外保温系统粘贴饰面砖安全问题
一、饰面砖工程专项设计
外墙外保温工程粘贴饰面砖应按《外墙饰面砖工程施工及验收规程》（JGJ126—2000）的规定进行专项设计。
施工图设计文件中对特殊部位，如外墙门窗洞口、凸窗四周、阳台、勒脚及与室外空气接触的楼地面、建筑物的抗震缝、变形缝等处，应提出相应的处理措施，并有节点详图。
1)外墙饰面砖工程专项设计的内容与要求：
①外墙饰面砖的品种、规格、颜色、图案和主要技术性能；
②找平层、结合层、粘结层、勾缝等所用材料的品种和技术性能；
③基体处理；
④外墙饰面砖的排列方式、分格和图案；
⑤外墙饰面砖粘贴的伸缩缝位置，接缝和凹凸处的墙面构造；
⑥墙面凹凸部位的防水、排水构造。
2)基体处理应符合下列规定：
①当基体的抗拉强度小于外墙饰面砖粘贴的粘结强度时，必须进行加固处理。加固后应对粘贴样板进行强度检测。
②对加气混凝土、轻质砌块和轻质墙板等基体，若采用外墙饰面砖，必须有可靠的粘结质量保证措施。否则，不宜采用外墙饰面砖饰面。
③对混凝土基体表面，应采用聚合物水泥砂浆或其他界面处理剂做结合层。
3)找平层材料的抗拉强度不应低于外墙饰面砖粘贴的粘结强度。
4)外墙饰面砖粘贴应设置伸缩缝。
竖直向伸缩缝可设在洞口两侧或与横墙、柱对应的部位；水平向伸缩缝可设在洞口上、下或与楼层对应处。伸缩缝的宽度可根据当地的实际经验确定。当采用预粘贴外墙饰面砖施工时，伸缩缝应设在预制墙板的接缝处。
5)伸缩缝应采用柔性防水材料嵌缝。
6）墙体变形缝两侧粘贴的外墙饰面砖，其间的缝宽不应小于变形缝的宽度
7)面砖接缝的宽度不应小于5mm，不得采用密缝。缝深不宜大于3mm，也可采用平缝。
8)墙面阴阳角处宜采用异型角砖。阳角处也可采用边缘加工成45°角的面砖对接。
9)对窗台、檐口、装饰线、雨篷、阳台和落水口等墙面凹凸部位，应采用防水和排水构
10)在水平阳角处，顶面排水坡度不应小于3%；应采用顶面面砖压立面面砖，立面最低一排面砖压底平面面砖等作法，并应设置滴水构造。 二、粘贴面砖外保温体系安全性分析
1)垂直于墙面的负风压负载。保温板类外保温体系抗拉强度最薄弱的环节是保温板与胶粘剂之间的界面，以膨胀聚苯板为例,相应标准规范要求其拉伸强度应≥0.1MPa,按胶浆粘贴面积50%计,系统实际拉伸强度应≥0.05Mpa。查GB50009-2001《建筑结构荷载规范》，上海地区100年一遇的基本风压为0.6KPa，重要高耸建筑调整系数取1.2，则Wo=0.6×1.2=0.72KPa。
若地面粗糙度按C类计算。墙面与墙角负风压可按下式计算。
Wk=1.5βgzμsμzWo
式中：1.5—为考虑高楼林立所产生的风压增大系数(穿堂风)
βgz—高度Z处的阵风系数
μs—风荷载体形系数：墙面为-1.0；墙角(阳角)为-1.8
μz—风压高度变化系数
2)外保温系统自重与材料界面抗剪切强度
EPS板薄抹灰类涂料饰面的外保温体系的自重一般在10kg/m2左右，它对系统材料界面抗剪切强度的影响通常可以忽略不计，故在欧标《砂浆面外墙外保温系统》(ETAG 004)及我国《膨胀聚苯板薄抹灰外墙外保温系统》(JG149-2003)中，对各材料及界面的抗剪切强度都不作规定。
