外墻外保溫層脫落和火災(zāi)原因剖析與防治對(duì)策

周學(xué)軍， 馬文斐， 王興博， 咸國(guó)棟， 李慧敏

(山東建筑大學(xué) 土木工程學(xué)院， 山東 濟(jì)南 250101)

我國(guó)是能源消耗大國(guó)，能源消耗量、二氧化碳等溫室氣體排放量高居世界第一。同時(shí)中國(guó)對(duì)海外能源的依賴程度達(dá)到了50%以上。在能源如此短缺的情況下，我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)卻在持續(xù)高速發(fā)展，造成的環(huán)境污染與生態(tài)破壞日益嚴(yán)重。“節(jié)能減排”已成為我國(guó)基本國(guó)策，節(jié)能型建筑的需求也越來(lái)越大[1,2]。全面實(shí)施居住建筑節(jié)能75%的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，使得外墻保溫層厚度大幅度增加。隨之而來(lái)的是越來(lái)越多的工程問(wèn)題。主要表現(xiàn)在外墻外保溫系統(tǒng)與建筑不同壽命、開(kāi)裂脫落與火災(zāi)事故頻發(fā)等方面。

外墻外保溫技術(shù)起源于20世紀(jì)40年代的歐洲，并于60年代開(kāi)始在歐洲流行。隨后，美國(guó)從歐洲引入外墻外保溫技術(shù)，并根據(jù)本土氣候條件和建筑特點(diǎn)進(jìn)行了相應(yīng)改進(jìn)和發(fā)展。經(jīng)過(guò)多年的試驗(yàn)研究和立法工作，外墻外保溫技術(shù)在歐美國(guó)家逐漸走向成熟和完善[3,4]。

我國(guó)外墻外保溫技術(shù)的應(yīng)用起步較晚。自1998年1月1日頒布實(shí)施《中華人民共和國(guó)節(jié)約能源法》并明確提出“節(jié)能是國(guó)家發(fā)展經(jīng)濟(jì)的一項(xiàng)長(zhǎng)遠(yuǎn)戰(zhàn)略方針”起，便加大了外墻外保溫技術(shù)的研發(fā)與應(yīng)用力度，并自主研發(fā)了多種外墻外保溫系統(tǒng)。我國(guó)建筑節(jié)能要求新設(shè)計(jì)的采暖居住建筑能耗水平在1980―1981年當(dāng)?shù)赝ㄓ迷O(shè)計(jì)能耗水平的基礎(chǔ)上節(jié)約65%，分三階段實(shí)現(xiàn)，按每階段在上一階段的基礎(chǔ)上提高能效30%為一個(gè)階段，第一步以節(jié)能30%為標(biāo)準(zhǔn)；第二步以節(jié)能50%為標(biāo)準(zhǔn)；第三步以節(jié)能65%為標(biāo)準(zhǔn)。2015年DB11/687—2015《公共建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》開(kāi)始實(shí)施，標(biāo)志著我國(guó)居住建筑節(jié)能“三步走”戰(zhàn)略的圓滿完成[5]。從2015年至今，北京、天津、山東、河北、新疆等地區(qū)已經(jīng)開(kāi)始實(shí)行第四步節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)，即在65%的基礎(chǔ)上再節(jié)能30%，達(dá)到75%節(jié)能效果。

隨著我國(guó)建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的不斷提高，我國(guó)的建筑節(jié)能水平已與歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家持平。我國(guó)的外墻外保溫技術(shù)也基本與發(fā)達(dá)國(guó)家同步，并逐步形成了一套完整的外墻外保溫技術(shù)體系[6]。

1 外墻外保溫系統(tǒng)的種類及構(gòu)造

目前國(guó)內(nèi)工程實(shí)踐應(yīng)用中外墻外保溫系統(tǒng)可大致分為三類：一是外墻外保溫薄抹灰系統(tǒng)；二是外墻保溫結(jié)構(gòu)一體化系統(tǒng)，若保溫層剛度較大，可以作為澆筑混凝土的外模板；三是保溫裝飾板外墻外保溫系統(tǒng)。其中，出現(xiàn)保溫層剝落和火災(zāi)的主要是第一類。

1.1 外墻外保溫薄抹灰系統(tǒng)

(1)外貼保溫板薄抹灰外墻外保溫系統(tǒng)

外貼保溫板薄抹灰外墻外保溫系統(tǒng)主要有模塑聚苯板(EPS)薄抹灰外墻外保溫系統(tǒng)、擠塑聚苯板(XPS)薄抹灰外墻外保溫系統(tǒng)、硬泡聚氨酯板(PUR)薄抹灰外墻外保溫系統(tǒng)等。用膠粘劑與錨栓用以粘為主、以錨為輔的方式將保溫板固定在基層墻體上，保溫板表面鋪設(shè)耐堿玻纖網(wǎng)增強(qiáng)抹面層和飾面層，起到抗裂的作用。具體構(gòu)造如圖1所示。

圖1 外貼保溫板薄抹灰外墻外保溫系統(tǒng)構(gòu)造

(2)金屬網(wǎng)巖棉復(fù)合板外墻外保溫系統(tǒng)

