无机保温砂浆外墙保温层脱落原因分析

吴建东,沈 郁,王 海

(1.浙江省建筑科学设计研究院有限公司,浙江 杭州 310012；2.浙江省建设工程质量检验站有限公司,浙江 杭州 310012)

无机保温砂浆外墙外保温系统推广以来,出现大量的外墙保温层及装饰层大面积开裂、脱落，致车辆损坏、人员伤亡的事故不断发生。某县级市从2007年到2015年间共出现12起以上的外墙脱落事件,在社会上造成了恶劣的影响,让业内人士不得不反思,该如何加强建筑外保温系统的安全和维护,切实保护好生命和财产安全。本文通过对某商住楼无机保温砂浆外保温脱落事故的检测分析,提出了一些确保工程质量可供借鉴的经验。

1 外墙节能系统设计情况

温岭横峰鞋材城总建筑面积约8万m2,其中地上建筑面积约5.6万m2；设计采用框架剪力墙结构,地下2层,地上分为A、B座,均为30层,建筑高度97.88 m。1层和2层裙房为商业用房,3层及18层为设备层,4～30层为住宅。工程外墙砌体采用烧结页岩多孔砖,混合砂浆砌筑,采用无机轻集料外墙外保温系统,具体做法参照《无机轻集料保温砂浆及系统技术规程(DB33/T 1054—2008)》[1](以下简称《设计标准》)B型做法,实际施工时将装饰层涂料更改为天然彩砂真石漆。

2 外墙脱落情况

根据现场踏勘情况,A座、B座均存在外墙外保温脱落的情况,脱落部位主要位于楼层的中下部,典型脱落情况见图1。

图1 外保温层典型脱落

3 外保温系统材质报告情况

通过查阅工程所用界面砂浆、保温砂浆、抗裂砂浆、耐碱网格布的厂家送检报告和工程复检报告,保温砂浆的送检报告和复检报告抗压强度指标均低于设计标准[2],但送检和复检的检测单位均未按设计标准出具检测报告,界面砂浆和耐碱网格布的复检报告也未按设计标准要求的方法实施检测活动,导致出现部分检测方法与设计标准要求不一致,得出的检测结论无法确认是否满足设计标准的情况,施工相关方在施工过程中也未发现该问题。

4 外墙节能构造等情况查勘

根据现场勘查情况,房屋转角处的耐碱玻纤网未进行搭接[3],外墙外保温涂料饰面系统的抗裂面层中未设置抗裂分格缝,无塑料膨胀螺栓锚固。

现场对保温层的厚度情况进行了抽检,保温层施工前未对墙面进行找平处理,保温层厚度偏差较大,具体抽检结果见表1。对粘结强度进行了抽检,实测破坏界面均位于保温层且粘结强度远低于设计值,具体粘结强度抽检结果见表2。

表1 保温层厚度实测统计结果

表2 保温层粘结强度实测统计结果

5 负风压计算

风荷载作用于建筑物的压力分布是不均匀的,侧风面和背风面受到由基层向外保温系统的推力,为负风压力；迎风面受到由外保温系统向基层的推力,为正风压力。通常见到的外保温系统被风吹落工程案例是负风压力作用的结果。负风压力对外保温系统由空腔向外保温系统的推力,当负风压力大于粘结砂浆与基层、粘结砂浆与保温层的粘结力时,外保温系统会出现脱落。本工程在相关高度处的负风压计算结果见表3。

表3 风压计算值

根据表3的负风压下保温层的拉应力计算结果和表2的保温层粘结力实测结果比较,保温系统各层间的粘结力不是造成外墙脱落的直接原因。

6 外墙装饰层

实际施工时将装饰层涂料更改为天然彩砂真石漆,使装饰层的厚度从原设计的约2 mm增加到约5 mm,这一更改导致原柔性装饰层成为刚性装饰层且未设分格缝,以致大大削弱了面层的透气能力,大大增加了天然彩砂真石漆层和保温层的变形速率差,增加了温度应(剪)力向内层保温系统的传导量,同时又增加了面层的重量,增大了系统出现开裂、空鼓甚至脱落的风险。

