关于外墙外保温系统整体拉拔检测装置的研究

张诚

（北京市建筑工程研究院有限责任公司，北京 100039）

0 引言

当前为提高居住建筑的室内热环境质量及能源利用效率，贯彻经济可持续发展，住宅节能建设工作的不断深入，我国建筑节能标准不断提高，节能设计标准由最初的节能50%提高到65%，目前有些地方（如北京）已经提出节能75%的要求。

虽然保证了围护结构外保温的热工性能达到标准要求，但是外墙外保温系统抗风荷载的安全性同样非常重要。近年来，围护结构外保温施工质量出现的问题也越来越多，例如：外墙外保温系统开裂、脱落等施工质量问题。所以我们需要在外墙外保温系统抗风荷载安全性研究上下更大的力气，保证外墙外保温系统的安全性。

目前控制外墙外保温施工质量现场检测项目主要是针对不同材料本身的抗拉试验，并没有一个外墙外保温系统整体抗风荷载检测项目。材料本身的抗拉试验有一定的局限性，仅由材料本身的抗拉试验确定整体的抗拉强度有些以偏概全，不能真实反映外墙外保温系统整体的施工质量。于此笔者希望通过研究，制作出一种外墙外保温系统整体现场拉拔的检测装置，能真实反映外墙外保温系统整体的施工质量。

1 现阶段外墙外保温检测存在问题

目前控制外墙外保温施工质量现场检测项目主要是针对不同材料本身的抗拉试验，并没有一个外墙外保温系统整体拉拔检测项目。材料本身的抗拉试验有一定的局限性，仅由材料本身的抗拉试验确定整体的抗拉强度有些以偏概全，不能真实反映外墙外保温系统整体的施工质量。

现阶段为了控制外墙外保温现场施工质量，也进行了大量的施工质量控制的检测项目。但现阶段外墙外保温系统施工质量检测中缺失的一个环节，就是外墙外保温整体拉拔检测。所以我们来研究出一种外墙外保温整体拉拔的检测装置，来弥补这一缺失的环节。使整个外墙外保温系统的检测形成一个闭环，能真正反映外墙外保温系统的施工质量。

2 外墙外保温系统整体拉拔试验装置

2.1 外墙外保温系统整体拉拔试验装置的原理

该检测装置由试验板、反力支架、螺杆、螺钉四部分组成构件组成的反力架实现，其中试验板通过螺杆与反力支架连接，可以通过调节螺钉来保证反力支架的承载面与外墙外保温保持垂直，在反力支架上安装千斤顶形成千斤顶反力系统，试验时，将外保温系统与试验板粘接牢固，通过螺杆再将反力支架与试验板连接，然后螺杆与千斤顶固定，再调节螺钉以确保垂直受力。通过拉拔仪对千斤顶施加拉力，从而将拉力传到到试验板上，匀速加压，直到外墙外保温系统与基层墙体脱落，停止加压，记录加载力值。与根据计算得出的抗风荷载试验值进行比较，确定该外墙外保温系统整体拉拔是否满足要求，如图1所示。

图1 外墙外保温系统整体拉拔试验装置

2.2 外墙外保温系统整体拉拔试验装置的组成

检测装置的组成部分为试验板（1200mm×600mm）、反力支架、螺杆、螺钉、千斤顶、油压拉拔仪六部分组成。

（1）试验板（1200mm×600mm）作用：试验板正面与外墙外保温材料进行粘结固定，背面与反力支架、螺杆、螺钉进行连接。

（2）反力支撑架作用：其特征在于由反力支架和墙体基座构成，所述反力支架是由两组横梁与一组纵梁组成，所述纵梁的两端分别与一组横梁焊接相连，固定并构成C字型构架，两组所述的横梁分别与被测外墙外保温墙体垂直接触，形成一个以被测墙体为基座，C字型构架为反力架结构。

（3）螺杆、螺钉作用：螺杆带有固定环的一端从C型支架穿过与反力支架、试验板连接，千斤顶从螺杆另一端套入，在与油压拉拔仪连接。螺杆是连接所用部件的关键零件。螺钉是用来将螺杆连接起来的各个部件加以固定，使整个装置保持一个完整性，确保整个受力可以传导到北侧外墙外保温墙体上。

（4）千斤顶、油压拉拔仪作用：通过千斤顶、油压拉拔仪对整个装置施加作用力，直至外墙外保温系统从基层墙体上完全脱落下来，同时记录所施加的力值，此力值与抗风荷载试验值进行比较，如果此力值大于抗风荷载试验值，则此外墙外保温系统满足拉拔要求。

3 外墙外保温抗风荷载现场试验装置重复性和广泛适用性试验

3.1 试验目的

新型外墙外保温系统整体拉拔现场试验装置的研发需要经过重复性的验证和广泛适用性的验证，来说明此项试验装置可以达到现场任何条件下，都可以满足测试外墙外保温系统整体拉拔的要求。