利用以粘為主、以錨為輔的方式把巖棉復(fù)合板固定在建筑外墻基層墻體上，在復(fù)合板外側(cè)安裝凹凸型金屬網(wǎng)片，并用錨栓錨固。隨后依次進(jìn)行保溫漿料層與抹面膠漿層的施工。其中抹面膠漿分二次施工，第一遍均勻涂抹在保溫板表面后立即將耐堿玻纖網(wǎng)壓入抹面膠漿，待膠漿干至不粘手后再涂抹第二層。最后進(jìn)行飾面層的施工。具體構(gòu)造如圖2所示。

圖2 金屬網(wǎng)巖棉復(fù)合板外墻外保溫系統(tǒng)構(gòu)造

巖棉復(fù)合板按芯材的不同分為以巖棉條為芯材的A型與以巖棉條和有機(jī)保溫材料復(fù)合而成的保溫板為芯材的AB型。其基本構(gòu)造示分別見(jiàn)圖3，4。

圖3 巖棉復(fù)合板(A型)

圖4 巖棉復(fù)合板(AB型)

(3)膠粉聚苯顆粒保溫漿料外墻外保溫系統(tǒng)

該系統(tǒng)由界面層、保溫層、抹面層和飾面層構(gòu)成。施工時(shí)，將界面砂漿與膠粉聚苯顆粒保溫漿料在施工現(xiàn)場(chǎng)拌合均勻后涂抹在基層墻體上，再涂抹抹面膠漿，抹面膠漿中壓入耐堿玻纖網(wǎng)提高其抗裂性能，最后涂抹飾面層。具體構(gòu)造如圖5所示。

圖5 膠粉聚苯顆粒保溫漿料外墻外保溫系統(tǒng)構(gòu)造

(4)現(xiàn)場(chǎng)噴涂硬泡聚氨酯外墻外保溫系統(tǒng)

現(xiàn)場(chǎng)在基層墻體表面涂抹防潮底漆并噴涂硬泡聚氨酯保溫層，涂抹界面砂漿和膠粉聚苯顆粒保溫漿料找平層，表面做鋪設(shè)玻纖網(wǎng)增強(qiáng)抗裂性能的抹面膠漿并涂飾面涂層。具體構(gòu)造如圖6所示。

圖6 現(xiàn)場(chǎng)噴涂聚氨酯外墻外保溫系統(tǒng)構(gòu)造

1.2 外墻保溫結(jié)構(gòu)一體化系統(tǒng)

(1)金屬網(wǎng)巖棉復(fù)合板現(xiàn)澆混凝土保溫系統(tǒng)

巖棉復(fù)合板置于外模板內(nèi)側(cè)，用凹凸型金屬網(wǎng)片與專用連接件將保溫板與現(xiàn)澆混凝土連接為一體。在外側(cè)涂抹找平層、中間壓入耐堿玻纖網(wǎng)的抹面層及飾面層所形成的復(fù)合保溫系統(tǒng)。其中的專用連接件是連接巖棉復(fù)合板與現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)的專用工程塑料固定件。具體構(gòu)造如圖7所示。

圖7 金屬網(wǎng)巖棉復(fù)合板現(xiàn)澆混凝土保溫系統(tǒng)構(gòu)造

(2)EPS板現(xiàn)澆混凝土外墻外保溫系統(tǒng)

該系統(tǒng)以現(xiàn)澆混凝土外墻作為基層墻體，作為保溫層的EPS板在與基層墻體接觸的內(nèi)表面開(kāi)有齒槽，且內(nèi)外表面均涂有界面砂漿。施工時(shí)，用輔助固定件將EPS板固定在外模板內(nèi)測(cè)，澆灌混凝土，將墻體、EPS板和錨栓結(jié)合在一起。最后涂抹滿鋪玻纖網(wǎng)的抹面膠漿與飾面層。具體構(gòu)造如圖8所示。

圖8 模塑聚苯板現(xiàn)澆混凝土外墻外保溫系統(tǒng)構(gòu)造

(3)EPS鋼絲網(wǎng)架板現(xiàn)澆混凝土外墻外保溫系統(tǒng)

該系統(tǒng)以現(xiàn)澆混凝土外墻作為基層墻體，以EPS鋼絲網(wǎng)架板為保溫層。EPS板由輔助固定件固定在外模板內(nèi)側(cè)后澆筑混凝土，混凝土中埋有大量鋼腹絲，由此將鋼絲網(wǎng)架板與混凝土墻體結(jié)合為一體。鋼絲網(wǎng)架板表面涂抹摻外加劑的水泥砂漿厚抹面層，最外側(cè)做飾面層。具體構(gòu)造如圖9所示。

圖9 EPS鋼絲網(wǎng)架板現(xiàn)澆混凝土外墻外保溫系統(tǒng)構(gòu)造

1.3 保溫裝飾板外墻外保溫系統(tǒng)

