Ⅲ建筑气候区建筑外墙饰面砖脱落原因及修复措施

郑 昊

（1.上海市建筑科学研究院（集团）有限公司，上海200032；2.上海市工程结构新技术重点实验室，上海200032）

Ⅲ建筑气候区建筑外墙饰面砖脱落原因及修复措施

郑 昊1，2，*

（1.上海市建筑科学研究院（集团）有限公司，上海200032；2.上海市工程结构新技术重点实验室，上海200032）

Ⅲ建筑气候区夏热冬冷、气候潮湿、环境条件复杂，建筑外墙饰面砖空鼓、脱落等质量事故常引起人员丧亡。在对上海、武汉、南京、杭州等Ⅲ建筑气候区几大城市外墙饰面砖空鼓脱落现象实地调研，并在现有文献基础上，总结分析了造成Ⅲ建筑气候区建筑外墙饰面砖脱落的原因，提出了防治措施；针对外墙饰面砖开裂、空鼓及脱落等提出了相应的修复措施。

Ⅲ建筑气候区，外墙饰面砖，空鼓脱落，修复措施

1 引 言

外墙饰面砖是一种由难熔黏土压制成型之后焙烧而成的建筑装饰材料。从20世纪80年代后期开始，我国城乡各地采用饰面砖装饰外墙的工程迅速增加［1］。实践证明，外墙粘贴面砖是一种较为耐久、可长期保持色彩鲜艳的中档饰面材料，具有成本适中、操作简便、色彩丰富、美化工程立面、提高小区档次等优点［2］。然而随着外墙饰面砖的大面积使用，饰面砖起鼓、脱落等质量事故也不断发生。由于饰面层处于建筑结构外侧，受到风压、热胀冷缩应力、水压、冻胀等多种外界环境的直接作用，容易出现开裂、局部或大面积空鼓、脱落等质量问题。这不仅影响建筑的外观，而且存在高空脱落伤人的安全隐患，严重影响了城市建筑的安全运营。

特别是对于Ⅲ建筑气候区［3］，即图1中所示夏热冬冷地区（包括上海、南京、杭州、合肥、武汉、长沙、成都、重庆等城市）。该气候区夏季与冬季温差大，气候潮湿，且局部常伴有热带风暴、台风、暴雨袭击及盐雾侵蚀，环境条件复杂，建筑外墙饰面砖空鼓、脱落等质量事故常有报导。加之近年一些开发商为了提高小区的建设档次等原因，高层或是百米以上的超高层在设计中仍采用了饰面砖装修，这就对外墙饰面砖的防脱落提出了更高的要求。因此进一步深入研究外墙饰面砖的脱落机理并对已出现空鼓、脱落的饰面砖采取有效修复措施具有重要意义。

图1 建筑气候区划图Fig.1 Map of architectural climatic region

2 Ⅲ建筑气候区外墙饰面砖脱落原因及分析

如图2所示，外墙饰面砖的脱落不外乎从以下几个分界面产生：基层与粘结砂浆的分界面（A）；粘结砂浆与保温层的分界面（B）；保温层与抗裂层的分界面（C）；抗裂层与瓷砖粘结砂浆的分界面（D）；瓷砖粘结砂浆与饰面砖的分界面（E）。

图2 外墙饰面砖构造Fig.2 Details of exterior wall facing tiles

在对上海、武汉、南京、杭州等Ⅲ建筑气候区城市外墙饰面砖脱落现象进行现场调研，并在现有文献基础上，总结了造成Ⅲ建筑气候区房屋外墙饰面砖脱落的主要原因［4-7］。

2.1 施工因素

导致外墙饰面砖空鼓、开裂直至脱落的施工因素主要表现在上述界面间的砂浆粘结强度不足（如图3所示武汉某高层住宅因砂浆粘结强度不足而导致饰面砖大面积脱落）以及砖缝开裂两个方面。

图3 武汉某高层住宅外墙饰面砖脱落Fig.3 Falling of exterior wall facing tiles on a high-rise residence in Wuhan

界面间砂浆粘结强度不足通常又是由以下原因造成：①饰面砖浸水不好，影响粘结层与饰面砖的结合；②基层处理不好，基层过于干燥或基层抹灰过厚（大于15 mm）、过薄（小于5 mm）都会影响基层的粘结性能；③粘结砂浆质量不好，界面之间的粘结强度差；④饰面砖贴压不实，或个别饰面在粘贴后为了纠偏反复移动、揉压、敲打也会使已经结合的粘结层遭到严重破坏，影响饰面砖与基层的结合。

