某物流仓库屋面挤塑保温板翘曲原因分析

肖 军

(四川省建筑机械化工程公司, 四川成都 610051)

某物流仓库屋面挤塑保温板翘曲原因分析

肖 军

(四川省建筑机械化工程公司, 四川成都 610051)

按照国家的“四节一环保”的绿色建筑的要求，挤塑板(XPS)在工业与民用建筑中已经被广泛采用，主要用作建筑物的外墙、屋面保温，效果较好。但是，在使用过程中，挤塑保温板出现翘曲变形产生空鼓或材料本身出现断裂，形成“热桥短柱”现象，使得保温隔热的效果降低，甚至消失，不符合节能要求，违背了节能理念，同时也造成经济损失。文章主要针对绝热使用挤塑聚苯乙烯泡沫保温板在屋面工程中出现翘曲变形的原因进行分析。

挤塑板； 翘曲； 变形； 空鼓； 节能

1 工程概况

本工程项目位于四川省东部的一座城市，为某公司物流仓库，内存价值上亿的物品，每年周转物品价值高达数百亿元。为保证所存物品品质，室内必须保持恒温恒湿，屋面、外墙均采用挤塑保温板进行保温隔热。仓库设计为钢筋混凝土柱，全钢结构屋面的单层排架结构，仓库长度为160 m，宽度为36 m，层高为12.3 m。结构类别为三类，抗震设防烈度为6度。

屋面设计做法见图1。

图1 屋面保温设计

2 保温板翘曲的产生及现象

本工程屋面施工完成后(图2)，随着气温的不断上升，整个屋面保温板不同程度的出现翘曲变形的现象(图3)。在经历两个高温季节后，翘曲变形趋于稳定,大部分翘曲起拱高度在10～30 cm高，局部达到50 cm左右。

图2 变形前

图3 变形后

3 保温板翘曲变形原因分析

针对本工程屋面保温板翘曲变形的现象进行分析，有以下几方面的影响因素：

(1)设计上未考虑保温板的保护层及降温措施，其上除覆盖了1.5 mm厚外露型PVC防水材料外，基本上直接处于高温环境中。

(2)工程所在地属于夏热冬冷地区，处于《民用建筑热工设计规范》(GB50176)中划分的区域之列。

(3)本工程的保温板阻燃等级为B1级(难燃)，比常规的保温板提高了一个等级。

考虑到设计、施工技术、材料、环境因素等方面的原因，本工程屋面保温板翘曲变形是由多方面因素影响而形成的。

3.1 从力学方面进行分析

本工程屋面保温板的上表面未设计保护层，直接裸露在外受太阳光的曝晒，处于高温环境中，下表面与室内温度相差不大。在对现场进行实测综合得出以下数据：室内温度37℃，屋面太阳直射的温度54℃，保温板上表面接触温度78℃(PVC材质具有聚热效果，保温板与之接触面温度比太阳直接照射保温板的温度要高)。这样就造成了保温板上、下部位存在着较大的温差，使其上、下部位的应变也就不同了。上部应变大，下部应变小，上、下部就形成了应力差。下部对上部形成了约束，材料自身刚度无法抵御这种应力，便产生了断裂(图4)。本工程保温板的变形以长边方向变形为主，短边方向的变形与长边方向相比较而言，可忽略不计。

图4 力学分析图

3.2 从设计方面进行分析

本工程屋面保温隔热层构造设计为0.8 mm厚镀铝锌压型钢板，肋高40 mm+60 mm厚XPS挤塑聚苯乙烯保温板+1.5 mm厚PVC防水材料(外露型)。

从本工程屋面的构造设计可以看出，本工程屋面构造在设计时没有考虑厚重的保护层及降温措施，而是采用0.8 mm厚镀铝锌压型钢板作为屋面的面层，隔热效果就较差。即使再增加了60 mm厚XPS挤塑聚苯乙烯保温隔热材料，屋面热惰性指标D<1.5(实际检测计算)，围护结构热稳定性太差，就造成了屋面室内表面温度波动大。

当屋面保温板出现翘曲变形现象后，为了从多方面查明其原因，我们及时将本工程屋面设计方案提交中国建筑西南设计研究院有限公司进行了咨询，得到的权威答复是：此设计构造在内江、宜宾、达州、南充等夏季温度较高(屋面外表面温度可达60℃以上，通过实际测得温度为80℃以上)的地区使用，由于温度比较高，将会造成屋面保温材料的变形、损坏等质量问题。按照西南地区建筑标准设计通用图集(西南J08 J107和西南J05 J103)的规定，在屋面保温隔热材料上应做保护层，以免保温隔热和防水材料因气候变化而破坏。

