿對面磚的粘結(jié)力來自粘結(jié)砂漿對面磚表面的小孔及凹坑的滲透填充，從而形成一種“爪抓”作用。顯然，多孔性材料或表面粗糙的材料，這種作用機(jī)理占主導(dǎo)地位，帶有燕尾槽的面磚正是基于這種原理。其二是化學(xué)鍵作用機(jī)理：這種作用機(jī)理是粘結(jié)砂漿與面磚通過分子間的范德華力或可反應(yīng)官能團(tuán)之間的化學(xué)鍵形成粘結(jié)效果。 當(dāng)面磚吸

11、水率小、燒結(jié)程度好、空隙率低時，其物理機(jī)械錨固機(jī)理作用減弱，對于主要依靠物理機(jī)械錨固的純水泥粘結(jié)砂漿來說，粘貼面磚的粘結(jié)強(qiáng)度是不高的。而對于聚合物改性的面磚粘結(jié)砂漿而言，由于聚合物分子鏈上的官能團(tuán)與面磚表面材料分子之間形成的范德華力或部分官能團(tuán)之間新的價鍵組合，就使得這種聚合物砂漿對即使是光潔的瓷磚表面也能形成牢固粘結(jié)。當(dāng)面磚表面不浸水時，粘結(jié)強(qiáng)度均較相同養(yǎng)護(hù)條件下浸水后的面磚粘結(jié)強(qiáng)度高；當(dāng)墻體作預(yù)處理時，墻體濕水比不濕水粘結(jié)強(qiáng)度高，進(jìn)行養(yǎng)護(hù)比不進(jìn)行養(yǎng)護(hù)粘結(jié)強(qiáng)度高。因此，在施工過程中，在面磚不浸水的情況下，體系設(shè)計的面磚粘結(jié)砂漿足可保證達(dá)到要求的粘結(jié)強(qiáng)度。特別是在面磚粘貼前，對基層墻體進(jìn)行濕水

12、處理很有必要，而且在粘貼施工完后24小時進(jìn)行水養(yǎng)護(hù)也是提高粘結(jié)強(qiáng)度的一種有效手段。 （四）面磚勾縫膠粉的性能和工藝要求 為有效地釋放面磚及粘結(jié)材料的熱應(yīng)力變形，避免飾面層面磚脫落，面磚勾縫膠粉的性能也要滿足柔韌性的指標(biāo)要求，同時還要具有良好的防水保護(hù)性。如果采用干拌砂漿的形式，以硅酸鹽水泥為主要膠凝材料，通過摻加可再分散乳液粉末和其它助劑配制而成的，且壓折比3.0，具有良好的施工性、防水性、防泛堿性的材料，效果要好得多。 從以上分析可以看出，即使用于剛性的外墻，陶瓷面磚的安全性和耐久性也有著眾所共知的隱患，因此外墻外保溫墻面上粘貼面磚的技術(shù)路線和要求更加重要；相比于涂飾面，以剛性的陶瓷面磚作為柔性的外墻外保溫體系的飾面層在受力狀態(tài)上不合理，只有通過材料的科學(xué)匹配來解決；即使在有近40年外保溫發(fā)展歷史的歐美，尚無該種飾面體系的標(biāo)準(zhǔn)，其間不乏失敗的工程，因此，工程的現(xiàn)場管理尤為顯得重要；陶瓷面磚飾面的外墻外保溫體系必須采用鋼網(wǎng)+釘結(jié)合的方式固定，且錨釘必須錨固在熱扎鍍鋅鋼絲網(wǎng)上；陶瓷面磚飾面的外墻外保溫體系必須留伸縮縫；陶瓷面磚飾面的外墻外保溫體系組成材料的性