保溫裝飾板由裝飾面板、保溫層和連接件組成。其中保溫層與裝飾面板粘結(jié)，連接件固定在裝飾面板上。用粘結(jié)砂漿和輔助固定件將保溫裝飾板采用以粘為主、粘錨結(jié)合的方式將保溫裝飾板固定在基層墻體上，然后采用保溫材料填封板縫，最外側(cè)刷硅酮密封膠或柔性勾縫膩?zhàn)幼鳛槊芊獠牧?。具體構(gòu)造見(jiàn)如10所示。

圖10 保溫裝飾板外墻外保溫系統(tǒng)構(gòu)造

2 外墻外保溫層剝落的原因

2.1 材料原因

(1)粘結(jié)砂漿的原因

在外墻外保溫系統(tǒng)中，基層墻體和保溫層的連接是否可靠，主要取決于粘結(jié)砂漿。因此粘結(jié)砂漿的粘結(jié)強(qiáng)度、施工和易性、抗凍性、收縮性和保水性等性能是影響保溫層粘結(jié)性能的關(guān)鍵因素。如因?yàn)榕浔炔缓线m、攪拌不均勻等原因?qū)е抡辰Y(jié)砂漿強(qiáng)度不夠、和易性差，會(huì)在很大程度上影響工程質(zhì)量。

(2)保溫材料的原因

目前建筑外墻常用的保溫材料主要有有機(jī)類的模塑聚苯乙烯(EPS)、擠塑聚苯乙烯(XPS)、聚氨酯(PUR)、酚醛(PF)等和無(wú)機(jī)類的巖棉、泡沫玻璃、泡沫陶瓷、泡沫混凝土等[7]。

1)模塑聚苯乙烯：EPS具有表觀密度小、質(zhì)量輕、導(dǎo)熱系數(shù)小而且穩(wěn)定、吸水率低、容易加工、價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)，是目前應(yīng)用最廣的保溫材料[8]。

2)擠塑聚苯乙烯：XPS與EPS相比，密度更大、強(qiáng)度更高、導(dǎo)熱系數(shù)更小、吸水率低，但其尺寸穩(wěn)定性不如EPS板，粘結(jié)性能較差，導(dǎo)熱系數(shù)也會(huì)隨時(shí)間增大。一些XPS板外墻外保溫工程照搬EPS板做法，造成了開(kāi)裂、脫落、失火等嚴(yán)重問(wèn)題。

3)聚氨酯：PUR導(dǎo)熱系數(shù)很小，是單一有機(jī)保溫材料中保溫性能最好的。PUR復(fù)合板薄抹灰外保溫工程出現(xiàn)開(kāi)裂、起鼓的原因主要是聚氨酯復(fù)合板尺寸穩(wěn)定性差、變形應(yīng)力大，厚度方向上的變形不均勻引起的面層平整度差異和面層應(yīng)力不勻會(huì)加重開(kāi)裂等問(wèn)題。

4)酚醛：PF具有導(dǎo)熱系數(shù)低、難燃、低煙、耐高溫等諸多優(yōu)點(diǎn)。但PF板因?yàn)榉肿咏Y(jié)構(gòu)的原因，自重較大，存在大量粉狀物，且有脆性大、易降解、粉化程度高、尺寸穩(wěn)定性低、抗拉強(qiáng)度低、吸水率高等問(wèn)題，如果不對(duì)PF板構(gòu)造進(jìn)行改進(jìn)而照搬EPS板系統(tǒng)的做法，最容易出現(xiàn)工程質(zhì)量事故[9]。

5)巖棉：巖棉是一種性能良好的A級(jí)不燃無(wú)機(jī)保溫材料，是最早實(shí)際應(yīng)用于外墻的無(wú)機(jī)保溫材料之一。巖棉板主要由橫向分布的纖維絲組成，一旦遇水，就會(huì)吸水分層，變形嚴(yán)重，導(dǎo)熱系數(shù)急劇增大甚至失去保溫隔熱效果；纖維絲之間連通著空氣，易在熱脹冷縮和負(fù)風(fēng)壓作用下蓬松發(fā)鼓，在劣質(zhì)巖棉板上體現(xiàn)得更為明顯[10]。

2.2 構(gòu)造原因

(1)基層墻體的原因

外墻外保溫系統(tǒng)施工前對(duì)基層墻體的表面平整程度和強(qiáng)度有一定要求。如果基層墻體表面平整度不滿足要求，會(huì)影響界面層與基層墻體的結(jié)合；如果基層墻體強(qiáng)度不滿足要求，則可能降低錨栓的錨固力。由此對(duì)外墻外保溫系統(tǒng)的使用耐久性產(chǎn)生嚴(yán)重影響。

(2)連接方式的原因

保溫層的連接方式是確保外保溫系統(tǒng)使用年限的重要因素。從已建成的外墻外保溫系統(tǒng)可以看出，因?yàn)檫B接方式不正確、粘結(jié)面積不達(dá)標(biāo)和錨栓抗拔力不足等原因而導(dǎo)致的外墻外保溫脫落事件居多。