3.3 从施工方面进行分析

从设计图纸方面，本工程的保温板是直接铺设在镀铝锌压型钢板上，钢板表面呈波浪形，从施工方案的角度考虑采用“粘结法”固定保温板，考虑到保温板表面不平整，且钢板表面设计又增加了一层PE膜，粘结剂与钢板无法粘结牢固，“粘结法”不适用本工程施工。根据类似工程施工的经验，实际施工时采用锚栓连接进行固定的方案。具体操作为：本工程保温板长1 800 mm、宽600 mm，施工时，采用沿着长边方向在保温板中间每500 mm设置一颗锚栓，每块保温板就按照中部的三颗锚栓进行固定。通过对施工完成的屋面的变形观察，在有锚栓的部位屋面保温板的变形较小，变形最大的部位在两颗锚栓之间处。从而可以得出这样的分析结论：锚栓可以约束保温板的变形，虽然不能阻止最终变形，但可以使变形减小；还有锚栓数量设置偏少，间距偏大，布置方式不正确(如未按梅花形布置)对保温板变形也产生了一定的影响。

3.4 从材料方面进行分析

本工程保温板的翘曲变形，关键问题还在于材料本身，其他因素虽然有一定影响，但属于外部因素，决定因素还是材料自身的优劣。

在本工程屋面保温板出现翘曲变形现象后，为了查明其原因，对屋面保温板未进行处理，在翘曲变形趋于稳定后，收集到了本工程屋面板翘曲变形整个过程的所有现象，找到以下方面的原因：

(1)从供货单位提供的该产品相关资料看，供货单位提供的质量检测报告中只有对材料的压缩强度、导热系数进行的检测，未见该产品的型式检验报告。

(2)施工单位现场抽样复测报告中也只对压缩强度、导热系数、燃烧性能、密度进行了检测，其检测的项目在检测报告中其结果均为合格，但检测项目均存在漏项。供货单位、施工单位对材料检测均不符合《绝热挤塑聚苯乙烯泡沫塑料》(GB/T 10801.2-2002)相关规定。

针对这一质量问题，为了进一步查明原因，几方责任主体经过研究决定将该批材料(施工剩余完整保存于库房的材料)送四川一家权威检测机构对当年漏项的项目进行补检，特别是针对(70℃,48 h)材料尺寸稳定性的检测，检测结果见表1。

表1 检测结果

从检测单位提供的检测报告中，可以看出是材料尺寸稳定性出现了问题。绝热采用挤塑聚苯乙烯泡沫板尺寸稳定性是指有机类材料在生产成制品后，未反应的有机小分子继续交联生成大分子以及生产过程添加的溶剂挥发，引起的制品尺寸变化。这次送检的样品已经在库房放置了3 a，早已过了产品的“陈化”期，也就是产品尺寸已经稳定。严格意义上说，该样品按标准规定的尺寸稳定性试验方法得出的数据，也不能说明本产品在特定温度环境中变形翘曲现象的本质，即使尺寸温度稳定性检测合格，可能本产品不适合用于“裸露”的高温环境中，使用时应该有降温措施或者比较厚重的保护层抑制其变形。

3.5 从其他方面进行分析

在本工程施工前，施工单位提出在材料抽样复检时应做保温板的尺寸稳定性检测，而检测机构按照经验却未做该项检测，更多的在对保温板燃烧性能检测方面的检测。另外，本工程采用的保温板燃烧等级为B1级产品，比常规的提高了一个等级，通过市场调研生产本产品能够达到B1级的厂家在当时只有几家，燃烧等级提高了，却未考虑新增加材料成分对产品本身尺寸稳定性影响，厂家也未做这项检测，存在潜在的隐患。

4 结束语

本工程屋面保温板出现的质量问题不仅造成了较大的经济损失，同时，还有一定的社会不良影响。通过对本工程的原因进行查找及综合分析总结，目的是：要求在设计、施工、供货、监理等各个环节都必须把好质量关口，对于设计单位在满足设计标准的同时，应该把环境因素考虑进去；对于材料供货单位在研发产品时，对产品应进行全面检测，检测指标必须合格；对于监理单位严把质量监督关口，不合格产品严禁用于工程上；对于施工单位必须严格按照施工工艺操作，检查检测和验收，做到防患于未然，杜绝类似质量问题的发生。

肖军(1979～)，男，本科，工程师，从事施工技术管理工作。

TU712.4

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[定稿日期]2015-03-10