影响外墙外保温系统粘贴面砖耐久性的主要因素
造成外墙外保温外饰面砖出现空鼓、脱落的主要原因有以下五类:
(一)面砖与外保温系统、外保温系统与结构墙体基面的粘结强度低于外
荷载,即压剪粘结强度低于自重引起的剪应力,或拉伸粘结强度低于风荷载引起的拉应力。
以 在北京地区所做的外墙外保温工程来看,只要是能够按相关标准生产系统中的关联材料和认真做好施工中的环节处理,现有的各种外保温做法是很少出现这个问题 的。就拿所谓“有空腔”的后贴聚苯板薄抹灰做法来说,粘结最薄弱处是在聚苯板和聚苯板粘结剂的界面上,粘结强度的下限为0.1MPa,粘结面积率最低是 50%,也就是该界面处最低的粘结力为50KN/m2。而北京地区 80 米高空最大负风压的计算值不过3.6KN/m2,安全系数超过10。
事 实上,在许多工程的拉拔试验和实测中,瓷砖拉拔强度都稳定在0.5MPa以上。为什么在聚苯板和聚苯板粘结剂的界面上,粘结强度不足0.1MPa,聚苯板 本身的抗拉强度也只有0.2MPa 左右,而在外保温系统上粘贴的瓷砖拉拔强度能超过0.5MPa?主要有三个方面的原因:第一,作为粘贴瓷砖基面的防护砂浆中有起增强作用的镀锌钢丝网,在 瓷砖拉拔的过程中,钢丝绷紧受力,最后破坏面发生在防护砂浆中。第二,从破坏的断面看,不仅是砂浆在受试面积上的抗拉强度发挥了作用,沿试件周边,上层砂 浆厚度乘以边长面积上的抗剪强度也参与了对拉拔力的抵抗。第三,固定镀锌钢丝网的锚栓把部分拉拔力直接传递到了结构墙体中。
(二)增强网缺乏应有的耐久性。
如 上所述,与将饰面砖直接贴在结构墙体上不同,有足够强度增强网的存在是外保温能够贴饰面砖的前提。而无论是玻纤网格布还是钢丝网都存在被腐蚀的危险。玻纤 网格布在碱性环境中,截面削弱,断裂强度降低;钢丝网因在潮湿环境中锈蚀而失去增强作用,这个问题应该引起足够的重视。
所以,钢丝网要在正常使 用环境中不锈蚀,需要具备以下条件:生产钢丝网的工艺条件应是先焊接后热镀锌,镀锌层厚度应不低于一定的限值;在储运、使用过程中应防止受潮,尽量避免反 复弯折;钢丝网内外的砂浆保护层都应该超过一定厚度。现在,有的工程使用未经镀锌的冷拔丝网;有的虽经镀锌,但镀锌工艺不能保证足够的厚度;有的钢丝网架 生产工艺是先镀锌后焊接;有的工程钢丝网间连接采用火烧丝绑扎的方法。这些都可能降低钢丝网的耐久性。
(三)饰面层自重加大后,保温层受剪变形增大,可能出现水平裂缝,从而影响耐久性。这完全可以通过适当提高聚苯板密度、设置角钢托架承担自重等构造措施来解决。
(四)饰面砖如果强烈阻挡水蒸气渗透,在寒冷地区冬季,冷凝水可能积聚在面砖内侧并发生冻胀,削弱饰面砖与基面的粘结强度。虽然对饰面砖有吸水率和抗冻性的要求,对瓷砖粘结剂有抗冻融的检测项目,这仍让人放心不下。
但这不是在外保温系统上贴饰面砖的特有问题,直接在结构墙体上贴砖也如此。也就是说外墙的面层应该“透气不渗水 ”。
要解决复合墙体透气的问题,需要满足两个条件:其一是饰面层的水蒸气湿流密度要超过某个指标;其二是由里到外各层的水蒸气渗透阻最好能逐步降低。而这方面的研究工作似乎还开展的不多。
如果有几种饰面砖可供选择,挑选其中的水蒸气渗透阻值较低的面砖是有利的。在设计时也可以加宽砖缝,用不透水但透气良好的材料勾缝,可以缓减这方面的矛盾。
(五)在饰面砖与瓷砖粘结剂界面上因温差引起的剪力有可能削弱瓷砖粘结强度。
众 所周知,不同材料的热胀系数不一样,在结合在一起的两种材料界面上,足够大的温差可能在界面上造成较大的剪应力。在面砖饰面外保温系统中,增强网外的界面 有两个:防护砂浆与瓷砖粘结剂;瓷砖粘结剂与饰面砖。前一个界面两侧的材料都是水泥基砂浆,线胀系数差异很小,因此此界面上剪应力不大。陶瓷面砖是烧结制 品,线胀系数比水泥砂浆低得多,而外墙面的昼夜温差很大,如北京地区的全年的极端温差就更可怕,由此造成的剪应力相当大。
上述问题是在外墙面上粘贴饰面砖的共同问题。可以采取的措施有:选用材料时优选线胀系数差异小的组合;设计较宽的砖缝,并用断裂伸长率较大的材料填充砖缝;瓷砖粘结剂应有较大的变形能力。
综上所述,对于“外墙外保温系统能否做面砖饰面”的问题,我觉得:
(1) 就北京市场上现有的三种主要外墙外保温做法来说,外保温系统与结构墙体的连结安全性都是有足够的技术保证的,达到0.4MPa 瓷砖拉拔强度的要求也应该是有把握的,防止自重引起水平裂缝有可靠措施,从抵抗自重、风压等外荷载的角度看,在外墙外保温系统上做面砖饰面是可行的。
(2) 鉴于建筑物外墙外保温系统所处的环境比较严酷,况且对造成瓷砖饰面日久脱落的原因的研究,日前还不够系统、透彻,在外保温建筑(特别是高层建筑)上采用饰 面砖做法应该慎重对待。要充分考虑系统的耐久性因素,慎重选择材料生产厂和施工单位,并严格监控材料进场复验和对施工的全过程管理。