(3)系統(tǒng)自重的原因

當(dāng)外飾面層使用面磚飾面時(shí)，因面磚及抹面層自重過(guò)大，使得基層與面層之間產(chǎn)生較大的剪應(yīng)力，當(dāng)剪應(yīng)力大小大于粘結(jié)漿料的粘結(jié)強(qiáng)度時(shí)，面磚易脫落，造成危險(xiǎn)。面磚脫落事故多發(fā)生于山墻部位，主要原因是山墻部位門窗等構(gòu)件少，粘貼外墻飾面磚面積大，面層自重大，更易脫落。

2.3 施工原因

(1)施工質(zhì)量的原因

施工質(zhì)量問(wèn)題包括粘結(jié)面積不夠、虛粘、干掛網(wǎng)等質(zhì)量問(wèn)題。粘結(jié)面積不夠是指基層墻體與保溫板之間的粘結(jié)面積未達(dá)到基本粘結(jié)面積要求；虛粘是因?yàn)檎辰Y(jié)方式不正確，整個(gè)板面不同時(shí)向基層墻體靠攏，安裝就位后就會(huì)出現(xiàn)板面局部回彈，從而造成虛粘、空鼓的現(xiàn)象；干掛網(wǎng)格布是指用膨脹螺栓把耐堿網(wǎng)格布固定住，長(zhǎng)期使用會(huì)造成外層抗裂砂漿脫落，造成外保溫系統(tǒng)開(kāi)裂。

(2)界面層處理不當(dāng)?shù)脑?/p>

基層墻體與保溫層之間的界面層是保證二者之間的粘結(jié)砂漿發(fā)揮正常的粘結(jié)強(qiáng)度的關(guān)鍵。界面劑具有粘結(jié)強(qiáng)度高、不開(kāi)裂、可塑性高、滲透力高、保水性高、施工快捷等特點(diǎn)，適用于各種基層墻面，能夠雙向滲透粘結(jié)、大大提高各界面的粘結(jié)強(qiáng)度、減小界面兩側(cè)不同材料之間的變形速率差。但實(shí)際工程中，由于界面劑涂抹不到位或未涂抹而造成的事故不在少數(shù)。

(3)施工人員職業(yè)素養(yǎng)的原因

現(xiàn)實(shí)中，施工人員普遍文化程度、受教育程度不高，易出現(xiàn)缺乏職業(yè)素養(yǎng)、對(duì)待本職工作不認(rèn)真的現(xiàn)象。比如，不按工法要求進(jìn)行施工，在涂抹粘結(jié)砂漿時(shí)達(dá)不到要求的粘結(jié)面積、安裝膨脹螺栓時(shí)直接將螺母砸入孔洞中而非用扳手沿順時(shí)針?lè)较驍Q入等等。如不及時(shí)加以監(jiān)管，可能造成非常嚴(yán)重的后果。

2.4 施工管理原因

施工管理是整個(gè)施工過(guò)程中至關(guān)重要的部分。施工管理人員應(yīng)對(duì)整個(gè)工程進(jìn)行全面的了解以及掌握，從施工單位接受施工任務(wù)直至工程竣工驗(yàn)收，每個(gè)重要步驟都需要定期檢查以及簽字蓋章。如監(jiān)管不力，對(duì)本應(yīng)該認(rèn)真對(duì)待的檢查工作草率從事，可能會(huì)造成嚴(yán)重的工程質(zhì)量安全問(wèn)題。因此，施工管理是保障外保溫系統(tǒng)工程質(zhì)量安全的重要因素。

2.5 自然因素

(1)溫度應(yīng)力的影響

由于建筑外墻常年直接受到季節(jié)交替、溫濕度變化的影響，材料的熱脹冷縮現(xiàn)象較為明顯，嚴(yán)重時(shí)導(dǎo)致保溫層外層抹灰開(kāi)裂甚至脫落。如果外飾面為自重較大的磚飾面，脫落造成的后果將更加嚴(yán)重。此外，當(dāng)建筑外墻已經(jīng)存在由于溫度效應(yīng)或施工誤差造成的裂縫，室外冷空氣與室內(nèi)熱空氣通過(guò)裂縫形成對(duì)流，形成室內(nèi)結(jié)露甚至結(jié)冰。冰在外保溫系統(tǒng)夾層中融化，成為保溫層脫落的一大誘因。此現(xiàn)象在北方寒冷地區(qū)較為明顯[11]。

(2)風(fēng)荷載的影響

當(dāng)未受干擾的氣流吹向建筑物時(shí)，會(huì)在建筑物的立面、屋頂及山墻等部位產(chǎn)生壓力或吸力。在建筑中，完全封閉的外保溫系統(tǒng)是不存在的，總會(huì)存在不同原因產(chǎn)生的不同程度的裂縫，這使得外保溫系統(tǒng)中的內(nèi)部壓力受外部風(fēng)荷載影響。其中建筑外墻迎風(fēng)面受正風(fēng)壓影響，山墻及背風(fēng)面受負(fù)風(fēng)壓即風(fēng)吸力作用。風(fēng)吸力作用下外墻保溫層與基層墻體分離，當(dāng)風(fēng)吸力大于保溫板與基層墻體之間的粘結(jié)力時(shí)，二者之間產(chǎn)生空腔，導(dǎo)致許多外墻外保溫系統(tǒng)在使用較短的一段時(shí)間后就遭到破壞而開(kāi)裂[12]。