如果面层粘贴面砖，则系统自重会增加至30-40kg/m2,有的甚至更高；再如岩棉板作为保温材料时，其自重是EPS板的10倍左右，这类体系的自重也可高达25kg/m2或以上。这两种由自重引起的剪切安全性问题，是必须考虑的。在德国，规定自重大于10kg/m2的系统必须在粘贴的同时附加锚栓(DIBt4/1990)。
由于面砖外保温系统面砖的重量是挂在外保温的最外层，糊锚栓应锚固在玻纤网格布增强层上，而不是锚固在保温板板面上。
由上图可知,系统面砖的重力Q与锚栓的拉力Z形成一个斜向的压力D，这个力由保温板通过粘胶传递至墙面，从而由墙体来承受面砖的自重，锚栓等于是为外保温体系提供了一个斜支撑的作用。而聚苯板粘胶与墙面之间的粘结力和摩擦力是D能传递至墙面的基础，如果没有粘胶的作用，锚栓就不可能形成一个完整的支撑作用。
饰面砖外保温系统通常采用还是粘钉结合(以粘结为主)的复合增强系统,虽然从理论上分析，饰面砖外墙外保温系统在使用过程中抵抗自重和风荷载是安全的。但只有当系统每种材料垂直于墙面的拉伸强度及每个不同材料界面上的拉伸粘结强度都超过风荷载和自重荷载,并有足够大的安全系数,系统安全性才能得到保证。下表外保温系统各材料界面的拉伸粘结强度技术要求。
由上表可知，连结最薄弱部位在聚苯板胶粘剂与聚苯板界面上。此界面上的粘结强度是0.05MPa，即50kN/m2克服100m高空最大负风压的安全系数在全国主要城市100m高层建筑的墙面部位风压安全系数在20.4～9.9，即使在阳角部位，风压安全系数也在9.9～5.5。
外饰面由涂料改为饰面砖，并没有增大风荷载，对饰面砖保温系统只要严格计算自重抗剪荷载，并采取相应安全措施，其安全性是可得到保证的。 三、外墙外保温工程面砖粘结界面强度耐久性，包括发生面砖饰面层大面积空鼓和局部脱落情况，起因：
贴饰面砖前基面处理不好，找平层材料（或面砖胶粘剂）与基体的粘结强度过低，造成面砖胶粘剂（加上找平材料）与饰面砖一起从基墙脱离或从墙上掉下；后者的主要原因是饰面砖与胶粘剂之间缺乏耐久的粘结强度，造成面砖掉下，但带着面砖背槽印迹的胶粘剂仍还留在墙上。
在外保温复合墙体内，保温板内常年温度变化很小，但保温板外侧存在三个不同材料相邻的界面：聚苯板与抹面砂浆界面─该界面热胀系数差异大，但由于聚苯板弹性模量极低，界面剪切应力很小；抹面砂浆与面砖胶粘剂界面─该界面热膨胀系数差异小，界面剪切应力也小；面砖胶粘剂与饰面砖界面─该界面热膨胀系数差异大、两种材料的弹性模量都不小，故界面剪切应力也大。
*在保持抗拉强度不变的前提下，胶粘剂的横向变形越大，弹性模量越低，其界面剪切应力就越小。因此，外墙外保温工程粘贴饰面砖选用柔性胶粘剂是必须的，并要求其横向变形最小值为1.5mm。
*同样在粘结剂弹性模量一定的情况下，饰面砖的弹性模量越大，剪切应力也越大，但不是线性关系。饰面砖尺寸对界面应力也有影响，尺寸越大，应力越大。
外保温系统粘贴面砖应严格执行《外墙饰面砖工程施工及验收规程》(JGJ126-2000)的要求。在材料方面，分别规定了对饰面砖的吸水率、冻融循环次数和背槽的要求；对找平材料的抗渗性、抗拉强度的要求；对粘结剂的类型和技术性能要求，以及对勾缝材料抗渗性能要求。
墙体底基处理、面砖的排列、伸缩缝位置和构造等提出明确要求，对底基界面处理、伸缩缝设置和嵌缝材料、接缝宽度、节点构造作了具体要求。
■对施工前材料复验、基面找平、粉刷结合层、勾缝作了规定，
