寒地建筑保溫裝飾一體板原真性修復(fù)研究

祖宇聰，張劍鋒，李建飛，張夢，趙運鐸

（1.黑龍江東方學(xué)院，黑龍江 哈爾濱 150001；2.哈爾濱工業(yè)大學(xué)，黑龍江 哈爾濱 150001）

保溫裝飾一體板作為裝配式建筑的重要構(gòu)件，因其具有裝飾、保溫、綠色節(jié)能等特點，近年來越來越受到關(guān)注。保溫裝飾一體板由粘結(jié)層、保溫裝飾成品板、錨固件、密封材料等組成，集保溫、裝飾、防火防水為一體，其特點是可以采用工廠化一體式生產(chǎn)，大面積快速安裝，省去了現(xiàn)場眾多工序和大量人力、物力、時間成本，在寒地城市備受青睞。但是，其作為一種新型材料，在工程實踐中也產(chǎn)生了一些問題[1]。

1 保溫裝飾一體板工程實踐問題分析

保溫裝飾一體板主要由裝飾面板和保溫材料組成，中間由膠粘劑粘接，在工程實踐中會產(chǎn)生部分一體板塌陷、翹角、龜裂和脫落現(xiàn)象（見圖1、圖2）。有時是局部的、偶發(fā)的，只需要簡單修補(bǔ)即可；有時是大面積的、連續(xù)的，這時就需要詳細(xì)分析原因，并找到切實可行的修補(bǔ)方案。

根據(jù)JG/T 287—2015《保溫裝飾板外墻外保溫系統(tǒng)材料》，保溫裝飾一體板發(fā)生問題原因有2 方面：一方面是板內(nèi)部材料性能不達(dá)標(biāo)；另一方面是施工工藝流程不科學(xué)[2]。這2方面互相關(guān)聯(lián)，互相影響，決定著施工質(zhì)量。

圖1 保溫裝飾一體板破損

圖2 保溫裝飾一體板脫落

1.1 保溫裝飾一體板性能不達(dá)標(biāo)

1.1.1 保溫裝飾一體板單位面積質(zhì)量不達(dá)標(biāo)

按照J(rèn)G/T 287—2015 要求，保溫裝飾一體板單位面積質(zhì)量不得大于30 kg/m2，超過這個數(shù)值會加重墻體負(fù)擔(dān)，進(jìn)而產(chǎn)生脫落風(fēng)險，同時一體板中面板質(zhì)量占據(jù)主要部分，在達(dá)到強(qiáng)度要求下，面板質(zhì)量越輕，成本越高，有些企業(yè)為了節(jié)約成本，面板單位面積質(zhì)量不達(dá)標(biāo)，隨著時間推移，導(dǎo)致保溫裝飾一體板脫落。

1.1.2 保溫裝飾一體板吸水量、水蒸氣透過性不達(dá)標(biāo)

一般來說，聚氨酯芯材的水蒸氣滲透性能高于面板。冬季時，室外溫度下降，建筑外墻保溫系統(tǒng)內(nèi)外存在較大溫差，溫度高的一側(cè)水蒸氣壓力較大，水蒸氣由高壓向低壓滲透，面板水蒸氣滲透較差，出現(xiàn)在面板和保溫芯材之間水蒸氣無法排出，產(chǎn)生結(jié)露現(xiàn)象，進(jìn)而因為凍脹作用產(chǎn)生張力，加劇保溫裝飾一體板損壞。尤其在寒地城市，冬季室內(nèi)外溫差較大，這種凍脹力會持續(xù)很久，而且作用力會越來越大，為了保證較好透氣和吸水性能，可以預(yù)留較寬膠條位置，以保證結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。

1.1.3 保溫芯材不達(dá)標(biāo)

保溫芯材是保溫裝飾一體板重要的組成構(gòu)建，其決定保溫性能。目前保溫裝飾一體板常用的芯材包括硬泡聚氨酯板（PU）、巖棉、模塑聚苯乙烯（EPS）、酚醛等。不同的建筑氣候分區(qū)，在施工時應(yīng)當(dāng)合理選擇不同材料，不同保溫芯材的導(dǎo)熱系數(shù)、表觀密度、燃燒等級性能見表1。