(3)水的影響

保溫材料的氣密性越好，其導(dǎo)熱系數(shù)越容易滿足要求。但氣密性好帶來(lái)的問(wèn)題是保溫層與基層墻體之間的水蒸氣冷凝水難以排出，并隨著時(shí)間的推移逐年增加，導(dǎo)致保溫材料失去其保溫效果、粘結(jié)漿料失去其粘結(jié)性能，最終保溫層受到破壞而脫落[13]。

3 外墻外保溫層剝落的防治對(duì)策

3.1 材料方面

(1)提高粘結(jié)砂漿的強(qiáng)度和變形能力

提高粘結(jié)砂漿的材料強(qiáng)度可以提高外墻外保溫工程的安全性、耐久性。柔韌性是粘結(jié)砂漿一個(gè)非常重要的指標(biāo)，砂漿柔韌性最大的影響因素是聚灰比(改性水泥砂漿中聚合物與水泥的質(zhì)量比)[13]。普通水泥砂漿不含聚合物，柔韌性小，當(dāng)基層墻體發(fā)生形變時(shí)，粘結(jié)砂漿不能發(fā)生同樣的形變，往往發(fā)生空鼓和脫落等現(xiàn)象。在普通粘結(jié)砂漿中添加適量聚合物可以有效地提高粘結(jié)強(qiáng)度。此外，可以通過(guò)延長(zhǎng)養(yǎng)護(hù)時(shí)間和改變養(yǎng)護(hù)方式增強(qiáng)粘結(jié)砂漿的各項(xiàng)性能。相對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)的方式，采用干濕交替養(yǎng)護(hù)方式對(duì)提高砂漿的強(qiáng)度更有效。

(2)選擇合適的保溫材料

由于保溫材料種類和性能不同，應(yīng)視不同保溫材料采取針對(duì)性的構(gòu)造措施。

1)當(dāng)采用擠塑聚苯板作為保溫材料時(shí)，首先要選擇合理的外保溫系統(tǒng)構(gòu)造，采用膠粉聚苯顆粒貼砌XPS保溫板外墻外保溫構(gòu)造可以有效減小擠塑聚苯板的熱應(yīng)力變形?？梢赃m當(dāng)縮小XPS板的尺寸，因?yàn)閄PS板較硬，板材尺寸過(guò)大易產(chǎn)生虛貼。實(shí)踐表明，采用450 mm×600 mm的尺寸便于粘貼。此外，在XPS板外側(cè)用膠粉聚苯顆粒貼砌漿料作為找平層，可以提高XPS外保溫系統(tǒng)的耐候性，膠粉聚苯顆粒貼砌漿料找平層越厚，耐候性越佳。膠粉聚苯顆粒貼砌漿料還能夠作為過(guò)渡層避免XPS板與抗裂砂漿直接接觸，降低相鄰材料的變形速率差，減小由于變形速率差產(chǎn)生的剪應(yīng)力。膠粉聚苯顆粒貼砌漿料還具有優(yōu)異的吸濕性能，可以吸收因?yàn)閄PS板透氣性差或結(jié)露形成的水蒸氣和冷凝水，保證外保溫工程的安全性和穩(wěn)定性。

2)當(dāng)采用聚氨酯板外保溫薄抹灰做法時(shí)，采用柔性較好的膠粉聚苯顆粒漿料過(guò)渡層做法或玻化微珠保溫砂漿過(guò)渡層做法能夠有效預(yù)防外保溫系統(tǒng)的開(kāi)裂、起鼓和脫落。

3)當(dāng)采用酚醛作為保溫材料時(shí)，應(yīng)設(shè)置熱應(yīng)力阻斷層和水分散構(gòu)造層。選用膠粉聚苯顆粒漿料，能夠有效緩解PF板的熱應(yīng)力變化和吸收PF板透氣性差或結(jié)露產(chǎn)生的水蒸氣冷凝水。還應(yīng)在抗裂底涂層之上設(shè)置一道高分子彈性底涂層，提高保溫系統(tǒng)的防水透氣功能，從而提高耐候性、耐凍融性能。由于PF板本身存在的缺陷，薄抹灰做法通常采用的“點(diǎn)框粘”輔助錨栓的連接方式不足以滿足PF板外保溫工程的質(zhì)量安全要求，應(yīng)采用“滿粘”與“分倉(cāng)貼砌”相結(jié)合的連接方式。

