外墻保溫薄層原位修繕加固系統(tǒng)材料性能研究

劉盈，楊生鳳，周麗娟，楊雨奕

（1.中國建筑科學研究院有限公司，北京 100013；2.中國建筑技術集團有限公司，北京 100013；3.上海天補材料科技有限公司，上海 200331；4.建研院檢測中心有限公司，北京 100013）

0 引言

目前國內許多城市已逐步邁入存量房時代，其中部分既有建筑圍護系統(tǒng)服役期已經達到設計使用年限的60%～80%，建筑外墻在自然環(huán)境或人為破壞等作用下，隨著服役年齡延長功能不斷退化，外墻板開裂、脫落，邊角裂縫，滲水滲流，門窗滲漏水，保溫板、墻磚掉落等多種問題頻出[1]，由此造成房屋的安全性降低，影響人們的日常生活，甚至危及民眾的人身安全，需要對老舊房屋外墻實施修繕處理。

既有建筑的外墻系統(tǒng)的更新修復是當前的研究熱點，針對外墻開裂、滲漏、空鼓和大面積脫落等問題的整治與修復，國內已經形成了部分的成果[2-4]。主要做法是對系統(tǒng)整體或局部進行鏟除后置換，以新建標準進行選材、設計和施工。這種做法多以臨時性、應急性維修為主[2]，存在擾民、不環(huán)保、工序復雜、修復周期長的缺點，不僅易導致不少外墻修復后再次出現(xiàn)開裂、空鼓等質量問題，甚至在更新過程中可能會發(fā)生消防、墜落等安全事故。目前市場上迫切需要一種“安全、快速、環(huán)保、不擾民、經濟合理”的外墻更新系統(tǒng)解決方案。

1 外墻保溫薄層原位修繕加固系統(tǒng)

相對于破壞性的修復工藝，本文聚焦于薄層原位修繕加固技術，此技術是指不鏟除或極少量鏟除原系統(tǒng)，對損壞的部位采取加釘錨固、注漿措施，對立面采用專用復合材料覆蓋飾面翻新、總施工厚度不大于3 mm的一種修復技術。根據(jù)飾面類型可分為非透明（涂料飾面）原位修復系統(tǒng)（如表1、圖1所示）和瓷磚飾面透明原位修復系統(tǒng)。根據(jù)瓷磚飾面表面平整度瓷磚飾面原位修復系統(tǒng)還可分成透明膠原位修復系統(tǒng)（如表2所示）及透明網膠原位修復系統(tǒng)（如表3所示）。

表1 非透明（涂料飾面）原位修復系統(tǒng)基本構造層

表2 透明膠原位修復系統(tǒng)基本構造層

表3 透明網膠原位修復系統(tǒng)基本構造層

外墻保溫薄層原位修復技術在日本已經歷了30年以上的工程驗證，主要用于外墻的局部修復，可大幅延長保溫系統(tǒng)安全使用壽命。該技術在國內目前尚處于初期應用階段，與日本相比，我國的建筑圍護結構節(jié)能情況更為復雜，采用的外保溫系統(tǒng)多樣，由于各氣候區(qū)環(huán)境特征各有特點，與日本也不盡相同，比如上海市多雨且溫差較大，導致常用外墻外保溫系統(tǒng)及外墻缺陷形式與國外也有較大差異[5]。因此，需要結合本地氣候及外墻圍護結構實際，開展采用薄層原位修復系統(tǒng)及材料的典型外墻外保溫系統(tǒng)的修復安全性論證研究，為薄層修復技術的推廣應用提供技術支撐，提高建筑外墻使用壽命。

基于此開展了相關研究，主要內容包括對薄層原位修復技術用材料的耐老化性等關鍵性能進行測試，對薄層原位修復系統(tǒng)的固定銷承載力及系統(tǒng)耐候性進行驗證分析，并在此基礎上開展工程應用示范。

2 薄層原位修復系統(tǒng)關鍵組成材料及系統(tǒng)性能研究

對外墻外保溫非透明（涂料飾面）原位修復系統(tǒng)、透明網膠（面磚飾面）原位修復系統(tǒng)、透明膠（面磚飾面）原位修復系統(tǒng)的關鍵材料的技術性能進行測試。

2.1 固定銷

固定銷在外墻保溫系統(tǒng)中起到抵抗負風壓和熱應力的作用，避免建筑物外墻保溫系統(tǒng)因長期經受物理應力和施工不確定因素的影響造成大面積脫落。薄層原位修復專用固定銷主要包括空心固定銷、實心固定銷。圖2為在實驗室對固定銷進行材性檢測，固定銷由生產廠家到實驗室安裝。

固定銷（實心、空心）的抗拉承載力標準值（有注漿、無注漿）、抗剪力依據(jù)JG/T 366—2012《外墻保溫用錨栓》、GB/T 6400—2007《金屬材料線材和鉚釘剪切試驗方法》進行性能測試，固定銷的性能均符合DG/TJ 08—2310—2019《外墻外保溫系統(tǒng)修復技術標準》的規(guī)定（見表4）。