7 外保温系统透气性能分析

外墙外保温系统从内向外依次为：结构层—保温层—保温防护层—装饰层等。

较理想的系统构造设置在各种材料的透气性指标上,从内至外,材料的透气性要求越来越好,水蒸气就能够有一个顺畅的迁徙路线,不至于在墙体及保温装饰层内部形成冷凝水,同时从干燥过程来分析,也是有利于水蒸发后排出的。

保温系统解决水蒸气冷凝问题要求整个系统的每一种材料的透气性指标能够相互匹配,越靠近外侧透气性能越好；对于防止液态水进入方面则更严格地要求面层装饰材料的防水性能。

8 外保温防水的技术路线

外保温各层逐层渐变、释放应力、防止裂缝是外保温防水的正确技术路线,外保温防止裂缝的发生是外保温防水技术成功的基础。

防止外保温裂缝的发生应考虑以下原则：

外保温材料系统各构造层均应满足允许变形、诱导变形与限制变形相统一的原则；外保温侧结构应满足柔性释放应力,各层弹性模量变化指标相匹配,外层的柔韧变形量大于内层的原则；均匀分散的软配筋应满足寿命期的要求。

急剧变化的温差产生的热应力集中发生在外保温的外表面,解决外保温裂缝应遵循给温度应力、变形能量释放的原则。

采用“逐层渐变,柔性释放应力的抗裂技术”可以有效地控制保温层表面裂缝的产生。

逐层渐变柔性释放应力抗裂技术理念的构造设计要点是：保温体系各相邻构造层性能、弹性模量变化指标相匹配、逐层渐变,抗裂砂浆应保证一定的柔韧性以便释放变形应力。

同时,在抗裂防护层中采用钢丝网改变应力传递方向,防止各种变形应力集中发生的可能。

涂料饰面时,理想的模式应为从抗裂砂浆层→腻子层→涂料层的柔韧变形性逐渐增大。

在外墙外保温技术应用中,采用“放”的抗裂原则,即采用柔性渐变、逐层释放应力的抗裂技术路线是外保温不产生裂缝、保证防水功能的正确方法。

9 外墙脱落原因

本工程将涂料装饰层更改为天然彩砂真石漆装饰层,其透气性能大大降低；也严重违反了外保温侧结构应满足柔性释放应力,各层弹性模量变化指标相匹配,外层的柔韧变形量大于内层的原则。

从以上分析可知：1)基层未处理；2)保温层砂浆送检的抗压强度和实测保温层的厚度均未达到设计标准；3)保温层砂浆和耐碱网格布复检结果与设计标准要求不一致；4)转角处耐碱网格布无搭接；5)将涂料装饰层更改为天然彩砂真石漆装饰层,致使其透气性能大大降低,也违反了“逐层渐变、释放应力、防止裂缝”的原则。以上5点是造成本工程外墙外保温部分脱落的主要原因。实际施工时未设分格缝及设计的构造要求偏低是造成本工程外墙外保温部分脱落的次要原因。

10 结 语

从设计层面加强外墙外保温的设计图纸深度,外装饰层要求平面分隔合理,在满足装饰要求的前提下尽量设置分格缝，必要时设置分割缝[1]；各细部构造详图应做到详细且全覆盖；外保温多采用锚栓锚固；外装饰层尽量采用涂料饰面等设计保证措施。

应加强外保温施工队伍的建设,编制专项的施工组织设计方案并报总监批准后方可实施,每个施工班组都应对拌和物的使用时限、使用环境、使用温度及风力等做到应知尽知,了然于胸。

应加强监理和材料的复检工作,对每道工序,特别是隐蔽工程,都应在验收通过后方可进行下一道工序的施工；加强对外保温使用材料的复检工作,送检时须明确具体使用的规范名称和版本号[4]。