《保温装饰夹心板外墙外保温系统应用技术规程(DB33/T 1141—2017) 》编制说明

李志飚，张建中

(1.浙江省建筑设计研究院,浙江 杭州 310006；2.杭州元创新型材料科技有限公司,浙江 杭州 310051)

采用外墙外保温构造是实现建筑外围护墙体保温功能的有效途径[1]。由于保温装饰板外墙外保温系统符合装配式建筑的要求,具有装饰效果好、施工方便、质量可控等特点,所以近年来在建筑外墙外保温工程中的应用日益广泛。在外墙外保温工程实践中针对岩棉保温材料的性能,浙江省提出并应用保温装饰夹心板外墙外保温系统,满足了结构安全、防火安全和建筑节能的要求。规程的编制组通过广泛调研、开展理论分析和试验研究,认真总结近年来外墙外保温工程中应用保温装饰夹心板的实践经验,遵循国家现行标准，在广泛征求意见的基础上,编制的浙江省工程建设标准《保温装饰夹心板外墙外保温系统应用技术规程(DB33/T 1141—2017)》(以下简称“规程”或“本规程”)已于2018年1月施行。本文简要介绍规程的适用范围,重点阐述了规程的主要内容以及编制过程中的一些思考,有助于工程技术人员更好地理解、掌握和应用该规程。

1 规程的适用范围

图1 保温装饰夹心板构造示意

保温装饰夹心板外墙外保温系统(以下简称“系统”)是由保温装饰夹心板、粘结砂浆、锚固件、嵌缝材料和密封胶等材料构成,采用粘结砂浆粘结为主、锚固件连接为辅的施工工艺将保温装饰夹心板安装在建筑外墙外表面的非承重保温装饰构造总称。通常情况下,通过粘结砂浆就能够保证系统中保温装饰夹心板的底板与基层粘结可靠；当粘结砂浆失效或不能提供足够承载力时,锚固件应能提供必要的承载力,在维修或更换前确保系统中保温装饰夹心板不坠落。此外,由于锚固件可承担保温装饰夹心板的自重,使得在风荷载作用下系统中粘结砂浆主要承受拉力,从而改善了粘结砂浆的受力状态。

2 规程的主要内容

规程规定了保温装饰夹心板的构造及组成材料,提出了保温装饰夹心板面板与底板单点连接受拉承载力要求,规范了保温装饰夹心板外墙外保温系统的设计,给出了保温装饰夹心板结构设计方法,明确了保温装饰夹心板外墙外保温系统的施工要求及验收内容。规程包含总则,术语,基本规定,系统及组成材料、设计、施工和验收等内容,本文主要对规程的基本规定、系统及组成材料性能、保温装饰夹心板结构设计、系统构造设计、系统热工设计、施工和验收等内容进行介绍。

2.1 基本规定

规程规定了保温装饰夹心板外墙外保温系统应用的基本要求。规程强调保温装饰夹心板面板与底板的连接应安全可靠,构造合理。规程规定系统的防火构造、保温材料燃烧性能应符合国家标准《建筑设计防火规范(GB 50016—2014)》的规定,即设置人员密集场所的建筑,其外墙外保温材料的燃烧性能应为A级；住宅建筑的建筑高度大于100 m时,保温材料的燃烧性能应为A级,除住宅建筑和设置人员密集场所的建筑外,其他建筑的建筑高度大于50 m时,保温材料的燃烧性能应为A级。2017年浙江省公安厅、浙江省住房和城乡建设厅印发的《浙江省消防技术规范难点问题操作技术指南》规定住宅建筑采用外墙外保温系统,建筑高度大于54 m时,保温材料的燃烧性能应为A级。规程明确在正确使用和正常维护的条件下,系统的使用年限应符合行业标准《外墙外保温工程技术规程(JGJ 144—2004)》的有关规定。正常维护包括局部修补和饰面层维修两部分,对局部破坏应及时修补。