表1 不同保溫芯材主要性能

從表1 可以看出，有機(jī)類保溫材料（EPS、PU、酚醛）導(dǎo)熱系數(shù)小，保溫效果好，但防火性能差，易引發(fā)火災(zāi)。巖棉屬于A級不燃材料，比較安全。在寒地城市，導(dǎo)熱系數(shù)十分重要，一般導(dǎo)熱系數(shù)降低，機(jī)械強(qiáng)度也隨之降低，故要合理選擇。

1.2 施工工藝流程不科學(xué)

施工工藝出現(xiàn)問題，一方面是安裝之前，根據(jù)JG/T 287—2013 說明，多種材料有不同熟化時間，安裝之前未經(jīng)過全部固化反應(yīng)，隨著時間推移，寒地城市一年四季溫差大，材料之間熱脹冷縮較為嚴(yán)重，內(nèi)部發(fā)生應(yīng)力作用，彼此相互擠壓，進(jìn)而產(chǎn)生損壞[3]；另一方面是在安裝時，工人在操作時必須將專用粘合砂漿均勻涂布在保溫裝飾一體板背面，再將保溫裝飾一體板揉貼在墻體表面，調(diào)整好平整度和分隔縫的寬度，同時粘結(jié)砂漿應(yīng)隨用隨攪拌，已攪拌好粘接劑必須4 h 內(nèi)用完，同時采用點粘施工工藝，砂漿直徑為130～150 mm，粘接面積為保溫裝飾一體板面積的40%左右，如果小于規(guī)范要求，保溫裝飾一體板牢固性就大為降低，進(jìn)而產(chǎn)生龜裂、脫落等問題。

2 修復(fù)方法分析

2.1 傳統(tǒng)修復(fù)方式

保溫裝飾一體板一旦發(fā)生塌陷、翹角等問題，通常采用“打補(bǔ)丁”方式，采用小修小補(bǔ)的方式，將原先的一體板整體拿掉，重新安裝上新的保溫裝飾一體板，如果發(fā)生問題的板較多，就會出現(xiàn)多個“大補(bǔ)丁”，呈現(xiàn)出色彩不一的外立面現(xiàn)象，這樣既影響了建筑美觀，也影響了建筑實用性[4]，是一種治標(biāo)不治本的修復(fù)方式，發(fā)生問題的根本原因沒有得到解決，隨時有可能發(fā)生脫落的問題，引發(fā)建筑安全事故[5]。如果將有問題的板整體拆除，進(jìn)而重新安裝，這樣雖然能解決安全和美觀的問題，但是會花費大量的人力、物力和財力成本，同時施工工期會很長，施工修復(fù)成本過高。

2.2 原真性修復(fù)方式

原真性修復(fù)秉持著“修壞如舊”原則，采用整體修復(fù)方式，在修復(fù)過程中盡量保持建筑立面本身風(fēng)格和樣式，還要達(dá)到建筑安全和保溫的目的。筆者作為實際工程項目人員，參與了東北某高校保溫裝飾一體板修復(fù)過程，在前期現(xiàn)場勘查、破損原因分析、維修方案討論等都有參與，維修之后經(jīng)過一段時間檢驗，取得了較好效果。原真性修復(fù)在不破壞原先保溫裝飾一體板前提下，在其裝飾面板外層采用兩網(wǎng)三膠配以回擰式螺栓錨固，經(jīng)過計算單根螺栓負(fù)荷面積不大于0.18 m2，飾面采用仿石漆維修方案。修復(fù)方案主要包括2 道施工流程：即保溫裝飾一體板板的修復(fù)施工流程和仿石漆飾面施工流程[6]。具體施工流程如下：

2.2.1 保溫裝飾一體板修復(fù)施工工藝流程

保溫裝飾一體板雖然發(fā)生變形、開裂等現(xiàn)象，但聚氨脂材料的保溫功能并沒有損壞，因此對其修復(fù)主要是防止繼續(xù)發(fā)生碎裂和脫落，同時延續(xù)其保溫功能。