4)當(dāng)采用巖棉板作為保溫材料時(shí)，應(yīng)采用合理有效的固定措施。巖棉自重較大且強(qiáng)度較低，僅靠膠粘劑難以固定。對(duì)巖棉的固定主要靠錨栓，錨栓的數(shù)量和錨固強(qiáng)度必須滿足抗風(fēng)荷載的要求。由于錨栓只能確保錨固錨栓大小的區(qū)域，所以應(yīng)在巖棉板外加設(shè)鋼增強(qiáng)網(wǎng)，將錨固力均衡分散在表面。鋼網(wǎng)與巖棉板之間設(shè)置墊盤，避免鋼網(wǎng)緊貼在保溫板上而不能與找平過(guò)渡層材料(膠粉聚苯顆粒漿料)之間形成良好的握裹力[11]。通過(guò)改進(jìn)巖棉板可以更直接地提高板材的強(qiáng)度與各項(xiàng)性能。巖棉由橫向纖維組成，因此豎向強(qiáng)度很低。將巖棉切割為豎向條帶，用特殊工藝固定在板體表面，板體沿長(zhǎng)度方向四個(gè)表面涂抹鋪設(shè)耐堿網(wǎng)格布的無(wú)機(jī)保溫漿料，可以增強(qiáng)其豎直方向抗拉強(qiáng)度。由此生產(chǎn)的增強(qiáng)豎絲巖棉板既能用粘貼錨固構(gòu)造也可采用貼砌構(gòu)造。

3.2 構(gòu)造方面

(1)提高基層墻體平整度和強(qiáng)度

基層墻體按清水墻標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行結(jié)構(gòu)施工，表面需抹灰找平，平整度與垂直度達(dá)到國(guó)家相應(yīng)驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)?；鶎訅γ嫔系奈畚铩⒂蜐n等應(yīng)徹底鏟除。同時(shí)，提高基層墻體的強(qiáng)度，以增強(qiáng)錨栓的抗拔力。

(2)明確連接方式和構(gòu)造要求

目前，外墻外保溫系統(tǒng)中的連接方式主要分為以粘為主和以錨為主的連接。采用以粘為主的連接方式時(shí)，應(yīng)根據(jù)粘結(jié)漿料與墻體之間的實(shí)際拉伸粘結(jié)強(qiáng)度，計(jì)算確定施工方案的粘結(jié)面積率，粘結(jié)面積率應(yīng)處于50%～80%之間。并且應(yīng)結(jié)合錨栓增強(qiáng)連接強(qiáng)度，錨栓應(yīng)均勻布置，墻面陰陽(yáng)角等特殊部位的錨栓數(shù)量可適當(dāng)增加。采用以錨為主的連接方式時(shí)，應(yīng)按照相關(guān)規(guī)范規(guī)定在基層墻體表面進(jìn)行錨栓的現(xiàn)場(chǎng)抗拉承載力試驗(yàn)，并根據(jù)計(jì)算最終確定錨栓數(shù)量。

(3)盡量減輕外墻外保溫系統(tǒng)自重

外保溫系統(tǒng)中，質(zhì)量大的材料離基層墻體越遠(yuǎn)，材料自重產(chǎn)生的拉力就會(huì)越大。如粘貼面磚系統(tǒng)自重過(guò)大，必須增強(qiáng)連接構(gòu)造強(qiáng)度。目前來(lái)看，增強(qiáng)連接構(gòu)造最有效的方式是在抗裂抹面層中鋪設(shè)增強(qiáng)網(wǎng)。增強(qiáng)網(wǎng)選用鍍鋅四角鋼絲網(wǎng)，其中鍍鋅層為鋼絲網(wǎng)提供了顯著的防腐蝕保護(hù)作用。保溫層施工完成后，抹抗裂砂漿，將四角網(wǎng)鋪設(shè)在抗裂砂漿中并用塑料錨栓將四角網(wǎng)與結(jié)構(gòu)固定。能夠有效地兼顧抗裂性能與系統(tǒng)抗拉強(qiáng)度的提升。飾面磚在施工前，必須先將表面清洗干凈，并提前用清水隔夜浸泡、晾干后方可進(jìn)行施工。如面磚未被水浸透，由于面磚吸水性很強(qiáng)，會(huì)吸收粘結(jié)漿料中的水分，影響粘結(jié)性能；如面磚浸泡后未晾干，面磚易產(chǎn)生浮動(dòng)，造成空鼓。在面磚粘貼過(guò)程中，應(yīng)盡量做到一次成活，過(guò)多的糾偏挪動(dòng)也會(huì)造成面磚空鼓。

3.3 施工方面

(1)嚴(yán)格執(zhí)行施工工法

粘結(jié)強(qiáng)度隨著粘結(jié)面積的增加而增大。如采用滿粘法打造無(wú)空腔結(jié)構(gòu)，既可以提高粘結(jié)強(qiáng)度也可以抵御一定的負(fù)風(fēng)壓影響。常用的方法還包括點(diǎn)框法(圖11)、條粘法(圖12)[14]。耐堿玻纖網(wǎng)格布避免采用干掛，應(yīng)采用濕掛方式。具體做法是先在保溫層外側(cè)涂抹一層抹面膠漿，將網(wǎng)格布平鋪，壓入第一層抹面膠漿，待其在正確位置鋪設(shè)完畢后再涂抹第二層，以略見(jiàn)網(wǎng)格布為宜。

圖11 點(diǎn)框法

圖12 條粘法

(2)加強(qiáng)基層處理

整個(gè)基層墻表面要保持清潔，并達(dá)到規(guī)定的平整度。此外，為提高界面粘結(jié)強(qiáng)度、避免界面層兩側(cè)材料之間不相容，一定要涂抹界面劑并確保涂抹充分。