2.2 系统及组成材料性能

规程规范了系统及组成材料的性能。风荷载是保温装饰夹心板外墙外保温系统设计中需要重点考虑的作用,系统中作用在保温装饰夹心板上的风荷载产生的拉力通过面板与底板之间连接件传递至底板,再通过底板与基层之间的粘结砂浆传递至基层墙体。虽然保温装饰夹心板结构计算时只考虑连接件的作用,不利用保温材料的抗拉承载力,但为了进一步提高保温装饰夹心板整体性和安全性,规程规定耐候性试验时系统的拉伸粘结强度不低于0.08 MPa,试验时制作的试样不应包含面板与底板之间的连接件。规程给出了保温装饰夹心板的典型连接构造,明确了面板和底板的材料。用于面板的纤维增强水泥板应采用高压蒸汽养护制成,性能应符合行业标准《外墙用非承重纤维增强水泥板(JG/T 396—2012)》的有关规定,且强度等级不应低于Ⅱ级,表观密度不应低于1.45 g/cm3；当纤维增强水泥板强度等级不低于Ⅱ级,表观密度不小于1.50 g/cm3时,吸水率限值可取不大于24%。用于面板的纤维增强硅酸钙板的性能应符合行业标准《纤维增强硅酸钙板第1 部分：无石棉硅酸钙板(JC/T 564.1—2008)》的有关规定,且强度等级不应低于Ⅳ级,密度等级不应低于D1.5级,吸水率不应大于22%；当纤维增强硅酸钙板强度等级不低于Ⅳ级,密度不小于1.50 g/cm3时,吸水率限值可取不大于24%。本规程中纤维增强水泥板执行的标准是行业标准《外墙用非承重纤维增强水泥板(JG/T 396—2012)》,部分性能指标与行业标准《纤维水泥平板 第1 部分：无石棉纤维水泥平板(JC/T 412.1—2006)》差距较大。

保温装饰夹心板内置的保温材料可采用无机保温材料,也可采用有机保温材料。保温装饰夹心板内置的无机保温材料宜采用岩棉,规程给出了岩棉的性能指标,其中酸度系数等较国家标准《建筑外墙外保温用岩棉制品(GB/T 25975—2010)》的规定有所提高。内置的有机保温材料可采用模塑聚苯板(EPS)、挤塑聚苯板(XPS)和硬泡聚氨酯板(PU),也可采用改性聚苯板和石墨模塑聚苯板,有机保温材料燃烧性能等级不应低于B1级,氧指数值不小于30%[3]。改性聚苯板和石墨模塑聚苯板性能应符合《保温装饰板外墙外保温工程技术导则(RISN-TG028—2017)》的有关规定。

基于保温装饰夹心板构造和受力特点,为方便设计,提出了保温装饰夹心板面板与底板的单点连接受拉承载力要求。综合考虑面板和底板的性能，连接件与面板和底板的连接构造方式等因素,并结合浙江省的自然条件,提出了面板和底板单点连接受拉承载力不低于0.90 kN的要求。保温装饰夹心板面板与底板单点连接受拉承载力试验应按行业标准《保温装饰板外墙外保温系统材料(JG/T 287—2013)》[2]中6.3.2条拉伸粘结强度试验方法执行,但制取的试样尺寸为100 mm×100 mm且面板与底板的连接件应位于试样中心,在保温材料厚度中部开槽使保温材料上下完全分开,试样中连接件与面板和底板之间应仅采用紧固件连接,不得采用胶粘剂粘结,采用粘结砂浆将试样的底板满粘在水泥砂浆板上。从试验方法可知,保温装饰夹心板面板与底板单点连接受拉承载力综合反映了面板与连接件连接性能、底板与连接件连接性能以及连接件本身的性能,与面板厚度和材料性能、面板与连接件的连接材料规格和性能、底板厚度和材料性能、底板与连接件的连接材料规格和性能,以及连接件规格和材料性能等均相关。保温装饰夹心板中面板和底板的连接件宜采用不锈钢或铝合金材料。保温装饰夹心板的面板与连接件的连接可采用抽芯铆钉,抽芯铆钉公称直径不应小于4 mm且宜采用不锈钢铆钉,当采用铝铆钉时,连接件不应采用镀锌钢板制成。保温装饰夹心板的面板、底板与连接件的连接可采用不锈钢自钻自攻螺钉,自钻自攻螺钉的螺纹规格不应小于ST4.2。