修復(fù)步驟為：保溫裝飾復(fù)合板外表面基層處理→批刮第1 道3～4 mm 抗裂找平砂漿（內(nèi)摻膠粘劑）→掛第1 道玻璃纖維網(wǎng)格布（300 g/m2）→錨固回擰式螺栓（6～7 套/m2）→批刮第2 道2～3 mm 抗裂找平砂漿（內(nèi)摻膠粘劑）→掛第2 道玻璃纖維網(wǎng)格布（160 g/m2）→批刮第3 道5～7 mm 抗裂找平砂漿（內(nèi)摻膠粘劑），見圖3（a）、（b）。

2.2.2 仿石漆飾面施工工藝流程

在保溫裝飾系統(tǒng)修復(fù)之后，采用噴涂仿石漆工藝恢復(fù)原建筑外墻的裝飾效果，達(dá)到“修壞如舊”目的。

修復(fù)步驟如下：第1 道膩子批刮找平→第2 道膩子批刮找平→膩子層打磨處理→涂刷抗堿封閉底漆→涂刷仿石漆中途涂料→彈線分格→噴涂仿石漆面料→噴涂防塵罩面漆，見圖3（c）。

圖3 保溫裝飾一體板修復(fù)施工

其中，每種施工工藝都包含了較多施工步驟，兩者相互配合。此方案為整體維修方案，建筑細(xì)部如門窗洞口、女兒墻等處也應(yīng)做同步處理（見圖4、圖5），由于施工流程和技術(shù)環(huán)節(jié)較多，有很多道程序需要詳細(xì)計算，以確保原真性修復(fù)的完整性和科學(xué)性。

圖4 外墻維修橫剖構(gòu)造

圖5 外墻維修女兒墻構(gòu)造

3 原真性修復(fù)中的關(guān)鍵點

3.1 施工流程

施工流程共分為2 道，第1 道為一體板修復(fù)施工，用兩網(wǎng)三膠模式相互覆蓋，使其和原先的一體板形成一個整體，根據(jù)纖維網(wǎng)格布特性（見表2），2 層玻纖網(wǎng)格布應(yīng)遵循由里到外先重后輕的原則，使其可以更好的掛在墻體之上，根據(jù)抗裂砂漿特性（見表3），3 層抗裂砂漿的厚度應(yīng)到遵循由內(nèi)到外先薄后厚的原則，這樣可以更好的保證墻面的平整性，在一膠一網(wǎng)之后將回擰式螺栓錨固在墻體上，同時要注意將螺栓牢牢訂進(jìn)去，否則會形成鼓包。 在施工中一是要保證抗裂砂漿的現(xiàn)場攪拌程度及5 min 以上的熟化時間，以保證其粘稠度和氣密性；二是要做好相關(guān)玻璃纖維網(wǎng)格布的搭接，尤其是在建筑的陰陽角和女兒墻等處，保證施工的完整性、規(guī)范性和安全性。

表2 玻璃纖維網(wǎng)格布的主要性能指標(biāo)

表3 抗裂找平砂漿的主要性能指標(biāo)

第2 道為仿石漆飾面施工，是原真性修復(fù)關(guān)鍵，目的在于力爭恢復(fù)建筑原貌。首先是2 道膩子找平和砂紙?zhí)幚恚员ＷC立面平整性和光滑性。接著涂刷抗堿封閉底漆和仿石漆中涂涂料，使建筑的外立面恢復(fù)原先基底顏色，中涂涂料的選取和噴涂是關(guān)鍵，一定要和原先的顏色相一致，然后用美紋紙進(jìn)行彈線分格，根據(jù)原先板的排列方式及縫隙大小，力爭和原先風(fēng)格相一致。在整體風(fēng)格一致的情況下，可以做適當(dāng)?shù)恼{(diào)整和更新，原先的一體板受到原先板材尺寸的限制，標(biāo)準(zhǔn)為600 mm×1200 mm，對于體量較大的建筑而言，相對于整個外立面分割過于密集，不夠美觀，重新進(jìn)行設(shè)計可以適當(dāng)做到分割大一些，凸顯建筑更加大氣，效果更佳（見圖6、圖7），最后噴涂仿石漆面漆和罩面漆，使外墻表面不因風(fēng)吹日曬而褪色。在施工過程中，一是要保證每層噴涂涂料留有足夠長時間和合適溫度，以保證涂料可以充分干燥，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，彼此不會相互影響。

