外墙外保温水泥岩棉复合板脱落控制★

2019-08-17周晓琼司国栋

山西建筑 2019年14期

周晓琼吕锋司国栋

(1.北京城建五建设集团有限公司，北京 100029; 2.北京工业大学材料科学与工程学院，北京 100124)

1 概述

能源的短缺和环境的污染是全球大多数国家所要解决和面对的挑战，提高建筑围护结构的保温性能有效降低建筑能耗，有助于节能减排。频繁发生的外墙保温材料火灾事件，外墙保温的脱落直接影响到生命、财产安全。建筑外墙保温系统不仅仅需要满足保温性能，还需要具备良好的防火效果和安全性，岩棉是一种A级不燃保温材料，外墙外保温用水泥岩棉复合板是在岩棉中加入憎水粘结剂和高性能防水剂，在岩棉表面复合玻璃纤维增强水泥。由于岩棉自身及系统的缺陷，岩棉外保温事故频发。本文根据GB 50009—2012建筑结构荷载规范和DB11/T 1081—2014岩棉外墙外保温工程施工技术规程计算了需要保温锚栓数量;从岩棉板选用，墙体与岩棉板的粘结，防水抗裂方面讨论了杜绝岩棉外保温脱落的措施。

2 外墙外保温水泥岩棉复合板抗风压计算

2.1 风荷载计算

外墙外保温岩棉复合板一般采用锚固和粘结砂浆粘结，保温的脱落直接影响到生命、财产安全，由于保温板质量较轻，因此不用考虑地震产生的水平荷载。风的负压使保温产生的拉力是造成脱落的主要原因，计算荷载时只考虑负风压产生的拉拔力。

2.1.1 水平风荷载标准值

根据GB 50009—2012建筑结构荷载规范，围护结构风荷载的计算公式如下:

其中，ωk为风荷载标准值，kN/m2;βgz为高度 z处的阵风系数;μsl为局部风压体型系数;μz为风压高度变化系数;ω0为基本风压，kN/m2。

外墙外保温岩棉复合板按不直接承受风压，如果地面粗糙度C类，保温板挂高 20 m，按表 8.6.1高度 z处的阵风系数βgz=1.99;封闭式矩形平面房屋的墙面按表8.3.3局部体型系数μsl= －1.4;按表8.2.1 风压高度变化系数 μz=0.74，按附录 E，设计采用北京50年重现期基本风压为ω0=0.45 kN/m2。作用在幕墙上的风荷载标准值:

2.1.2 水平风荷载设计值

由于保温系统属于建筑外围护结构，参照GB 50009—2012建筑结构荷载规范的3.2.4和相关的幕墙规范风荷载分项系数取值为γQ=1.4，作用在幕墙上的风荷载设计值:

保温板挂高20 m，ω =γQωk= －1.28 kN/m2;

保温板挂高60 m，ω= －1.87 kN/m2;

保温板挂高100 m，ω = －2.22 kN/m2。

2.2 保温拉伸粘结强度验算

岩棉板外墙外保温系统设计时应按照GB 50009—2012的规定进行风荷载的计算。棉裸板垂直于表面的抗拉强度(平行纤维岩棉板)7.5 kPa ～ 15 kPa［1］，抗剥离强度沉降法 5 kPa，摆锤法10 kPa，三维法15 kPa［2］，竖丝岩棉增强板的芯材丝径垂直于面呈竖向排列，其抗拉强度达到150 kPa，是横岩棉板抗拉强度的10倍。聚合物水泥砂浆型胶粘剂的拉伸粘结强度，常温常态不小于0.6 MPa，耐水不小于0.4 MPa，拉伸粘结强度(岩棉板)不小于7.5 kPa［3］。按照 JG/T 366—2012 外墙保温用锚栓，普通混凝土基层墙体单个锚栓的抗拉承载力标准值取0.6 kN。系统的抗风荷载应按锚栓的抗拉承载力设计值作为计算依据，抗风压安全系数 K≥1.5［3］，不考虑岩棉板与基层墙体的粘结力［4］。