规程规范了粘结砂浆的性能。粘结砂浆的拉伸粘结强度指标及试验方法按行业标准《保温防火复合板应用技术规程(JGJ/T 350—2015)》的规定执行,为保证粘结砂浆与保温装饰夹心板底板粘结可靠,在试验研究的基础上,增加了粘结砂浆与底板的拉伸粘结强度指标。进行粘结砂浆与底板的拉伸粘结强度试验时,应从保温装饰夹心板上取样,去除保温装饰夹心板的面板和保温材料,并将保温材料和底板的结合面清理干净。

面板采用涂层饰面时,为提高涂层饰面与面板的粘结性能和面板的防水性能,面板外表面需进行封闭处理。涂层一般由底漆、中间漆和罩面漆构成,当中间漆采用水性建筑多彩涂料(仿石漆)时,面漆可采用水性面漆,也可采用氟碳面漆,规程条文说明中适当提高了采用氟碳面漆的装饰面性能指标要求。性能优良的密封胶可减少保温装饰夹心板外墙外保温系统的渗漏,避免面板与建筑密封胶接触部位渗油而被污染,影响系统的保温装饰效果。板缝密封采用的硅酮密封胶应符合国家标准《硅酮建筑密封胶(GB/T 14683—2003)》的有关规定,位移能力宜采用25级,并应通过污染性试验,证实无污染才能使用,污染性试验应符合现行国家标准《石材用建筑密封胶(GB/T 23261—2009)》的规定。锚固件的连接角码(安装扣件)应采用不锈钢、铝合金或经表面防腐处理的金属制成,宜采用L形或Z形,宽度不宜小于30 mm,高度应根据连接构造确定,板材厚度不宜小于1.5 mm。

so L1=950×I1+b1-440+517+475=950×I1+b1+552,L2=Ls-440-220-(950×I1+b1+552)=Ls-950×I1-b1-1212

2.3 保温装饰夹心板结构设计

基于保温装饰夹心板的构造以及保温装饰夹心板外墙外保温系统在荷载作用下的受力特点,工程应用中应进行保温装饰夹心板的结构设计,包括面板设计、底板设计、面板与底板的连接设计、相应的构造要求等内容,这是保温装饰夹心板与其他类型保温装饰板应用中的重要区别。面板设计包括面板的材料、厚度、性能指标,在荷载作用下面板受弯承载力验算等。底板设计包括底板的材料、厚度和性能指标,改善和提高底板与基层粘结性能的措施等。面板与底板的连接设计包括面板与底板单点连接受拉承载力验算、面板与底板的连接构造、连接件的材料、规格和性能要求等。

规程明确保温装饰夹心板可按附属于主体结构的外围护构件进行结构设计。在垂直于面板表面的荷载作用下,保温装饰夹心板破坏主要有两种情况,即面板弯曲开裂破坏、面板与底板单点连接受拉承载力不满足要求导致的破坏,设计应验算荷载作用下的面板受弯承载力、面板和底板单点连接受拉承载力。面板受弯承载力验算应符合下列规定：

(1)

式(1)中：σ为面板弯曲应力设计值,可不考虑面板、连接件和底板的整体作用,采用简化方法或有限单元法进行计算；

f为纤维增强水泥板的饱水状态抗折强度或纤维增强硅酸钙板的抗折强度；

gR为承载力分项系数,对纤维增强水泥板取1.6[4],对纤维增强硅酸钙板取2.0。

实际工程中应通过保温装饰夹心板的构造设计,包括面板材料及其厚度的选择、面板与底板之间连接件设置方式和间距的规定等,避免在垂直于板面受拉荷载作用下面板开裂破坏。

进行面板和底板单点连接受拉承载力验算时,单个面板与底板连接件所承受拉力应根据作用在面板上荷载大小和受荷面积确定,而受荷面积取决于面板与底板间连接件的布置。实际工程应合理确定面板与底板间连接件布置,使面板与底板单点连接受拉承载力验算满足本规程的要求。本规程规定保温装饰夹心板面板与底板单点连接受拉承载力不小于0.90 kN,抗力分项系数取2.15,则面板与底板单点连接受拉承载力设计值取0.4 kN。当面板和底板单点连接受拉承载力远大于0.90 kN且确有可靠依据时,可根据实际工程的面板和底板单点连接受拉承载力并按抗力分项系数取2.15进行验算。

