周曉瓊 呂 鋒 司國棟

(1.北京城建五建設集團有限公司，北京 100029; 2.北京工業(yè)大學材料科學與工程學院，北京 100124)

1 概述

能源的短缺和環(huán)境的污染是全球大多數(shù)國家所要解決和面對的挑戰(zhàn)，提高建筑圍護結構的保溫性能有效降低建筑能耗，有助于節(jié)能減排。頻繁發(fā)生的外墻保溫材料火災事件，外墻保溫的脫落直接影響到生命、財產安全。建筑外墻保溫系統(tǒng)不僅僅需要滿足保溫性能，還需要具備良好的防火效果和安全性，巖棉是一種A級不燃保溫材料，外墻外保溫用水泥巖棉復合板是在巖棉中加入憎水粘結劑和高性能防水劑，在巖棉表面復合玻璃纖維增強水泥。由于巖棉自身及系統(tǒng)的缺陷，巖棉外保溫事故頻發(fā)。本文根據(jù)GB 50009—2012建筑結構荷載規(guī)范和DB11/T 1081—2014巖棉外墻外保溫工程施工技術規(guī)程計算了需要保溫錨栓數(shù)量;從巖棉板選用，墻體與巖棉板的粘結，防水抗裂方面討論了杜絕巖棉外保溫脫落的措施。

2 外墻外保溫水泥巖棉復合板抗風壓計算

2.1 風荷載計算

外墻外保溫巖棉復合板一般采用錨固和粘結砂漿粘結，保溫的脫落直接影響到生命、財產安全，由于保溫板質量較輕，因此不用考慮地震產生的水平荷載。風的負壓使保溫產生的拉力是造成脫落的主要原因，計算荷載時只考慮負風壓產生的拉拔力。

2.1.1 水平風荷載標準值

根據(jù)GB 50009—2012建筑結構荷載規(guī)范，圍護結構風荷載的計算公式如下:

其中，ωk為風荷載標準值，kN/m2;βgz為高度 z處的陣風系數(shù);μsl為局部風壓體型系數(shù);μz為風壓高度變化系數(shù);ω0為基本風壓，kN/m2。

外墻外保溫巖棉復合板按不直接承受風壓，如果地面粗糙度C類，保溫板掛高 20 m，按表 8.6.1高度 z處的陣風系數(shù)βgz=1.99;封閉式矩形平面房屋的墻面按表8.3.3局部體型系數(shù)μsl= －1.4;按表8.2.1 風壓高度變化系數(shù) μz=0.74，按附錄 E，設計采用北京50年重現(xiàn)期基本風壓為ω0=0.45 kN/m2。作用在幕墻上的風荷載標準值:

2.1.2 水平風荷載設計值

由于保溫系統(tǒng)屬于建筑外圍護結構，參照GB 50009—2012建筑結構荷載規(guī)范的3.2.4和相關的幕墻規(guī)范風荷載分項系數(shù)取值為γQ=1.4，作用在幕墻上的風荷載設計值:

保溫板掛高20 m，ω =γQωk= －1.28 kN/m2;

保溫板掛高60 m，ω= －1.87 kN/m2;

保溫板掛高100 m，ω = －2.22 kN/m2。

2.2 保溫拉伸粘結強度驗算

巖棉板外墻外保溫系統(tǒng)設計時應按照GB 50009—2012的規(guī)定進行風荷載的計算。棉裸板垂直于表面的抗拉強度(平行纖維巖棉板)7.5 kPa ～ 15 kPa［1］，抗剝離強度沉降法 5 kPa，擺錘法10 kPa，三維法15 kPa［2］，豎絲巖棉增強板的芯材絲徑垂直于面呈豎向排列，其抗拉強度達到150 kPa，是橫巖棉板抗拉強度的10倍。聚合物水泥砂漿型膠粘劑的拉伸粘結強度，常溫常態(tài)不小于0.6 MPa，耐水不小于0.4 MPa，拉伸粘結強度(巖棉板)不小于7.5 kPa［3］。按照 JG/T 366—2012 外墻保溫用錨栓，普通混凝土基層墻體單個錨栓的抗拉承載力標準值取0.6 kN。系統(tǒng)的抗風荷載應按錨栓的抗拉承載力設計值作為計算依據(jù)，抗風壓安全系數(shù) K≥1.5［3］，不考慮巖棉板與基層墻體的粘結力［4］。

由上述風壓設計值以及保溫板分格尺寸(1 200 mm×600 mm)可以計算出單塊保溫板所受的風荷載的大小:

保溫板掛高20 m，F(xiàn)=a×b×W=1.2×0.6×(－1.28)=－0.92 kN;

保溫板掛高60 m，F(xiàn)= －1.34 kN;

保溫板掛高100 m，F(xiàn)= －1.59 kN。

單個錨栓在混凝土基材上抗拉承載力標準值0.6 kN［5］，單個錨栓在混凝土基材上抗拉承載力設計值0.39 kN。

基材為混凝土時，單塊保溫板所需要保溫錨栓數(shù)量:

保溫板掛高20 m，N=F/0.39=0.92/0.39=2.35 個;

保溫板掛高60 m，N=3.43個;