■强调“施工前应作出样板，经建设、设计和监理等单位根据有关标准确认后方可施工”。还具体规定了饰面砖的粘贴工艺。
■饰面砖的粘结强度按《建筑工程饰面砖粘结强度检验标准》JGJ110进行检验
四、面砖粘结强度
1)实测饰面砖粘结强度分析，外保温工程粘贴面砖及饰面砖粘结强度应符合《建筑工程饰面砖粘结强度检验标准》(JGJ110)规定的0.4MPa。
规程规定：在建筑物外墙上饰面砖粘结强度应同时符合以下两项指标时可定为合格：①每组试样平均粘结强度不应小于0.4MPa；②每组可有一个试样的粘结强度小于0.4MPa，但不应小于0.3MPa。
■检测结果表明，金属钢丝网的墙强作用明显高于玻纤网，28d龄期的16个测试数据全部满足0.4MPa的拉伸粘结强度。同时，历经整个冬季的温湿度变化，测试值没有回缩。不同防锈工艺、成网方法和规格对饰面砖拉伸粘结强度的影响也不是很大。 五、增强网耐久性
增强网存在对饰面砖拉伸强度达标起到关键作用，为此增强网的耐久性就成了能否防止饰面砖日久脱落的关键问题。增强玻纤网易受碱的腐蚀，而它所处的水泥基砂浆却是碱环境，要防止玻纤网受碱腐蚀大幅度降低强度而影响其增强作用，应选择耐碱性能符合标准要求的玻纤网。未锈蚀钢丝网的增强作用显然更为突出，对它的防锈问题尤其需要高度重视。
JGJ144-2004技术规程对玻纤网耐碱性的试验方法和技术要求作了严格的规定：耐碱断裂强力保留值≥750N/50mm，耐碱断裂强力保留率≥50%。注意该规定值是不能满足面砖外保温系统抹面层增强作用。对粘贴饰面砖外保温系统要求耐碱玻纤网格布的ZrO2含量不应小于14.5％，且表面须经涂塑处理，玻纤网格布单位面积重量为160g/m2。
不同龄期聚合物水泥砂浆PH值
龄期（d） 新拌 28 910
PH值 12.2 11.5 外侧8
内侧10.5
注:抹面砂浆厚11mm,无外饰面
注：在厚抹面胶浆条件下，抹面水泥基胶浆的碱度随碳化进程是较为缓慢的。
玻纤网格布受拉时节点会发生滑移，而拉伸应变较大时，同样会引起抹面胶浆在早期就发生开裂。玻纤网格布的拉伸应变包括受拉早期的应变及断裂时的应变。可用伸长率分别在0.25%,0.5%,1.0%时的拉力；以及断裂时的拉力（抗断强度）、断裂应变表示。
质量好的玻纤网格布拉伸应变满足下列要求：
玻纤网格布拉伸应变与应力的关系
变形,% 拉伸应力,N/5cm
0.25 ≥150
0.50 ≥300
1.0 ≥600
断裂应变(≤3.5%) ≥1750
抹面胶浆开裂应变与网格布断裂应变应有一个相匹配问题，无水泥纯聚合物类抹面胶浆的开裂应变可高达2.38%，它与3.5%以下的断裂应变的玻纤网格布组合，其抗开裂性能的优异是明显的(水泥基抹面胶浆的开裂应变仅为0.4%－0.5%)。
试验采用镀锌钢丝后焊接网、先焊接后热镀锌网、热镀锌钢丝编织网和浸塑网等4种金属钢丝网，在不同环境实验条件中进行了耐锈蚀性能试验。
①干湿循环实验：将4种钢丝网大部分埋入抹在聚苯板的抹面胶浆里，部分留在胶浆外，先在室外放置110d（整个冬天），然后移入混凝土标养室进行干湿循环（2d浸入20℃水中，2d移放到相对湿度≥95%的试块架上，3d放置办公室干空气中），经过22个循环后，观察外露钢丝网的锈蚀情况。先焊接后热镀锌网与热镀锌丝编织网都仅见到锌层氧化而无铁的锈蚀；浸塑网有局部铁的锈蚀；镀锌丝后焊接则已普遍生锈。