规程规定了保温装饰夹心板的构造要求。面板厚度不应小于8 mm,底板厚度不应小于4 mm；面板与底板之间的连接件间距不宜大于300 mm,最外侧连接件距保温装饰夹心板板边的垂直距离不宜大于150 mm,不应小于50 mm。当面板与底板之间的连接件纵向或横向间距大于300 mm时,应验算面板在荷载作用下的变形且不宜大于连接件间距的1/250。明确了保温装饰夹心板的面板与连接件之间的连接材料可采用抽芯铆钉、不锈钢自钻自攻螺钉,并应穿透面板和连接件,底板与连接件之间可采用自钻自攻螺钉连接,并应穿透底板和连接件。

2.4 系统构造设计

规程明确保温装饰夹心板外墙外保温系统中保温装饰夹心板与基层间的连接构造,是以粘结砂浆粘结为主,机械锚固连接为辅,图2为保温装饰夹心板外墙外保温系统构造。安装保温装饰夹心板的外墙可为采用普通混凝土、轻集料混凝土、加气混凝土墙板的非砌筑类外墙,以及采用烧结多孔砖、混凝土多孔砖、混凝土小型空心砌块、加气混凝土砌块等材料的砌筑类外墙。

图2 保温装饰夹心板外墙外保温系统构造

规程明确了粘结砂浆和锚固件的设置要求。保温装饰夹心板施工宜采用条粘法,根据保温装饰夹心板的构造和系统受力特点,规定以底板与连接件的连接材料为中心的粘结砂浆直径不应小于120 mm,从而使得连接件承受的拉力通过底板和粘结砂浆直接传递至基层,避免底板发生弯曲破坏。锚固件应沿保温装饰夹心板的对边布置,宜布置在保温装饰夹心板上边、下边,以承托保温装饰夹心板的重量,单块保温装饰夹心板上边、下边锚固件数量均不宜少于2个,设置于同一边的锚固件间距不应大于500 mm,锚固件距角点的距离不应大于200 mm且不应小于75 mm,当保温装饰夹心板上、下边长度不大于400 mm时可布置1个。确有需要时,也可在保温装饰夹心板左、右两边设置锚固件。锚固件的连接角码的受拉承载力不应小于与之连接的锚栓抗拔承载力标准值。

规程给出了保温装饰夹心板外墙外保温系统中板与板之间接缝、门窗洞口部位等关键节点的构造要求。板与板之间接缝宽度宜为6～8 mm,缝内填塞嵌缝材料,并宜采用中性硅酮建筑密封胶密封。

2.5 系统热工设计

保温装饰夹心板外墙外保温系统中保温材料的设计厚度,应根据现行国家、行业和浙江省的建筑节能设计标准,通过热工计算确定,且不应小于20 mm,不宜大于55 mm。基于保温装饰夹心板的连接构造,为保证保温装饰夹心板的安全使用,并结合浙江省气候特点和工程实际,当保温材料的厚度大于55 mm时应采取加强措施。

为方便设计人员应用,规程给出了常用保温材料的导热系数、蓄热系数和导热系数的修正系数，见表1。修正系数综合考虑了保温材料的性能、板缝宽度、面板与锚栓之间金属连接件的影响等因素。为简化计算,保温装饰夹心板的热工计算可不考虑对热工计算贡献不大的面板和底板的作用。