圖6 維修前一體板排列樣式

圖7 維修后外立面裝飾樣式

3.2 施工材料

原真性修復(fù)過程中運用多種建筑材料，主要包括玻璃纖維網(wǎng)格布、抗裂砂漿、回擰式螺栓、膩子、涂料和美紋紙，此外，還有一些輔助材料，如噴槍、錘子、毛刷等。其中有幾點尤為關(guān)鍵：（1）玻璃纖維網(wǎng)格布的單位面積質(zhì)量由內(nèi)到外分別為300、160 g/m2，經(jīng)過反復(fù)實驗，如過重則容易脫落，如過輕則達(dá)不到安全效果；（2）回擰式螺栓的長度和帽檐的半徑，本建筑主體結(jié)構(gòu)為框架架構(gòu)，外立面大部分空間為砌塊，保溫裝飾一體板厚度為110 mm 左右，故選定螺栓長為150 mm 左右，使其能嵌入建筑主體結(jié)構(gòu)中，形成回拉力；（3）美紋紙的寬度和原先一體板之間縫隙寬度相一致，應(yīng)在12 mm 左右，保證外立面樣式的統(tǒng)一和協(xié)調(diào)。

3.3 施工技術(shù)指標(biāo)

施工中第1 道為一體板修復(fù)工程，加固技術(shù)是關(guān)鍵，回擰式螺栓是重要載體，其數(shù)量直接關(guān)系到原真性修復(fù)成敗，如過多則會產(chǎn)生釘包，影響建筑美觀和其他施工工序，如過少則無法起到加固作用，可能還會出現(xiàn)脫落及破損現(xiàn)象。此時，應(yīng)當(dāng)建立科學(xué)的數(shù)學(xué)模型，考慮到風(fēng)荷載和一體板的抗壓性等理化原理，確定合理數(shù)值[7]。

3.3.1 風(fēng)荷載數(shù)值計算

風(fēng)荷載取值應(yīng)根據(jù)GB 50009—2012《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)定》第8.1.1 條規(guī)定。其中，對于平坦或稍有起伏的地形，維護(hù)構(gòu)件風(fēng)壓系數(shù)βgz和風(fēng)壓高度變化系數(shù)μz應(yīng)根據(jù)地面粗糙程度按照表4 確定。地面粗糙程度分為A、B、C、D 四類：A 類指近海海面和海島；B 類指田野鄉(xiāng)村及房屋比較稀疏的鄉(xiāng)鎮(zhèn)；C類指有密集建筑群的城市市區(qū)；D 類只有密集建筑群且方案較高的城市市區(qū)[8]。本文根據(jù)實地情況選取C 類。

表4 維護(hù)構(gòu)件風(fēng)壓系數(shù)βgz 及風(fēng)壓高度變化系數(shù)μz

風(fēng)荷載局部體型系數(shù)μs1：計算圍護(hù)構(gòu)件局部風(fēng)壓體型系數(shù)μs1（吸力，受拉）按GB 50009—2012 第8.3.3 條確定局部風(fēng)壓體型系數(shù)（墻面）取1.0，局部風(fēng)壓體型系數(shù)（墻角）取1.40。

基本風(fēng)壓：參照全國各城市的雪壓風(fēng)壓和基本氣溫（選取哈爾濱市）。R=10 基本風(fēng)壓Wo：0.35 kN/m2（10年一遇）；R=50基本風(fēng)壓Wo：0.55 kN/m2（50年一遇），本文選取50年一遇的基本風(fēng)壓值。綜上所述，風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值計算結(jié)果見表5、表6。

