某建筑外墻飾面磚檢測及改造修復(fù)實(shí)例分析

李慶偉 胡利強(qiáng)

(中冶建筑研究總院有限公司，北京 100088)

0 引言

我國有大量的高層建筑采用了外墻貼飾面磚的裝修方式，因其美觀大方、造價(jià)低廉等特點(diǎn)在20 世紀(jì)90年代應(yīng)用非常廣。但隨著時(shí)間的推移，由于施工缺陷、粘結(jié)材料老化、低溫結(jié)冰及濕熱循環(huán)等因素造成建筑外墻飾面磚開裂、脫落的現(xiàn)象，嚴(yán)重影響建筑物周圍行人及停放車輛的安全。據(jù)文獻(xiàn)［1］調(diào)研北京、上海、深圳等大城市128 棟不同年代的高層建筑外墻飾面磚脫落事故，其中飾面磚使用年數(shù)為10年及以上的有112 棟，占總數(shù)量的87.5%，表明使用10年以上的外墻飾面磚建筑物進(jìn)入了飾面磚脫落的事故高發(fā)期。因此外墻飾面磚開裂破損病態(tài)是目前我國既有建筑物的常見病，相關(guān)使用單位應(yīng)進(jìn)行定期的檢查，減少因外墻飾面磚脫落事故造成人員及財(cái)產(chǎn)的損失。本文通過對(duì)北京某高層建筑外墻飾面磚5年的跟蹤檢測，分析了飾面磚開裂脫落的原因，提出了修復(fù)建議，希望對(duì)類似工程的檢測鑒定和改造修復(fù)有借鑒作用。

1 工程概況

某大廈位于北京市西城區(qū)，建于1999年，總建筑面積為45 536 m2。大廈采用十字形平面，塔頂采用多面坡錐體形式，結(jié)構(gòu)分為Ⅰ，Ⅱ兩段。Ⅰ段采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土框架—剪力墻結(jié)構(gòu)，主體結(jié)構(gòu)為地下1 層，地上17 層，屋頂局部凸出3 層。Ⅱ段采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，地下、地上各3 層。大廈采用加氣混凝土砌塊填充墻，外貼瓷磚。目前大廈使用過程中外墻飾面磚出現(xiàn)局部空鼓開裂及脫落現(xiàn)象，尤其大廈15 層以上，空鼓開裂現(xiàn)象較為集中，室外樓梯的懸挑部分尤其嚴(yán)重。同時(shí)雨水通過裂縫滲透到房間內(nèi)造成多間房屋滲水，窗下墻紙脫落。脫落的瓷磚已造成數(shù)次砸壞大廈周圍停放車輛的事件。

2 跟蹤檢測情況概述

自2009年起，我們對(duì)大廈外墻飾面磚開裂進(jìn)行了跟蹤檢測。檢測點(diǎn)布置如圖1 所示。分別于2009年5月、2011年10月、2014年9月進(jìn)行了三次檢測工作。采用紅外熱像法對(duì)大廈進(jìn)行跟蹤檢測，由檢測結(jié)果可知自2009年至2014年，大廈外墻飾面磚空鼓區(qū)域及出現(xiàn)的裂縫顯著增加。

圖1 大廈檢測點(diǎn)平面布置圖

對(duì)比三次檢測結(jié)果發(fā)現(xiàn)，外墻飾面磚空鼓率由2009年的3%增加為現(xiàn)在的6.7%，如圖2 所示?？展默F(xiàn)象較為嚴(yán)重，局部區(qū)域開裂現(xiàn)象嚴(yán)重，裂縫有明顯延展的現(xiàn)象，說明大廈的外墻飾面磚開裂脫落趨向嚴(yán)重，需要盡快采取處理措施。

圖2 外墻飾面磚空鼓率變化趨勢(shì)