砖缝开裂一般由以下原因造成：①分格缝不匀、不直或饰面砖规格尺寸偏差大；②砖缝灰浆勾压不严或由于不密实灰缝中的毛细管作用，吸入雨水；③砖缝灰浆调制不好，配比不准导致的灰缝干缩开裂，吸入雨水；④重要装饰构造部位饰面砖的相互压向错误，也易造成从砖缝渗水。

2.2 环境因素

环境因素对外墙饰面砖脱落的影响主要表现在温度效应及冻融循环效应两个方面：

1）温度效应

Ⅲ建筑气候区冬季室外温度较低，当室内外温差较大时，结构主体会产生较大的温度变形，墙体温度应力在建筑顶部两端形成最大值，导致外墙顶端墙面开裂，如图4所示，从而引起外墙饰面砖脱落。此外，由于混凝土与砖砌体两种材料线膨胀系数不同，温度变化时热胀冷缩、墙体相互错动开裂也会引起饰面砖脱落，如图5所示为南京某宾馆，因温度变化女儿墙根部错动开裂而引起饰面砖的脱落。

图4 温度裂缝示意图Fig.4 Schematic diagram of cracks in exterior wall due to temperature

图5 南京某宾馆女儿墙根部错动开裂引起饰面砖的脱落Fig.5 Cracking of tiles in parapets due to temperature changes of a hotel in Nanjing

图2 中所示的几种界面中，由于界面两侧材料的热胀系数不同，在温度效应下两界面之间会存在剪应力。当这种剪应力超过界面之间的粘结强度时就会沿界面开裂，这将导致或促使饰面砖脱落。

对于界面B，两侧是二种截然不同的材料，属于刚-柔连接界面，两种材料热胀系数差异大，可达到3～8倍，但是保温层弹性模量小，热胀剪切应力很小，此界面受到的主要是重力剪切力和负风压拉伸力。对于界面C，两侧材料都是水泥基砂浆，热胀系数差异很小，属于刚—刚连接界面，界面上热胀剪应力不大，此界面受到的主要也是重力剪切力和负风压拉伸力。对于界面E，虽然两侧都是水泥基材料，但陶瓷面砖是烧结制品，热胀系数比水泥砂浆低得多，而且面砖和粘结砂浆的弹性模量都很大，因此也属于刚—刚连接界面。随着外墙面昼夜的温差变化，所产生的热胀剪切应力可达0.1～0.7 MPa。此界面主要受热胀剪应力作用，也是最容易造成饰面砖脱落的一个界面。

2）冻融循环效应

Ⅲ建筑气候区夏热冬冷，气候潮湿，冻融循环效应也是导致外墙饰面砖脱落的一大因素。外墙饰面层长期受大气温度的影响，当面砖间的砂浆由于温度效应或者其他原因而产生裂缝时，室外冷空气会进入墙体，同时室内的热空气经墙体和裂缝向外渗透，热空气内水蒸气在遇到室外冷空气时必然析出，产生结露，冻结成冰；当春季室外温度上升，冰雪消融，夹层的冰水就成了饰面层脱落的润滑剂。另一方面，砖缝间的砂浆裂缝也会受到雨水的渗透，在冬季低温下会产生较强的冻胀力，从而使开裂加重，并最终导致面砖的脱落。

2.3 自重及风荷载作用

对于存在施工质量或由于环境因素影响而已经开裂、空鼓的饰面砖，自重及风荷载作用也是诱使其脱落的重要因素。根据《建筑结构荷载规范》（GB 50009—2012）［8］，饰面砖材料的重力一般约为0.5 kN／m2。根据围护结构表面风压的计算方法，以上海地区为例，高度为100 m的高层建筑外墙饰面砖最大负风压的计算值约为1.952 kN／m2。按《外墙饰面砖工程施工及验收规程》（JGJ 126—2000）［1］的要求，外墙饰面砖工程都经过饰面砖粘结强度检验，拉拔强度不低于0.6 MPa。可见，验收合格的工程提供的初始粘结力对克服自重及风荷载有足够大的安全系数，脱落的可能性很小，可以长期安全的使用。