3.2 试验内容

（1）重复性验证。选取同一种保温材料（同一品牌挤塑聚苯板、规格1200mm×600mm×80mm）、粘结材料（同一品牌粘结砂浆）、锚固材料（同一品牌锚钉、规格10mm×182mm），同一批施工人员，同样的施工流程制作试样样板墙30块，以确保重复性验证的可靠性。

（2）广泛适用性验证。选取不同种类不同规格的保温材料让同一批施工人员，同样的施工流程制作试样样板墙，每组试件10块，共计30块样板墙，以确保广泛适用性验证的可靠性。具体分组见表1。

表1 不同种类保温材料的做法

3.3 试验内容试验结果

（1）重复性验证试验结果。经过对30组试件的测试，每组试件测试结果明细见表2。

表2 30组重复性试验结果统计 单位：kN/m2

（2）广泛适用性验证试验结果。经过对三组不同保温材料和不同规格的试件测试，每组试件测试结果明细见表3～5。

表3 广泛性试验结果统计——挤塑聚苯板10组 单位：kN/m2

表4 广泛性试验结果统计——复合聚氨酯板10组 单位：kN/m2

3.4 结果分析

（1）重复性验证试验结果分析。试验完毕，统计30组试件的试验结果。拉拔最大值为7.96kN/m2，拉拔最小值为7.37kN/m2，拉拔平均值为7.61kN/m2。根据拉拔值数据统计，绘制统计图，如图2所示。

图2 30组重复性试验的拉拔力曲线

表5 广泛性试验结果统计——石墨聚苯板10组 单位：kN/m2

根据图2显示，测试数据比较稳定。在利用贝塞尔法对相同材料、同样人员施工的试件测试结果进行重复性判定，30组试件的标准偏差为0.134，相对标准偏差为1.76%。根据得出的标准偏差，我们可以推断出，在相同重复性条件下两次测量结果之差以95%的概率所存在的区间（7.61-0.134，7.61+0.134），即两次测量结果之差落于这个区间内的概率为95%。所以外墙外保温整体拉拔现场拉拔装置的重复性表现良好，达到现场试验要求。

（2）广泛适用性验证试验结果。试验完毕，统计各组试件的试验结果。挤塑聚苯板组试验结果最大为7.69kN/m2，最小为7.46kN/m2，平均值为7.60kN/m2。复合聚氨酯板组试验结果最大为5.37kN/m2，最小为4.88kN/m2，平均值为5.10kN/m2。石墨聚苯板组试验结果最大为4.77kN/m2，最小为4.32kN/m2，平均值为4.55kN/m2。根据拉拔统计数据，绘制统计图，如图3所示。

图3 三种不同保温材料的试验拉拔力曲线

根据统计图显示，三组不同材料不同规格的外墙外保温系统的拉拔值中每一组相同材料测试数据比较稳定。利用贝塞尔法对每组试件测试结果进行重复性判定，挤塑聚苯板组试件的标准偏差为0.069，相对标准偏差为0.91%。复合聚氨酯板组试件的标准偏差为0.154，相对标准偏差为3.01%。石墨聚苯板组试件的标准偏差为0.158，相对标准偏差为3.46%。根据得出的标准偏差，我们可以推断出，每组数据两次测量结果之差以95%的概率所 存 在 的 区 间 分 别 是（7.60-0.069，7.60+0.069）、（5.10-0.154，5.10+0.154）、（4.55-0.158，4.55+0.158），即两次测量结果之差落于这个区间内或这个差的概率为95%。说明外墙外保温抗风荷载现场拉拔装置对不同保温材料不同试样规格的外墙外保温系统都有很好的稳定性。所以外墙外保温整体拉拔现场装置的广泛适用性表现良好，能够满足不同种保温材料的外墙外保温系统整体拉拔试验要求。

4 结论

根据多年外墙外保温现场试验中存在的问题而提出，主要研究出一种适合在施工现场应用的外墙外保温系统整体拉拔的试验装置：①根据核算风荷载数值，确定制作匹配的装置反力架组的承载力；②确定试验板的材料，防止试验板微小变形的方式；③反力架装置的制作是课题的重点和难点，经过与设备加工方的不懈努力，制作出与风荷载数值相适应的装置反力架组，使试验装置可以满足测试外墙外保温系统的整体拉拔的性能要求。

通过60组试件的测试，来验证研究出的新型外墙外保温整体拉拔现场试验装置的重复性和广泛适用性，确保此项试验方法和试验装置可以达到现场任何条件下，都可以满足测试外墙外保温系统整体性能的要求。

新型装置的研究存在的问题及不足：①只针对三种现有常用保温材料的外墙外保温系统进行了重复性试验研究，没能对当下使用的所有保温材料，特别是一些新型的保温装饰一体板进行试验研究以使研究结果具有更广泛的适用性；②随着试验测试的次数增多，发现试验板的自重限制了一些测试条件，例如：在高层测试用吊篮就不太可行，只能搭架子。如果太高搭架子也不现实，所以还要想办法降低试验板的自重，实现高层测试的条件；③装置上的小配件易损坏，装置在使用一段时间后，螺钉发现裂痕等问题。随着问题的暴露，我们将继续完善此项试验装置，最终可以达到一个比较可靠的状态。