(3)提高施工人員素質(zhì)

在施工人員上崗前，必須先進(jìn)行專業(yè)培訓(xùn)和安全教育，堅(jiān)持科學(xué)管理和嚴(yán)格考核。

3.4 施工管理方面

施工管理人員應(yīng)當(dāng)做到對(duì)整個(gè)工程的每個(gè)步驟有深刻的了解和掌握。在外墻保溫施工開(kāi)始前，先確定之前的工序都已完成并驗(yàn)收合格。然后根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際條件制定出一套完整的施工計(jì)劃和預(yù)備措施，確保保溫材料、粘結(jié)材料、玻纖網(wǎng)格布、錨栓等材料到位，工法做好安全交底和技術(shù)交底，機(jī)械設(shè)備到位，施工方案通過(guò)審批同意，對(duì)施工人員做好相關(guān)專業(yè)培訓(xùn)，隨時(shí)準(zhǔn)備上崗。

在外墻外保溫施工過(guò)程中，管理人員應(yīng)認(rèn)真履行義務(wù)和職責(zé)，定期對(duì)工程現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行巡視與抽樣調(diào)查，對(duì)檢查不合格之處應(yīng)及時(shí)糾偏并做出合理的補(bǔ)救措施。

3.5 自然因素方面

(1)消除溫度應(yīng)力影響的措施

1)熱橋處理

減少熱橋是建筑節(jié)能的關(guān)鍵所在。因此在建筑設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)盡可能減少結(jié)構(gòu)性熱橋，不可避免時(shí)做斷開(kāi)處理，如外陽(yáng)臺(tái)，可將保溫層的連接方式由面、線式連接改為點(diǎn)式連接；系統(tǒng)性熱橋不可避免，但要做斷開(kāi)處理，如錨栓、金屬連接件等；幾何性熱橋如陰陽(yáng)角及屋頂女兒墻，內(nèi)外側(cè)及壓頂部位均要做保溫隔熱處理。

2)減小保溫材料與相鄰材料的變形速率差

在抗裂砂漿外側(cè)、保溫層內(nèi)側(cè)涂抹保溫砂漿，避免抗裂砂漿與保溫層直接接觸。減小因相鄰材料變形速率差過(guò)大而產(chǎn)生的剪應(yīng)力，從而避免了保溫層的開(kāi)裂乃至脫落。

(2)消除風(fēng)荷載影響的措施

實(shí)踐表明，盡量增加粘貼面積、采用無(wú)空腔構(gòu)造設(shè)計(jì)是抵御風(fēng)荷載對(duì)外墻外保溫系統(tǒng)破壞作用、消除風(fēng)振作用產(chǎn)生的材料疲勞損傷乃至抗裂、防火、防止外墻滲水的最佳選擇。具體做法如粘貼保溫層時(shí)用滿粘法、點(diǎn)框法或條粘法施工，由此增加保溫層的粘貼面積，避免出現(xiàn)風(fēng)吸力大于保溫層與基層墻體之間粘結(jié)強(qiáng)度的現(xiàn)象[12]。

(3)消除水影響的措施

為降低水的滲透以及保溫層和基層墻體之間水汽的影響，可采用高分子乳液彈性底層涂膜。該類防水涂層的孔洞遠(yuǎn)小于水滴的直徑，卻是水汽分子直徑的700倍[13]。既可以阻止外部的水滲透入保溫層，也可將夾層內(nèi)的水汽排出，極大地消除了水的影響。

4 外墻外保溫系統(tǒng)失火原因與防治對(duì)策

外墻外保溫系統(tǒng)火災(zāi)現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生，究其原因，一是保溫材料具有可燃性，二是防火構(gòu)造不合理或施工中不落實(shí)，三是缺乏防火保護(hù)措施。表1重點(diǎn)比對(duì)了常用無(wú)機(jī)保溫材料和有機(jī)保溫材料性能。外墻外保溫技術(shù)已經(jīng)在歐美發(fā)展了幾十年，使用技術(shù)已十分成熟，對(duì)系統(tǒng)防火性能的研究也已相當(dāng)充分。圖13給出了近年來(lái)德國(guó)外保溫協(xié)會(huì)所公示的各種外墻外保溫系統(tǒng)所占市場(chǎng)份額。同時(shí)期北京地區(qū)外墻外保溫材料所占份額如圖14。外保溫系統(tǒng)防火性能除了確保安全性外，外保溫系統(tǒng)整體構(gòu)造的防火性能是外保溫防火安全的關(guān)鍵。單從保溫材料入手，很難找到完美的防火措施，因此不必刻意追求燃燒性能高的同時(shí)保持優(yōu)秀保溫性能的材料，而應(yīng)把著力點(diǎn)放在提高構(gòu)造防火性能、增強(qiáng)防火構(gòu)造措施上。無(wú)空腔、防火隔斷和防火保護(hù)面層是外保溫系統(tǒng)構(gòu)造防火性能的三個(gè)關(guān)鍵要素[14]。