表4 固定銷的技術性能

2.2 注漿膠

在進行修復時，應根據(jù)空鼓情況及外墻外保溫類型，可采用釘錨注漿和釘錨植筋等方法增強固定銷與墻面拉拔力。釘錨注漿是指采用無塵無擾動鉆孔工具在需加固的墻面鉆孔，安裝空心的專用固定銷，再將注膠漿低壓注入空心固定銷中，多用于無機砂漿類外墻外保溫系統(tǒng)修復。釘錨植筋是將注膠漿直接注入孔內，再安裝實心專用固定銷，多用于板材類外保溫系統(tǒng)的修復。

圖3為在實驗室對注漿膠進行材性檢測。注漿膠的粘結強度（標準狀態(tài)、濕基面）、黏度依據(jù)JG/T 157—2009《建筑外墻用膩子》、GB/T 2794—2013《膠黏劑黏度的測定 單圓筒旋轉黏度計法》進行測試，在進行粘結強度（濕基面）測試時，成型前24 h、成型后24 h均將使用的基材放在相對濕度90%環(huán)境中進行養(yǎng)護。測試結果如表5所示，注漿膠的性能符合DG/TJ08-2310—2019的要求。

表5 注漿膠的技術性能

2.3 改性聚合物注漿料

當外墻砂漿表層空鼓率超過30%以上，深層空鼓率超過50%時，為減少空鼓率可通過鉆孔注漿，將改性聚合物注漿料直接注入孔中，用于提高空鼓部位粘結力。其中Ⅱ型改性聚合物注漿料適用于點框式粘貼外保溫系統(tǒng)注漿，Ⅰ型改性聚合物注漿料適用于其他外保溫系統(tǒng)注漿。

圖4為在實驗室對改性聚合物注漿料（Ⅰ、Ⅱ型）進行材性檢測，結果如表6所示，改性聚合物注漿料的性能符合DG/TJ08—2310—2019的要求。

表6 改性聚合物注漿料的技術性能

2.4 薄層原位修復系統(tǒng)

涂料飾面氈膠復合層是由抗裂氈、氈膠經施工復合而成的防水、抗裂系統(tǒng)，其中，抗裂氈是一種具有抗裂作用的氈網，氈膠是由特殊改性有機材料制成的膏狀復合材料。

面磚飾面透明網膠復合層由透明界面劑、柔韌抗裂網、透明網膠經施工復合而成的防水、抗裂系統(tǒng)，當瓷磚表面凹凸不平，透明網膠復合層中的柔韌抗裂網無法鋪平影響性能時，可采用透明膠復合層。

針對薄層原位修復復合層進行性能測試（如圖5所示），結果如表7所示，復合層的性能符合DG/TJ 08—2310—2019的要求。

表7 薄層原位修復復合層的技術性能

3 薄層原位修復系統(tǒng)耐候性研究

根據(jù)JG/T 429—2014《外墻外保溫系統(tǒng)耐候性試驗方法》對外墻外保溫修復系統(tǒng)進行耐候性試驗，前后對比如圖6所示，結果如表8所示。

表8 薄層原位修復系統(tǒng)的耐候性

同時，針對涂料飾面氈膠復合層系統(tǒng)進行了缺陷模擬設計，如圖7所示，模擬50%空鼓缺陷，對薄層原位修復系統(tǒng)的耐候性進行模擬驗證，經過80次熱雨循環(huán)、5次熱冷循環(huán)和25次凍融循環(huán)后，測得系統(tǒng)的復合層拉伸粘結強度為0.7 MPa，無起泡、剝落和裂紋等現(xiàn)象。對灌漿部位進行切割后觀察灌漿飽滿情況發(fā)現(xiàn)：空鼓深度大于1 cm時，灌漿材料主要起填充作用，改善表層無機保溫砂漿的受力狀況?？展纳疃刃∮? cm時，灌漿材料與基層墻體和無機保溫砂漿兩面均有粘結。在保留下來的灌漿材料與基層墻體、無機保溫砂漿粘結部位的面積大小約為80 mm×80 mm，測得拉伸粘結強度為0.11 MPa，破壞處位于無機保溫砂漿。

4 結語

基于以上研究，在確保薄層原位修復系統(tǒng)性能的基礎上，配以修復構造安全性設計、施工流程和關鍵技術的質量控制要點及驗收要點，薄層原位修復技術已經在江浙滬及周邊的多個地區(qū)得到應用。由于修繕復合層使用壽命是一般涂料壽命的3～5倍，不銹鋼固定銷理論上和主體結構同壽命，采用高抗拉強度、高抗?jié)B的復合層與高抗拉承載力的固定銷組成的加固系統(tǒng)，修繕部位安全可靠，使用壽命長。經過工程實踐表明，與傳統(tǒng)的鏟除修復工藝相比，該工藝具有能夠保留原墻面、施工垃圾少、操作施工噪聲低及修繕效果安全可靠等優(yōu)點。