然而对于已经大面积空鼓的饰面砖而言，面砖与砂浆之间的粘结面积较小，在温度效应、冻融循环效应的长期作用下，再加之负风压作用，空鼓的饰面砖必然会率先脱落。此外，风对建筑表面的作用是不规律的。风压随风速、风向的紊乱变化而不停地改变。风作用的平均值可看成平均风压，实际风压是在平均风压上下波动的，如图6所示。平均风压使建筑物产生一定的位移，而脉动风压使建筑物在该侧移左右移动，即风振效应。对于建筑物表面的饰面砖而言，作用在面砖表面的负风压作用也是在某一平均值上下随机波动的。而空鼓面砖的局部自振频率与完好面砖的局部自振频率相比显著减小，因此表面风荷载随机波动而产生的动力效应对饰面砖的影响不可忽略，它可使粘结砂浆产生应变疲劳，从而加速饰面砖的脱落。由此可见，自重及风荷载是导致饰面砖脱落的重要诱发因素，而绝不是主要原因。

图6 平均风压与脉动风压Fig.6 Schematic diagram of average wind pressure and fluctuating wind pressure

2.4 选材不当

Ⅲ建筑气候区夏热冬冷、气候潮湿，对外墙饰面砖的材料性能也有不同的要求，如在该建筑气候区使用时面砖吸水率过高，势必会导致饰面砖因冻融循环效应产生空鼓甚至脱落等质量问题。此外，在选好饰面砖材料后，没有正确选用与饰面砖及外墙性能相匹配的粘贴材料，因粘贴性能不好而引起饰面砖脱落的现象也较常见。外墙饰面砖及粘结材料的选用应严格按照国家相关行业标准进行。

3 防治措施及修复方法

由以上分析可知，外墙饰面砖的脱落主要是由施工质量导致饰面砖空鼓或粘结砂浆强度不足，并在环境因素的综合作用下产生。砂浆与饰面砖自重以及风荷载作用虽对空鼓饰面砖的脱落有一定影响，但不是造成饰面砖脱落的主要原因。因此，对饰面砖脱落的防治应从提高外墙饰面砖施工质量方面入手。而对于已经开裂、空鼓或开始脱落的饰面砖，则可采用下述修复方法［2，6］。

3.1 墙身及饰面砖开裂

若墙身及饰面砖已开裂，则先把开裂的饰面砖凿除，同时检查裂缝，如裂缝仍向饰面砖底延伸，则需沿裂缝继续凿除饰面砖直至基层墙面，并用扩槽器扩成沟槽状。然后用气泵清除修理面上的浮尘，待干燥后，在裂缝沟槽上涂灌缝用的环氧树脂，用较稠的环氧树脂腻子填嵌沟槽，留出钻孔位置。钻孔直径3～4 mm，孔间距可视裂缝宽度而定，可取5～10 cm。向孔中注入环氧树脂，待环氧树脂凝固后即可采用水泥砂浆括糙，然后镶贴面砖。

3.2 局部饰面砖起壳或破损

饰面砖局部与基层脱离，且表面亦有损坏，可采用挖补法修复。可先用钢凿凿去起壳的饰面砖及基层。然后对基层进行修补和清理，浇水润湿，再用水泥砂浆括糙，混凝土墙面用混合砂浆，厚度视原糙层厚度而定，如厚度超过20 mm时，括糙应分层隔天完成。糙面用木抹压实搓平，并且划毛，浇水养护1～2 d后方可镶贴面砖。粘贴时可用水泥砂浆或掺20%的107胶水的水泥砂浆。面砖铺贴1～2 d后，即可进行分格缝的色嵌，用1∶1水泥砂浆勾缝。

3.3 饰面砖空鼓

饰面砖空鼓时虽与基层脱离，但表面完好。若空鼓范围不大，可不挖补而采用灌浆法修复：首先，用红外热成像技术确定空鼓的饰面砖范围（图7），同时确定钻孔位置，一般每平方米16个孔，直径8 mm，深度只需钻进基层10 mm即可；然后用气泵清除孔中的粉尘，待孔眼干燥后，用环氧树脂灌浆，起壳的面砖与括糙层之间的缝隙一般在0.5～1.0 mm之间；把溢出的环氧树脂用布擦净，待环氧树脂凝固后，用1∶1水泥砂浆封口。若空鼓范围较大，则可参照灌浆法修补裂缝的施工工艺和做法。

图7 红外热成像技术确定饰面砖的空鼓范围Fig.7 Application of infrared thermographymethod on detecting the quality of exterior wall facing tiles

