某物流倉庫屋面擠塑保溫板翹曲原因分析

肖 軍

(四川省建筑機械化工程公司, 四川成都 610051)

某物流倉庫屋面擠塑保溫板翹曲原因分析

肖 軍

(四川省建筑機械化工程公司, 四川成都 610051)

按照國家的“四節(jié)一環(huán)?！钡木G色建筑的要求，擠塑板(XPS)在工業(yè)與民用建筑中已經(jīng)被廣泛采用，主要用作建筑物的外墻、屋面保溫，效果較好。但是，在使用過程中，擠塑保溫板出現(xiàn)翹曲變形產(chǎn)生空鼓或材料本身出現(xiàn)斷裂，形成“熱橋短柱”現(xiàn)象，使得保溫隔熱的效果降低，甚至消失，不符合節(jié)能要求，違背了節(jié)能理念，同時也造成經(jīng)濟損失。文章主要針對絕熱使用擠塑聚苯乙烯泡沫保溫板在屋面工程中出現(xiàn)翹曲變形的原因進行分析。

擠塑板； 翹曲； 變形； 空鼓； 節(jié)能

1 工程概況

本工程項目位于四川省東部的一座城市，為某公司物流倉庫，內(nèi)存價值上億的物品，每年周轉(zhuǎn)物品價值高達數(shù)百億元。為保證所存物品品質(zhì)，室內(nèi)必須保持恒溫恒濕，屋面、外墻均采用擠塑保溫板進行保溫隔熱。倉庫設計為鋼筋混凝土柱，全鋼結(jié)構(gòu)屋面的單層排架結(jié)構(gòu)，倉庫長度為160 m，寬度為36 m，層高為12.3 m。結(jié)構(gòu)類別為三類，抗震設防烈度為6度。

屋面設計做法見圖1。

圖1 屋面保溫設計

2 保溫板翹曲的產(chǎn)生及現(xiàn)象

本工程屋面施工完成后(圖2)，隨著氣溫的不斷上升，整個屋面保溫板不同程度的出現(xiàn)翹曲變形的現(xiàn)象(圖3)。在經(jīng)歷兩個高溫季節(jié)后，翹曲變形趨于穩(wěn)定,大部分翹曲起拱高度在10～30 cm高，局部達到50 cm左右。

圖2 變形前

圖3 變形后

3 保溫板翹曲變形原因分析

針對本工程屋面保溫板翹曲變形的現(xiàn)象進行分析，有以下幾方面的影響因素：

(1)設計上未考慮保溫板的保護層及降溫措施，其上除覆蓋了1.5 mm厚外露型PVC防水材料外，基本上直接處于高溫環(huán)境中。

(2)工程所在地屬于夏熱冬冷地區(qū)，處于《民用建筑熱工設計規(guī)范》(GB50176)中劃分的區(qū)域之列。

(3)本工程的保溫板阻燃等級為B1級(難燃)，比常規(guī)的保溫板提高了一個等級。

考慮到設計、施工技術(shù)、材料、環(huán)境因素等方面的原因，本工程屋面保溫板翹曲變形是由多方面因素影響而形成的。

3.1 從力學方面進行分析

本工程屋面保溫板的上表面未設計保護層，直接裸露在外受太陽光的曝曬，處于高溫環(huán)境中，下表面與室內(nèi)溫度相差不大。在對現(xiàn)場進行實測綜合得出以下數(shù)據(jù)：室內(nèi)溫度37℃，屋面太陽直射的溫度54℃，保溫板上表面接觸溫度78℃(PVC材質(zhì)具有聚熱效果，保溫板與之接觸面溫度比太陽直接照射保溫板的溫度要高)。這樣就造成了保溫板上、下部位存在著較大的溫差，使其上、下部位的應變也就不同了。上部應變大，下部應變小，上、下部就形成了應力差。下部對上部形成了約束，材料自身剛度無法抵御這種應力，便產(chǎn)生了斷裂(圖4)。本工程保溫板的變形以長邊方向變形為主，短邊方向的變形與長邊方向相比較而言，可忽略不計。

圖4 力學分析圖

3.2 從設計方面進行分析

本工程屋面保溫隔熱層構(gòu)造設計為0.8 mm厚鍍鋁鋅壓型鋼板，肋高40 mm+60 mm厚XPS擠塑聚苯乙烯保溫板+1.5 mm厚PVC防水材料(外露型)。

從本工程屋面的構(gòu)造設計可以看出，本工程屋面構(gòu)造在設計時沒有考慮厚重的保護層及降溫措施，而是采用0.8 mm厚鍍鋁鋅壓型鋼板作為屋面的面層，隔熱效果就較差。即使再增加了60 mm厚XPS擠塑聚苯乙烯保溫隔熱材料，屋面熱惰性指標D<1.5(實際檢測計算)，圍護結(jié)構(gòu)熱穩(wěn)定性太差，就造成了屋面室內(nèi)表面溫度波動大。

當屋面保溫板出現(xiàn)翹曲變形現(xiàn)象后，為了從多方面查明其原因，我們及時將本工程屋面設計方案提交中國建筑西南設計研究院有限公司進行了咨詢，得到的權(quán)威答復是：此設計構(gòu)造在內(nèi)江、宜賓、達州、南充等夏季溫度較高(屋面外表面溫度可達60℃以上，通過實際測得溫度為80℃以上)的地區(qū)使用，由于溫度比較高，將會造成屋面保溫材料的變形、損壞等質(zhì)量問題。按照西南地區(qū)建筑標準設計通用圖集(西南J08 J107和西南J05 J103)的規(guī)定，在屋面保溫隔熱材料上應做保護層，以免保溫隔熱和防水材料因氣候變化而破壞。