表1 常用保溫材料性能

圖13 德國(guó)市場(chǎng)外墻外保溫系統(tǒng)材料份額

圖14 北京地區(qū)外墻外保溫材料份額

目前國(guó)際通行的做法是：如果保溫材料防火性能好，對(duì)構(gòu)造措施的要求可以相對(duì)降低一些；如果保溫材料的防火性能差，就在構(gòu)造措施方面提高要求?？傮w來(lái)說(shuō)，材料措施與構(gòu)造措施兩方面措施是平衡的。基于這一理念，解決外保溫防火問(wèn)題的主要途徑應(yīng)該是采取提高防火構(gòu)造要求的措施。在選擇有較好防火性能保溫材料的前提下，綜合分析各種防火構(gòu)造做法，筆者認(rèn)為同時(shí)采用“封閉空腔、防火隔斷和防火保護(hù)層”的構(gòu)造做法[15]，是目前符合我國(guó)國(guó)情、行之有效的防火措施。同時(shí)，對(duì)不同高度的建筑采用不同的外保溫系統(tǒng)防火等級(jí)，從而采取不同的防火構(gòu)造。

(1)封閉空腔

外墻外保溫系統(tǒng)中空腔的存在會(huì)為保溫材料的燃燒和火勢(shì)的蔓延提供氧氣，會(huì)加速火災(zāi)的傳播和材料的燃燒速度，空腔越大、越連貫，對(duì)外保溫系統(tǒng)的防火越不利。因此，應(yīng)避免系統(tǒng)中有空腔存在。同時(shí)，合理的施工工藝和合格的施工質(zhì)量也是避免空腔存在的重要因素[16]。

(2)防火隔斷

防火隔斷措施包括保溫層中設(shè)置防火隔離帶、門窗洞口設(shè)置擋火梁、系統(tǒng)自身的防火分倉(cāng)等[17]。防火隔離帶是在外墻外保溫系統(tǒng)中水平或垂直設(shè)置的阻止火勢(shì)蔓延的帶狀防火構(gòu)造，其作用是阻止外墻外保溫系統(tǒng)內(nèi)的火災(zāi)范圍擴(kuò)散；擋火梁與防火隔離帶類似，是水平設(shè)置在門窗洞口上邊緣的帶狀防火構(gòu)造，其主要作用是阻止或降低火焰對(duì)系統(tǒng)內(nèi)可燃材料的作用。這就要求二者在火災(zāi)作用下首先保持自身狀態(tài)的穩(wěn)定，因此，巖棉、無(wú)機(jī)保溫漿料可以用作防火隔離帶。防火分倉(cāng)構(gòu)造是指在有機(jī)保溫材料四周用無(wú)機(jī)保溫漿料與其他材料分隔開(kāi)的一種防火構(gòu)造，分倉(cāng)縫必須具有一定寬度。

(3)防火保護(hù)層

防火保護(hù)層的存在能夠降低火災(zāi)中熱釋放速率峰值，抑制火焰?zhèn)鞑ィ岣呦到y(tǒng)防火性能。防火保護(hù)層包括抹面層和飾面層。抹面層以抹面膠漿為主，其厚度和質(zhì)量直接決定系統(tǒng)的防火能力；飾面層以飾面涂料和飾面磚為主，其厚度和自重不大于某一限值時(shí)可不考慮對(duì)系統(tǒng)防火能力的影響[18]。與此同時(shí)，防火保護(hù)層的材料、構(gòu)造和施工質(zhì)量也決定了一部分防火性能。試驗(yàn)室錐形量熱計(jì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明[19]：針對(duì)各種系統(tǒng)而言，當(dāng)防火保護(hù)層達(dá)到一定厚度時(shí)，系統(tǒng)不會(huì)被點(diǎn)燃。燃燒豎爐實(shí)驗(yàn)表明，保溫層的燃燒損傷程度隨著防火保溫層厚度的減小而增加。因此，外墻外保溫系統(tǒng)中保溫材料外防火保護(hù)層厚度越厚，系統(tǒng)的防火性能越好。

5 結(jié) 論

本文系統(tǒng)地總結(jié)了目前國(guó)內(nèi)外墻外保溫系統(tǒng)的種類，分析了工程實(shí)踐中存在的外墻外保溫系統(tǒng)剝落和產(chǎn)生火災(zāi)的原因，在此基礎(chǔ)上提出了相應(yīng)的防治對(duì)策。結(jié)果表明，提高外墻外保溫系統(tǒng)安全性可從以下方面著手：

(1)選擇合適的材料、加強(qiáng)構(gòu)造設(shè)計(jì)與結(jié)構(gòu)計(jì)算、提高施工質(zhì)量、加強(qiáng)施工管理和提高從業(yè)人員素質(zhì)是防止外墻外保溫系統(tǒng)整體剝落行之有效的措施；

(2)在選擇有較好防火性能保溫材料的前提下，綜合分析各種防火構(gòu)造做法，同時(shí)采用“封閉空腔、防火隔斷和防火保護(hù)層”的構(gòu)造做法，是目前符合我國(guó)國(guó)情、行之有效的防火措施。