由上述风压设计值以及保温板分格尺寸(1 200 mm×600 mm)可以计算出单块保温板所受的风荷载的大小:

保温板挂高20 m，F=a×b×W=1.2×0.6×(－1.28)=－0.92 kN;

保温板挂高60 m，F= －1.34 kN;

保温板挂高100 m，F= －1.59 kN。

单个锚栓在混凝土基材上抗拉承载力标准值0.6 kN［5］，单个锚栓在混凝土基材上抗拉承载力设计值0.39 kN。

基材为混凝土时，单块保温板所需要保温锚栓数量:

保温板挂高20 m，N=F/0.39=0.92/0.39=2.35 个;

保温板挂高60 m，N=3.43个;

保温板挂高100 m，N=4.07个。

按DB11/T 1081—2014岩棉外墙外保温工程施工技术规程计算，建筑高度不大于24 m时，岩棉板与基层墙体的粘结面积率应不小于40%;建筑高度大于24 m时，岩棉板与基层墙体的粘结面积率应不小于60%。

锚栓数量应满足下式的要求:

式中:N——单位面积锚栓数量，个/m2;

ω——相应高度处最大风荷载设计值，为风荷载标准值的1.5 倍，kN/m2;

γ——安全系数，γ =2;

F——单个锚栓现场抗拉承载力标准值与穿透力标准值中的较小值，kN。

N≥2 ×1.5 ×1.99 ×1.4 ×0.74 ×0.45/0.6=4.67 个/m2。

基材为混凝土时，1 200 mm×600 mm单块保温板所需要保温锚栓数量:

保温板挂高20 m，4.67 ×1.2 ×0.6=3.36 个;

保温板挂高60 m，4.77个;

保温板挂高100 m，5.81个。

按照《建筑结构荷载规范》计算比按DB11/T 1081—2014岩棉外墙外保温工程施工技术规程计算需要保温锚栓数量少，这是由于后者最大风荷载设计值为风荷载标准值的1.5倍，安全系数，γ =2，前者为1.4 和1.5。

3 外墙外保温水泥岩棉复合板脱落控制

3.1 基层处理

外墙保温施工准备需要考虑以下方面:原材料质量、施工图纸与施工现场的适用性，根据其施工特点，施工环境温度在5℃ ～30℃的范围内。

外墙外保温水泥岩棉复合板施工流程包括:外墙基层墙体清理;放线作业;合理布板;粘贴保温板;锚栓固定;涂布抹面;铺设玻纤网;加强抹平修整;对变形缝进行处理。

外墙外保温在施工前应完成外墙墙身的管线及各类孔眼的预留以便完成外墙的门窗及门窗辅框安装。

外墙外保温施工前要求墙体表面的平整程度以防影响粘贴质量;基层为混凝土墙，处理墙面油污时采用10%的火碱水，清理后用清水冲刷并晾干，处理界面时采用涂敷法，对墙面的空鼓和疏松部位要进行剔除并再找平，避免墙体出现空鼓现象;外墙门窗洞口的尺寸和位置要符合设计及施工质量要求。

3.2 保温板粘贴与铆固

保温板的粘结应从墙体底部开始，使用高度不大于60 m时，粘结面积应不小于60%;超过60 m时，应满粘。胶粘剂的厚度应不小于10 mm，粘贴在墙面上时胶粘剂最后压实时的厚度应控制在3 mm～5 mm［6］。锚栓数量根据抗风荷载确定:建筑高度不大于60 m时，不应少于7个/m2;建筑高度在60 m以上且不大于100 m时，不应少于9个/m2。100 m以上，不应少于11个/m2;任何面积大于0.1 m2的单块岩棉板，至少应设1个锚栓，条形板至少应设3个锚栓。外墙阳角、门窗洞口四角和檐口保温系统收头处，应作加密处理，在距墙角或系统端100 mm～150 mm处，锚栓间距不大于300 mm。

锚栓锚入混凝土基层内的有效锚固深度不应小于25 mm;锚入砌体基层内的有效锚固深度不应小于50 mm;锚固后，应在圆盘部位及时涂抹一道抹面胶浆作防水处理。