保溫板掛高100 m，N=4.07個。

按DB11/T 1081—2014巖棉外墻外保溫工程施工技術規(guī)程計算，建筑高度不大于24 m時，巖棉板與基層墻體的粘結面積率應不小于40%;建筑高度大于24 m時，巖棉板與基層墻體的粘結面積率應不小于60%。

錨栓數(shù)量應滿足下式的要求:

式中:N——單位面積錨栓數(shù)量，個/m2;

ω——相應高度處最大風荷載設計值，為風荷載標準值的1.5 倍，kN/m2;

γ——安全系數(shù)，γ =2;

F——單個錨栓現(xiàn)場抗拉承載力標準值與穿透力標準值中的較小值，kN。

N≥2 ×1.5 ×1.99 ×1.4 ×0.74 ×0.45/0.6=4.67 個/m2。

基材為混凝土時，1 200 mm×600 mm單塊保溫板所需要保溫錨栓數(shù)量:

保溫板掛高20 m，4.67 ×1.2 ×0.6=3.36 個;

保溫板掛高60 m，4.77個;

保溫板掛高100 m，5.81個。

按照《建筑結構荷載規(guī)范》計算比按DB11/T 1081—2014巖棉外墻外保溫工程施工技術規(guī)程計算需要保溫錨栓數(shù)量少，這是由于后者最大風荷載設計值為風荷載標準值的1.5倍，安全系數(shù)，γ =2，前者為1.4 和1.5。

3 外墻外保溫水泥巖棉復合板脫落控制

3.1 基層處理

外墻保溫施工準備需要考慮以下方面:原材料質量、施工圖紙與施工現(xiàn)場的適用性，根據(jù)其施工特點，施工環(huán)境溫度在5℃ ～30℃的范圍內。

外墻外保溫水泥巖棉復合板施工流程包括:外墻基層墻體清理;放線作業(yè);合理布板;粘貼保溫板;錨栓固定;涂布抹面;鋪設玻纖網(wǎng);加強抹平修整;對變形縫進行處理。

外墻外保溫在施工前應完成外墻墻身的管線及各類孔眼的預留以便完成外墻的門窗及門窗輔框安裝。

外墻外保溫施工前要求墻體表面的平整程度以防影響粘貼質量;基層為混凝土墻，處理墻面油污時采用10%的火堿水，清理后用清水沖刷并晾干，處理界面時采用涂敷法，對墻面的空鼓和疏松部位要進行剔除并再找平，避免墻體出現(xiàn)空鼓現(xiàn)象;外墻門窗洞口的尺寸和位置要符合設計及施工質量要求。

3.2 保溫板粘貼與鉚固

保溫板的粘結應從墻體底部開始，使用高度不大于60 m時，粘結面積應不小于60%;超過60 m時，應滿粘。膠粘劑的厚度應不小于10 mm，粘貼在墻面上時膠粘劑最后壓實時的厚度應控制在3 mm～5 mm［6］。錨栓數(shù)量根據(jù)抗風荷載確定:建筑高度不大于60 m時，不應少于7個/m2;建筑高度在60 m以上且不大于100 m時，不應少于9個/m2。100 m以上，不應少于11個/m2;任何面積大于0.1 m2的單塊巖棉板，至少應設1個錨栓，條形板至少應設3個錨栓。外墻陽角、門窗洞口四角和檐口保溫系統(tǒng)收頭處，應作加密處理，在距墻角或系統(tǒng)端100 mm～150 mm處，錨栓間距不大于300 mm。

錨栓錨入混凝土基層內的有效錨固深度不應小于25 mm;錨入砌體基層內的有效錨固深度不應小于50 mm;錨固后，應在圓盤部位及時涂抹一道抹面膠漿作防水處理。

3.3 防裂防水

女兒墻壓頂?shù)姆浪陵P重要，防止雨水從巖棉板側面進入。設計時女兒墻內外均有保溫，保溫在女兒墻下方，有時為了施工支模方便，將T型女兒墻壓頂改為L型，再做裝飾線，防水得不到保證。雨水的進入給外墻外保溫水泥巖棉復合板帶來嚴重隱患。

外墻面形成裂縫主要是由于溫度應力和面層收縮，采用聚合物抗裂砂漿復合耐堿玻纖網(wǎng)，具有良好的柔性和防裂性。

外墻外保溫水泥巖棉復合板應使用防裂防水砂漿，首次涂抹厚度應保持在3 mm～5 mm左右，將玻璃纖維網(wǎng)格布壓入砂漿中，形成完整的結構;當首次涂抹的砂漿干硬后，再繼續(xù)涂抹一層厚度為1 mm～2 mm的砂漿，完全覆蓋玻纖網(wǎng)格布。

4 結語

按照《建筑結構荷載規(guī)范》計算，基材為混凝土時，1 200 mm×600 mm單塊保溫板所需要保溫錨栓數(shù)量:保溫板掛高20 m，2.35 個;60 m，3.43 個;100 m，4.07 個。

憎水巖棉板表面應進行界面處理，采用豎絲巖棉板;嚴格基層墻體清理與處理，增加墻體與水泥砂漿間的粘結;不許使用碰頭灰，確保保溫板的有效粘貼和有效鉚固;注重外墻外保溫水泥巖棉復合體系防水構造，采用聚合物柔性抗裂砂漿復合耐堿玻纖網(wǎng)格布的措施。