表1 常用保温材料的热工参数

2.6 施工和验收

根据保温装饰夹心板外墙外保温系统的施工特点,结合行业标准《保温防火复合板应用技术规程(JGJ/T 350—2015)》的规定,规程提出了相应的施工要求。保温装饰夹心板外墙外保温系统施工前,施工单位应编制专项施工方案。为取得经验并指导施工,施工单位应在施工现场采用设计要求的材料、设计和规程规定的构造做法和工艺,在待施工的基层上制作样板墙,并按行业标准《建筑工程饰面砖粘结强度检验标准(JGJ 110—2008)》的规定制取三个试样检验底板与基层的粘结强度。制取保温装饰夹心板底板与基层的粘结强度试样时,应避开设置面板与底板连接件的位置,断缝应从保温装饰夹心板表面切割至基层墙体,深度应一致。试验时应去除试样中保温装饰夹心板的面板和保温材料,并应将保温材料和底板的结合面清理干净。一组三个试样的平均粘结强度不应小于0.35 MPa,可有一个试样的粘结强度小于0.35 MPa,但不应小于0.3 MPa。当基层墙体的外侧采用水泥砂浆进行找平时,为保证找平层的质量,找平层厚度不宜大于20 mm。

规程给出了保温装饰夹心板外墙外保温系统的施工工艺和技术要点,明确应根据测量放线的结果编制排板设计图。在施工现场切割保温装饰夹心板时,宜采用专用切割机,切割面应清理干净,并应涂刷防水材料及时进行防水处理；如切割面清理不干净,会影响接缝处密封胶的密封质量,如切割面不进行防水处理,一旦接缝处渗水,则面板易变形并形成安全隐患。保温装饰夹心板粘贴施工时,应沿底板底面的底板与连接件连接材料处施工粘结砂浆,并满足以底板与连接件的连接材料为中心的粘结砂浆有效直径不应小于120 mm的要求。

保温装饰夹心板外墙外保温系统施工完成后应进行墙体节能分项工程验收。根据保温装饰夹心板外墙外保温系统的特点,结合国家标准《建筑节能工程施工质量验收规范(GB 50411—2007)》《保温防火复合板应用技术规程(JGJ/T 350—2015)》和浙江省《建筑节能工程施工质量验收规范实施细则》要求,规程规定了质量验收的主控项目和一般项目,编制了质量验收记录表。主控项目包括进场的保温装饰夹心板外墙外保温系统的材料、构件的质量证明文件的核查、进场材料关键性能指标的进场复验和保温装饰夹心板外墙外保温系统施工完成后检验批质量检查。规程规定保温装饰夹心板拉伸粘结强度,保温装饰夹心板面板与底板单点连接受拉承载力,保温材料的导热系数、密度、抗压强度或压缩强度等应进行复验。复验时检查数量执行浙江省《建筑节能工程施工质量验收规范实施细则》的规定,同一个工程项目、同一施工单位且同时施工的多个单位工程,可合并计算保温墙面抽检面积。

在进场复验的基础上,在保温装饰夹心板外墙外保温系统检验批施工质量检查中,规程不再要求检验保温装饰夹心板面板与底板单点连接受拉承载力,为保证保温装饰夹心板底板与基层之间的粘结砂浆粘结可靠,规程规定了保温装饰夹心板底板与基层粘结强度的检验要求。保温装饰夹心板底板与基层粘结强度的检验,应按行业标准《建筑工程饰面砖粘结强度检验标准(JGJ 110—2008)》的规定制取三个试样,三个试样的平均粘结强度不应小于0.35 MPa，可有一个试样的粘结强度小于0.35 MPa,但不应小于0.3 MPa。

3 结 语

浙江省工程建设地方标准《保温装饰夹心板外墙外保温系统应用技术规程(DB33/T 1141—2017)》以国家现行相关标准为依据,明确了保温装饰夹心板的构造要求,规定了保温装饰夹心板外墙外保温系统及组成材料性能,针对保温装饰夹心板的受力特点提出了保温装饰夹心板面板与底板单点连接受拉承载力指标,规范了保温装饰夹心板外墙外保温系统的设计、施工和验收,为岩棉等保温材料在浙江省外墙外保温工程中可靠应用,提出了安全和系统的解决方案。规程体系完整,指标合理、设计方法和应用技术可行,可操作性强,符合浙江实际。规程的发布和施行,将对规范保温装饰夹心板外墙外保温系统的应用,发展装配式建筑,推进新型建筑工业化具有重要意义。