表5 墻面處風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值

表6 墻角處風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值

3.3.2 錨栓數(shù)量計算

風(fēng)荷載設(shè)計值取標(biāo)準(zhǔn)的1.5 倍，但考慮到錨栓類別的選擇不當(dāng)、鉆孔直徑過大、錨固釘插入方法不對、老化等多種問題，安全系數(shù)取2。按照J(rèn)GT 366—2012《外墻保溫用錨栓》中第6.2 條規(guī)定，本墻體為普通混凝土基層墻體，其單個錨栓的抗拉承載力標(biāo)準(zhǔn)值應(yīng)不小于0.6 kN，分別計算墻面處及墻角處螺栓數(shù)量（見表7、表8）。

表7 墻面處錨栓數(shù)量計算結(jié)果

表8 墻角處錨栓數(shù)量計算結(jié)果

從表7、表8 可見，6～7 套/m2的螺栓即可滿足錨固要求。

施工中第2 道為仿石漆面施工，關(guān)鍵是仿石漆噴涂技術(shù)，使其均勻和無色差，達(dá)到原先效果。施工主材時，依據(jù)所需要的花紋樣式及大小使用多彩專用噴槍，口徑為Φ1.8～Φ3.0，并且一定要進(jìn)行充分的局部實驗，以確保顏色均勻，噴涂時一般分多次進(jìn)行涂裝，以防單次噴涂過多，產(chǎn)生流掛現(xiàn)象，多次噴涂之間留好足夠時間，使其干燥，噴涂走槍時，要使噴槍與被涂面成直角，與被涂面保持50～60 cm 距離，并且以均勻的速度進(jìn)行噴涂。在陰陽角和女兒墻施工時要做特別處理，并且一定要用擋板遮擋（見圖8），以防飛濺到其他墻面上，造成建筑外立面混亂[9]。

圖8 內(nèi)拐角及外拐角處噴涂順序及方法

4 原真性修復(fù)中的注意事項

原真性修復(fù)基本原則是以原有聚氨酯保溫裝飾一體板作為保溫層，新增的薄抹灰層、仿石漆噴涂層作為外墻裝飾面。該方案整體思路是在修復(fù)原有破損裝飾面的同時，兼顧保留原有保溫裝飾系統(tǒng)的保溫功能。

（1）方案中并沒有從根本上解決裝飾面板水蒸氣滲透性較差的問題，同時維修后抹灰層可能還增加了原表面的濕阻，即因為濕壓結(jié)露凍脹而產(chǎn)生的破壞應(yīng)用依然存在，雖然此作用力不是很大，而且回擰式螺栓已將其固定，但是加強(qiáng)濕透性調(diào)節(jié)措施應(yīng)該會使結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定。

（2）建筑中的女兒墻、外墻門窗洞口等節(jié)點是建筑設(shè)計和施工中容易忽略的地方，保溫一體板的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格為600 mm×1200 mm，但在門窗口及女兒墻等位置，其尺寸一定會有所變動，其本身和墻體的一體性就會出現(xiàn)問題，在修復(fù)過程中要單獨處理。在“三膠兩網(wǎng)”施工過程中應(yīng)注意其搭接面的完整性，螺栓密度應(yīng)該大于普通修復(fù)面，同時在仿石漆涂料噴涂時應(yīng)保證外立面風(fēng)格的統(tǒng)一性和完整性[10]。

5 結(jié)語

保溫裝飾一體板的原真性修復(fù)宗旨在于不僅保留其保溫功能和立面風(fēng)格樣式，還對建筑立面本身進(jìn)行加固處理，同時也一定程度上提高了保溫性。兩道施工工藝流程既相互獨立，又相互統(tǒng)一，同時一些關(guān)鍵材料構(gòu)件數(shù)量和質(zhì)量，必須根據(jù)相關(guān)規(guī)范建立數(shù)理模型，以保證施工安全性和經(jīng)濟(jì)性。隨著裝配式建筑普及和推廣，保溫裝飾一體板被越來越多使用，隨著時間的推移，問題可能會逐漸產(chǎn)生，原真性修復(fù)秉持著“修壞如舊”的理念，既能保證原先的保溫功能，還能恢復(fù)其外立面裝飾效果，具有一定的推廣性。