外保溫探索 | 頭頂上的安全隱患能消除嗎?

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有這么一句經典的越劇歌詞:“天上掉下個林妹妹, 似一朵輕云剛出岫”。還有一句人們經常說的,希望天下掉餡餅。然而,在現實生活中,天上即不會掉下個林妹妹, 也不會掉餡餅,但是一不小心,天上會掉下保溫板!


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近日,在網絡又報道了一起外墻外保溫脫落的事故。

據當地新聞報道,小區的住戶向市民監督團反映,他們所住的小區大廈外墻頻繁發生脫落,砸落的水泥塊讓住戶們擔驚受怕。小區是當地的拆遷安置房,于2017年11底交付。

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素材來源于網絡


從圖中可以看出,大廈外墻斑斑點點,不少淺紅色的外墻已經脫落,露出灰色的底層水泥。此外,部分向外凸起的外立面顯得尤為扎眼。這也只是外墻外保溫脫落事故中的一個縮影。



開裂、脫落,一直以來都是阻撓外墻外保溫技術發展的絆腳石。那么,外墻外保溫技術如何做好防御?頭頂上的安全隱患能消除嗎?



外保溫系統與基層墻體之間的連接方式主要有兩種:一是采用膠粘劑直接把外保溫系統粘貼在墻體基面上;二是采用膠粘劑并輔以錨栓把外保溫系統固定在墻體基面上。由于材料的粘結強度不夠高、粘結面積過小、虛粘等原因造成外保溫系統脫落的工程案例并不少見,分析其原因主要有:

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外保溫系統的自重大于外保溫系統組成材料或界面的抗剪強度。

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對有空腔構造的外墻外保溫系統,當垂直于墻面的負風壓大于外保溫系統組成材料或界面的抗拉強度。

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外保溫系統各層材料在溫度變化時,它們的熱脹冷縮變形不一致;在水分變化下,它們的濕脹變形不一致,從而導致相互約束(或者是變形受基層約束)。因此,就會產生溫度應力和濕脹應力,作用力大于外保溫系統組成材料或界面的抗剪強度。



外保溫應采用

“逐層漸變、柔性釋放應力的抗裂技術路線“



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現場成型無板縫的保溫材料比預制板材分散應力更均勻

保溫板的板縫是應力集中釋放的區域,每一個板塊的收縮與膨脹是獨立的單元。外保溫板材經固定在墻上后應充分考慮其變形對板縫填充材料的影響。當填充板縫的材料的彈性形變小于板材的漲、縮形變需求時,板縫裂縫的產生是不可避免的。


強度較低收縮較小的保溫漿料在現場抹到墻上時,因沒有板縫,整體性好,沒有明顯的收縮應力集中發生,其面層有柔性砂漿復合耐堿玻纖網布分散應力均勻,可以控制裂縫的產生。


但強度高的保溫漿料,面層又不附加玻纖網布復合柔性砂漿的做法是不易控制裂縫發生的。普通水泥砂漿復合珍珠巖等強度較高的保溫漿料材料,因其與墻體的溫度形變不同步,又不能及時有效釋放形變應力,經過一、二個年溫差的形變影響,大多數工程均發生空鼓、開裂等事故。


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選用柔性材料體系徹底釋放應力,規避水泥的兩個矛盾周期

水泥砂漿抹灰飾面層的裂縫是普遍發生的。究其原因是水泥制品自身的兩個矛盾周期,即強度增長快、周期短,體積收縮慢、周期長的矛盾。規避這種過快的強度增長與過長的體積收縮周期的矛盾,早在古代人類就有過成功的工程實例。


例如,古羅馬的大型人造混凝土的澆筑工程,因其采用了火山灰系列的材料,早期強度低滿足施工要求,后期強度高滿足功能性要求,且無大量水化熱的生成,體積收縮量小。因此早期無裂縫發生,經過上千年仍無破壞。古代遺留下的壽命長的建筑均充分考慮了熱應力的釋放,長城所處的氣候條件非常惡劣,萬里長城不見設置變形縫。古長城的磚縫為 25mm,粘結城磚的砂漿是黏米湯加消石灰。黏米湯和消石灰的組合使其強度增長緩慢,長城應是一個巨大的柔性體。