3 飾面磚空鼓開裂原因分析

由5年跟蹤檢測結(jié)果來看，大廈外墻飾面磚開裂脫落現(xiàn)象日益嚴(yán)重，如圖3 所示。分析其原因有多方面，包括施工缺陷、粘結(jié)材料老化、溫度影響及結(jié)冰作用等。

1)施工缺陷。

飾面磚施工時(shí)局部抹灰層太厚，影響砂漿等粘結(jié)劑的粘結(jié)強(qiáng)度從而導(dǎo)致空鼓，進(jìn)而造成瓷磚的開裂及脫落。找平層厚度不均勻造成在使用一定時(shí)間后，由于季節(jié)變化，找平層在溫度影響下多次膨脹收縮，使得周邊的瓷磚、結(jié)合層等被拉裂脫落，并伴有空鼓現(xiàn)象。

圖3 大廈外墻局部飾面磚脫落圖

2)粘結(jié)材料老化。

隨著時(shí)間的推移，瓷磚和砂漿等材料發(fā)生老化，導(dǎo)致瓷磚變脆，強(qiáng)度和韌性降低，在冷熱溫度交替作用下造成開裂，而雨水順著裂縫進(jìn)入到砂漿粘結(jié)層，使其粘結(jié)力變?nèi)鯊亩鴮?dǎo)致空鼓。試驗(yàn)研究及工程經(jīng)驗(yàn)［2］表明，用高分子材料做瓷磚粘結(jié)劑的飾面建成后若干年因材料老化會(huì)出現(xiàn)連片脫落的現(xiàn)象。

3)低溫及結(jié)冰作用。

冬季時(shí)雨水進(jìn)入到裂縫內(nèi)結(jié)冰，體積增加從而造成裂縫擴(kuò)大，進(jìn)而導(dǎo)致瓷磚脫落、開裂。較大的溫差造成了窗戶洞口周圍的裂縫增加，且多為45°斜向裂縫。

外墻飾面在太陽日曬積溫作用下，屋頂及女兒墻在溫度應(yīng)力作用下會(huì)推裂外飾層和瓷磚面層，這種損傷屬于難徹底閉合的累計(jì)損傷作用，可影響建筑物頂部數(shù)層。飾面貼磚在洞口邊緣處破壞表現(xiàn)為上部容易脫落，下部容易積水、滲水，并使得水進(jìn)入到墻體內(nèi)，裂縫容易從洞口下角部開裂向外延伸。

4 改造修復(fù)方案

從檢測結(jié)果來看，大廈外墻飾面磚開裂脫落日趨嚴(yán)重，局部外墻飾面磚有滲水、剝離及墜落現(xiàn)象。因地處中心市區(qū)，對(duì)過往行人及車輛存在較大安全隱患，因此需對(duì)外墻飾面磚進(jìn)行修復(fù)改造。

4.1 修復(fù)方案的選擇

目前針對(duì)大廈外墻的修復(fù)方案有多種，其中重新貼磚的方案不能從根本上解決問題，剔除的范圍不好確定，同時(shí)存在新粘貼的瓷磚與原瓷磚飾面有色差問題。而且隨著施工技術(shù)的發(fā)展，加氣外墻貼瓷磚的做法目前已經(jīng)很少應(yīng)用。該方案無法保證裂縫的完美處理，無法徹底解決墻面滲水的現(xiàn)象，因此本次修復(fù)排除掉重新貼磚的方案。其他可以采用的方案如下所述:

1)石材或玻璃幕墻。

石材擁有豐富的花色，在目前高層建筑外墻飾面中應(yīng)用非常廣泛。但石材本身重量很重，將會(huì)增加較多的結(jié)構(gòu)荷載。大廈竣工于1999年，當(dāng)時(shí)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)采用的規(guī)范已經(jīng)過了多次修訂，結(jié)構(gòu)安全度、地震作用和抗震構(gòu)造有較大幅度的提高與加強(qiáng)。荷載增加按現(xiàn)行規(guī)范校核有可能帶來需要整體結(jié)構(gòu)加固等問題。