3.3 從施工方面進行分析

從設計圖紙方面，本工程的保溫板是直接鋪設在鍍鋁鋅壓型鋼板上，鋼板表面呈波浪形，從施工方案的角度考慮采用“粘結(jié)法”固定保溫板，考慮到保溫板表面不平整，且鋼板表面設計又增加了一層PE膜，粘結(jié)劑與鋼板無法粘結(jié)牢固，“粘結(jié)法”不適用本工程施工。根據(jù)類似工程施工的經(jīng)驗，實際施工時采用錨栓連接進行固定的方案。具體操作為：本工程保溫板長1 800 mm、寬600 mm，施工時，采用沿著長邊方向在保溫板中間每500 mm設置一顆錨栓，每塊保溫板就按照中部的三顆錨栓進行固定。通過對施工完成的屋面的變形觀察，在有錨栓的部位屋面保溫板的變形較小，變形最大的部位在兩顆錨栓之間處。從而可以得出這樣的分析結(jié)論：錨栓可以約束保溫板的變形，雖然不能阻止最終變形，但可以使變形減小；還有錨栓數(shù)量設置偏少，間距偏大，布置方式不正確(如未按梅花形布置)對保溫板變形也產(chǎn)生了一定的影響。

3.4 從材料方面進行分析

本工程保溫板的翹曲變形，關(guān)鍵問題還在于材料本身，其他因素雖然有一定影響，但屬于外部因素，決定因素還是材料自身的優(yōu)劣。

在本工程屋面保溫板出現(xiàn)翹曲變形現(xiàn)象后，為了查明其原因，對屋面保溫板未進行處理，在翹曲變形趨于穩(wěn)定后，收集到了本工程屋面板翹曲變形整個過程的所有現(xiàn)象，找到以下方面的原因：

(1)從供貨單位提供的該產(chǎn)品相關(guān)資料看，供貨單位提供的質(zhì)量檢測報告中只有對材料的壓縮強度、導熱系數(shù)進行的檢測，未見該產(chǎn)品的型式檢驗報告。

(2)施工單位現(xiàn)場抽樣復測報告中也只對壓縮強度、導熱系數(shù)、燃燒性能、密度進行了檢測，其檢測的項目在檢測報告中其結(jié)果均為合格，但檢測項目均存在漏項。供貨單位、施工單位對材料檢測均不符合《絕熱擠塑聚苯乙烯泡沫塑料》(GB/T 10801.2-2002)相關(guān)規(guī)定。

針對這一質(zhì)量問題，為了進一步查明原因，幾方責任主體經(jīng)過研究決定將該批材料(施工剩余完整保存于庫房的材料)送四川一家權(quán)威檢測機構(gòu)對當年漏項的項目進行補檢，特別是針對(70℃,48 h)材料尺寸穩(wěn)定性的檢測，檢測結(jié)果見表1。

表1 檢測結(jié)果

從檢測單位提供的檢測報告中，可以看出是材料尺寸穩(wěn)定性出現(xiàn)了問題。絕熱采用擠塑聚苯乙烯泡沫板尺寸穩(wěn)定性是指有機類材料在生產(chǎn)成制品后，未反應的有機小分子繼續(xù)交聯(lián)生成大分子以及生產(chǎn)過程添加的溶劑揮發(fā)，引起的制品尺寸變化。這次送檢的樣品已經(jīng)在庫房放置了3 a，早已過了產(chǎn)品的“陳化”期，也就是產(chǎn)品尺寸已經(jīng)穩(wěn)定。嚴格意義上說，該樣品按標準規(guī)定的尺寸穩(wěn)定性試驗方法得出的數(shù)據(jù)，也不能說明本產(chǎn)品在特定溫度環(huán)境中變形翹曲現(xiàn)象的本質(zhì)，即使尺寸溫度穩(wěn)定性檢測合格，可能本產(chǎn)品不適合用于“裸露”的高溫環(huán)境中，使用時應該有降溫措施或者比較厚重的保護層抑制其變形。

3.5 從其他方面進行分析

在本工程施工前，施工單位提出在材料抽樣復檢時應做保溫板的尺寸穩(wěn)定性檢測，而檢測機構(gòu)按照經(jīng)驗卻未做該項檢測，更多的在對保溫板燃燒性能檢測方面的檢測。另外，本工程采用的保溫板燃燒等級為B1級產(chǎn)品，比常規(guī)的提高了一個等級，通過市場調(diào)研生產(chǎn)本產(chǎn)品能夠達到B1級的廠家在當時只有幾家，燃燒等級提高了，卻未考慮新增加材料成分對產(chǎn)品本身尺寸穩(wěn)定性影響，廠家也未做這項檢測，存在潛在的隱患。

4 結(jié)束語

本工程屋面保溫板出現(xiàn)的質(zhì)量問題不僅造成了較大的經(jīng)濟損失，同時，還有一定的社會不良影響。通過對本工程的原因進行查找及綜合分析總結(jié)，目的是：要求在設計、施工、供貨、監(jiān)理等各個環(huán)節(jié)都必須把好質(zhì)量關(guān)口，對于設計單位在滿足設計標準的同時，應該把環(huán)境因素考慮進去；對于材料供貨單位在研發(fā)產(chǎn)品時，對產(chǎn)品應進行全面檢測，檢測指標必須合格；對于監(jiān)理單位嚴把質(zhì)量監(jiān)督關(guān)口，不合格產(chǎn)品嚴禁用于工程上；對于施工單位必須嚴格按照施工工藝操作，檢查檢測和驗收，做到防患于未然，杜絕類似質(zhì)量問題的發(fā)生。

肖軍(1979～)，男，本科，工程師，從事施工技術(shù)管理工作。

TU712.4

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[定稿日期]2015-03-10