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相鄰材料的導熱系數相差不宜過大

不同材料的升溫速度導致其不同的熱脹冷縮的變形速度。兩種相鄰材料的變形率以及變形速度差,會導致在兩材料的界面處產生熱應力。


嚴寒地區發現聚苯板表面抗裂砂漿柔性不足或耐老化性不足,在板材外表面多發生裂縫通病。擠塑聚苯板的表面抗裂砂漿層多在板縫處產生通長的裂縫。


聚苯板外保溫鋼絲網架外側的水泥砂漿,存在著相鄰材料的不同變形率與變形速度,在強度高的水泥砂漿速度較快地脹縮的同時,它相鄰的聚苯板溫度升降的速度是遲緩的。在變形較慢的松軟基層上,這種隨溫度變化體積變形量較快的強度高的水泥砂漿層的開裂是極易發生的。


同一墻體的不同材料有著不同的導熱系數,有不同的傳熱速度。在框架結構的輕質填充墻中,不同材料的變形速度差會導致裂縫的發生。在環境溫度發生較大變化時,它們的溫度變化速度是不相同的。


框架部位的鋼筋混凝土比加氣混凝土等填充材料的溫度變化速度快,溫變速度要快8倍左右。受溫度影響而產生形變的體積變化量,加氣混凝土等填充材料又比鋼筋混凝土的變化量要小,體積變形量小20%左右。這種在不同材質的交接處因變形速度及體積變形量而導致的升溫熱漲時產生應力的是拉應力、降溫冷縮時產生的應力是擠壓應力。因此,受溫度影響的框架輕質填充墻在不同材質交接處產生的拉應力或擠壓應力必然會引發裂縫產生。


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外層變形量應大于內層變形量

外保溫表面溫度變化要比沒有保溫層外墻外表面的溫度變化大。夏天每平米太陽照射的熱量對外保溫表面溫度的影響要遠比無保溫的外墻表面溫度變化的影響大。熱量被外保溫層阻擋在其表面,因而其外表面升溫速度和降雨時的突然降溫速度遠比無保溫的外墻面的溫度升降快。


外保溫的做法使外保溫表面的變形應力發生的非常頻繁和迅速。


外保溫材料體系應為徹底的柔性,最外層的材料可變形量應大于內層的可變形量。如最外一層比相鄰內層材料柔性指標高,溫度變形率也應相互協調。


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誘導變形與改變變形方向

對于外保溫表面產生的熱應力,應及時徹底地釋放掉。不能讓其對外保溫系統構成破壞。應該通過軟配筋與摻有纖維的柔性砂漿復合,將各種變形應力及時釋放,采取允許變形、限制變形、誘導變形、改變應力傳遞方向的技術路線。



外保溫應采用

無空腔構造設計



保溫層與基層墻體采用滿粘避免空腔的構造是確保外保溫系統與外墻可靠連接,延長外保溫層工程壽命的一個重要措施。在正負風壓共同作用的狀態下,有連通空腔的外保溫系統始終處在是一個不穩定狀態結構,存在著被大風吹落的隱患。采用無空腔構造的外保溫系統則處在穩定狀態,可有效抵御風荷載的影響。這種因風壓而引發的連通空腔內氣體壓力的變化使保溫層永久處于不穩定狀態,空腔的存在會使相關板縫處的砂漿產生疲勞破壞,縮短保溫層的壽命。


防御5種自然破壞力(熱應力、風、水、火、地震力),采取允許變形、限制變形、誘導變形的技術路線釋放形變應力是外墻外保溫安全性的要求。在諸多矛盾中,解決外保溫墻面裂縫,脫落的產生是其主要矛盾??刂破洚a生的原因是外墻外保溫的技術關鍵。



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