4 结 语

Ⅲ建筑气候区外墙饰面砖的脱落主要是由施工质量导致的粘结砂浆强度不足或面砖空鼓，并在温度效应、冻融循环效应、自重以及风荷载的综合作用下产生。外墙饰面砖的防脱落工作应从提高饰面砖施工质量方面入手；对于已经开裂、空鼓或者已经存在脱落现象的外墙饰面砖，采用本文建议的修复方法可以获得满意的结果。

［1］ 中华人民共和国建设部.JGJ 126—2000外墙饰面砖工程施工及验收规程［S］.北京：中国建筑工业出版社，2000.Ministry of Construction of the People’s Republic of China.JGJ 126—2000 Specification for construction and acceptance of tapestry brick for exteriorwall［S］.Beijing：China Architecture and Building Press，2000.（in Chinese）

［2］ 高泽辉.超高层面砖防脱落控制技术［J］.施工技术，2011，40：187-189.Gao Zehui.Control technology of tile against falling on super high-rise buildings［J］.Construction Technology，2011，40：187-189.（in Chinese）

［3］ 中华人民共和国建设部.GB 50352—2005民用建筑设计通则［S］.北京：中国建筑工业出版社，2005.Ministry of Construction of the People’s Republic of China.GB 50352—2005 Code for design of civil buildings［S］.Beijing：China Architecture and Building Press，2005.（in Chinese）

［4］ 尚建丽，权娟娟，欧阳孟学.基于人工模拟环境下外墙饰面砖粘结强度的试验研究［J］.西安建筑科技大学学报（自然科学版），2010，42（6）：890-894.Shang Jianli，Quan Juanjuan，Ouyang Mengxue.Experimental study on the bond strength of veneer bricks for exterior walls based on laboratory simulation environment［J］.Journal of Xi’an University of Architecture and Technology（Natural Science Edition），2010，42（6）：890-894.（in Chinese）

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［6］ 李玉莹，施德波，邹铭，等.外墙面砖的破损预防及修复方法［J］.低温建筑技术，2003，（1）：62-63.Li Yuying，ShiDebo，ZhouMing，et al.Damage prevention and repair method for the falling of exterior wall facing tiles［J］.Low Temperature Architecture Technology，2003，（1）：62-63.（in Chinese）

［7］ 臧东升，齐亮，邵会群.高寒地区建筑物饰面砖大面积脱落的原因及防治［J］.黑龙江交通科技，2001，（6）：89-90.Zhang Dongsheng，Qi Liang，Shao Huiqun.The cause of buildings veneer brick large superficial breaking off in cold-zone and the preventing method［J］.Communicatios Science and Technology Heilongjiang，2001，（6）：89-90.（in Chinese）

［8］ 中华人民共和国住房和城乡建设部.GB 50009—2012建筑结构荷载规范［S］.北京：中国建筑工业出版社，2012.Ministry of Housing and Urban-Rural Development of the People’s Republic of China.GB 50003—2012.Load code for the design of building structures［S］.Beijing：China Architecture and Building Press，2012.（in Chinese）

Causes and Repair M easurements for the Falling of Exterior W all Facing Tiles in Architectural Climatic RegionⅢ

ZHENG Hao1，2，*
（1.Shanghai Research Institute of Building Sciences，Shanghai200032，China；2.Shanghai Key Laboratory of New Technology Research on Engineering Structure，Shanghai200032，China）

Quality accident such as hollow cracking，falling，etc.of exterior wall facing tiles has often been reported in Architectural Climatic RegionⅢ，where the climate is humid，hot in summer and cold in winter，and the environmental condition is complicated.Based on quantity of document，aswell as wide spot investigations on the phenomenon of hollow cracking and falling of exterior wall facing tiles in severalmetropolises such as Shanghai，Wuhan，Nanjing，and Hangzhou etc.of Architectural Climatic RegionⅢ，causes for the falling of exteriorwall facing tiles in Architectural Climatic RegionⅢwas summarized and analysed，and simultaneously prevention methods against it was also presented.Furthermore，some corresponding repair measurements against the cracking and falling of exterior wall facing tileswere introduced.

architectural climatic regionⅢ，exterior wall facing tiles，hollow cracking and falling，repair measure

2014－04－02

国家“十二五”科技支撑计划（2012BAJ07B04）*联系作者，Email：zhenghao1973＠163.com