②盐溶液浸泡试验：将同样的4种钢丝网浸泡在3%NaCl溶液里，73d后取出观察，情况同干湿循环试验相似。即镀锌丝后焊接网的焊点出现严重的锈蚀，并向四周蔓延；在浸塑网的切断口发现铁锈，因为塑料不能为铁提供像锌那样的阴极保护。先焊接后热渡锌网与热渡锌丝编织网未发现黄色铁锈。
③耐候性试验：将三种镀锌钢丝网进行置于耐候性试验箱中，即经80次热-雨循环和5次热-冷循环后，观察埋在聚合物水泥砂浆中钢丝网的锈蚀情况。镀锌丝后焊接网有普遍的锈蚀，弯折钢丝出现脆断；先焊接后热镀锌网绝大部位无锈蚀，极个别部位钢丝紧靠聚苯板（无砂浆保护层），发现局部黄锈；热镀锌丝编织网在制作试件时有几处（该部位无外饰面）几乎外露，表面只有不到1mm的水泥砂浆保护层，也可见并不严重的黄锈，拆除时发现锈迹没有蔓延，绝大部分钢丝完好如初，并经多次弯折仍有较好的韧性。
试验结论：钢丝网要有好的耐久性，应该选择先焊接后热镀锌的钢丝网或镀锌丝编织网，镀锌层的厚度必须超过一个最低值，即限值对焊接网是122g/m2，对编织网是45g/m2，在运输、施工中应尽量避免发现弯折，钢丝网的里外两面都应包裹一定厚度的砂浆保护层，此厚度宜不小于3mm。 六、控制聚苯板受剪变形
在外保温复合墙体上贴面砖的另一个特殊问题是聚苯板受剪变形。饰面砖外保温自重较大，在长期受到饰面砖、胶粘剂、抹面砂浆自重的作用下，聚苯板受剪变形可能使抹面砂浆产生水平裂缝，造成水/考试考试网一级建造师/的侵入从而影响饰面砖的耐久性。/考试考试网一级建造师/通常防治方法：
■尽可能不让系统聚苯板承受过大的自重，而设置水平伸缩缝或增设配套件。具体做法是隔一定高度（如每隔2~3层高）设置水平伸缩缝，缝中也可安装托架承担自重，但要注意托架和紧固件本身应该是防绣的，并尽量减少热桥影响。
■提高聚苯板的弹性模量以减小应变，具体做法是适当提高聚苯板密度。
七、砖及粘结砂浆等材料性能要求：
■为确保饰面砖外保温系统的安全性，饰面砖应采用轻质功能性面砖，重量不大于20kg/m2，单块面积不宜大于0.01m2。矿棉保温材料的外保温系统，面砖吸水率；
■面砖背面粘结层部位总孔体积Vp≥20mm3/g，其相应孔径分布中的最大孔半径rp＞0.2μm
(2×10－4mm)。
根据相关标准要求，面砖粘结砂浆的粘结强应≥0.5MPa，同时采用双面粘贴方法（Floating-Buttering方法），即要求在面砖和基墙底面上均抹上粘结砂浆。
■外保温系统贴面砖出现孔鼓与脱落也和面砖粘贴施工有关,若在面砖铺设之前，粘结砂浆涂抹在墙的时间过长造成的。由于在砂浆表面形成的结皮大大降低了砂浆的粘结能力，长时间的晾置无疑是造成今后面砖脱落原因之一，所以粘贴面砖时应由经/考试考试网一级建造师/过培训的工人来完成。在普通的天气条件下，粘贴面砖最好是在底层砂浆施工一个星期后进行。
面砖填缝剂应使用不易形成微细裂缝的低吸水率柔性填缝砂浆，其吸水量30min≤2.0g,240min≤5.0g；横向变形≥2.0mm。按德国DIN52617规范要求。
■无论填缝砂浆还是胶粘剂，都不允许含有较高含量的游离钙，以防止所谓“返碱”现象的出现。
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