2)粉刷涂料方案。

需要將所有的瓷磚敲掉，按照建筑設(shè)計(jì)的風(fēng)格重新粉刷涂料。該方案剔鑿工程量大，且隨著時(shí)間的推移，涂料會(huì)出現(xiàn)掉色或腐蝕等現(xiàn)象。

3)輕型金屬幕墻裝飾。

該方案為在原瓷磚飾面的外面增加一層輕型金屬幕墻飾面，如鋁塑板或鋁單板幕墻。輕型金屬幕墻美觀大方，且便于控制增加結(jié)構(gòu)荷載，減少飾面磚剔鑿量。輕型金屬板材幕墻作為現(xiàn)代建筑物的產(chǎn)物適合時(shí)代特色，適合大廈的風(fēng)格。

綜合以上三種方案，輕型金屬幕墻裝飾為最適合本大廈的外墻改造修復(fù)方案。

4.2 修復(fù)方案中的具體問題

1)嚴(yán)格控制結(jié)構(gòu)荷載增加。

由于該工程建于1999年，當(dāng)時(shí)設(shè)計(jì)采用的規(guī)范已經(jīng)過了多次修訂，抗震要求發(fā)生了較大變化。從結(jié)構(gòu)安全性看，它已經(jīng)不符合現(xiàn)行安全標(biāo)準(zhǔn)。要對(duì)此類建筑進(jìn)行改造，只有在基本不增加荷載的情況下進(jìn)行改造，使其仍符合原來的規(guī)范要求。

2)龍骨與原結(jié)構(gòu)的固定。

增加輕型金屬幕墻，需要在適當(dāng)位置設(shè)置龍骨與原結(jié)構(gòu)的固定點(diǎn)。根據(jù)龍骨布置間距要求，結(jié)合原結(jié)構(gòu)的梁柱墻構(gòu)件的位置，用化學(xué)錨栓固定預(yù)埋件，然后將龍骨固定在預(yù)埋件上。

3)原空鼓部分的剔鑿、找平等，裂縫處理。

先在大廈的立面檢查瓷磚空鼓開裂處，將空鼓部分的瓷磚飾面、找平層等剔除掉，對(duì)于出現(xiàn)裂縫的區(qū)域，對(duì)裂縫進(jìn)行封閉處理，抑制其進(jìn)一步發(fā)展，同時(shí)對(duì)墻體滲水起修復(fù)作用。

4)窗戶等細(xì)節(jié)處理。

對(duì)窗戶、洞口等細(xì)部進(jìn)行處理，使其過渡自然、流暢、和諧。

5 結(jié)語

本文通過對(duì)某建筑外墻飾面磚5年的跟蹤檢測，分析了飾面磚開裂脫落的原因，并提出了改造修復(fù)設(shè)計(jì)方案，主要得到以下結(jié)論:

1)高層建筑外墻飾面磚開裂破損病態(tài)是目前我國既有建筑物的常見病，相關(guān)使用單位應(yīng)定期對(duì)其進(jìn)行檢測，有效降低因飾面磚開裂脫落造成的風(fēng)險(xiǎn)。

2)外墻飾面磚開裂原因有多方面，包括施工缺陷、粘結(jié)材料老化、溫度影響及結(jié)冰作用等主要因素。

3)對(duì)外墻飾面磚開裂脫落嚴(yán)重的高層建筑，修復(fù)可采用輕型金屬幕墻方案，美觀大方且便于控制增加荷載，減少飾面磚剔鑿工程量。

［1］朱 斌，丁 力，胡家旺.基于現(xiàn)場綜合法檢測評(píng)估高層建筑外墻飾面磚完損狀況的研究［A］.2014年全國建工建材檢測實(shí)驗(yàn)室可持續(xù)發(fā)展高峰論壇論文集［C］.2014.

［2］陳 貴，王寶根.舊有建筑外墻飾面改造技術(shù)試驗(yàn)研究與實(shí)踐［J］.建筑技術(shù)，2002，33(9):65-67.