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(1)自重加大后,与基层墙体的联结是否安全?

按保温板55mm、粘结剂5mm、面层砂浆10mm、瓷砖粘结剂4mm、瓷砖8mm考虑,所有荷载情况见下表:

材料

质量kg/m2

力臂

mm

弯矩

N-m

弯矩造成最大拉力

kN/㎡

100高度最大负风压

拉力组合

粘结剂

7

2.5

0.175

0.21

3.53

3.74

聚苯板

1

35

0.35

抹面砂浆

18

50

12.60

瓷砖和胶粘剂

26

81

21.06

共计

52

——

34.19

(郑州地区100m高度处建筑物负风压墙面为1.96kN/㎡,阳角处为3.53kN/㎡)

表中数据说明,自重52㎏/m2,即0.52kN/m2,相对于风压,重力大约只有风压的1/7;

在组合拉力中,相对于风压而言,弯矩引起的拉力可以忽略不计。

本系统靠粘结力和机械锚固力同结构墙体联成一体,最薄弱处为砂浆同苯板联结处,其压剪粘结力用以克服重力,拉伸粘结力用以抵抗风压和重力弯矩引起的拉力。

项目

规程要求

实测值

粘结力

MPa(kN/m2)

抗剪

0.1(100)

0.18(180)

拉伸

0.17(170)

联结安全系数

克服重力

192

346

抵抗负风压

28

48

施工时,粘结剂采用点框法涂抹施工,非满粘做法,要求粘结面积不小于50%,这样的情况下,以上安全系数取一半,也还是有很大的富余。

另外,还要求苯板粘贴完毕后进行锚固,每平米6~8套锚固件,单个锚固件拔出力就为0.6kN,所以实际上抵抗自重和风压的安全系数还能更高。

(2)自重加大后,聚苯板受剪变形加大,如何避免水平裂缝?

聚苯板为轻质材料,长期受外侧大自重荷载作用易发生垂直方向的变形。

因为缺乏聚苯板剪切模量的数据,没有做受剪变形的实际测试,所以不清楚到底有多大变形量,但可以采取一些构造措施来避免可能出现的水平裂缝。

如:

a)适当增加聚苯板的表观密度(容重),提高压缩强度,增加其抗变形能力。

密度为18kg/m3苯板,其压缩强度为98kPa,密度为25kg/m3苯板,其压缩强度为150kPa,所以可选用22-25kg/m3苯板作为保温材料。

b)在适当部位(如每隔2楼层)安装一道(间断的)托架,托住瓷砖或抹面砂浆以减轻荷载。

当然,要合理选择托架的材料和截面尺寸,尽量减小其热桥影响。

c)收缩缝表层填充弹性密封膏吸收变形。

d)适当增加锚栓数量并把锚栓施加于增强网之外。

e)把聚苯板粘结面积增加到50%。

(3)能否达到瓷砖拉拔强度0.4Mpa的要求?

根据JGJ126-2000《外墙饰面砖工程施工及验收规程》和JGJ110-97《建筑工程饰面砖粘结强度检验标准》的规定,外墙饰面砖粘结强度(现场拉拔)每组(3件)平均不应小于0.4MPa,且每组可有一个试件粘结强度小于0.4MPa,

但不应小于0.3MPa。

0.4MPa=400kN/m2。

而根据前面分析,对瓷砖饰面做法,郑州地区100m标高处,外保温系统受到的外荷载分别是重力0.52kN/m2和风压3.53kN/m2。

为什么检验标准的指标这么高?

JGJ110-97在条文说明中解释了依据:

“外墙饰面砖粘结强度指标值的确定,一是根据在北京、哈尔滨、珠海、河南等地不同气候条件下对不同工程的实测和试验室的验证。

具体的讲是从以下几方面考虑:

①气候的特征。

具体做法是分别选哈尔滨、北京、珠海、河南四省市作试件实测统计分析,使之满足《建筑气候区域划分标准》GB50718的气候特征要求。

②工程现场和试验室两类试件的统计分析,分别求出饰面砖脱落的临界值,及未脱落的指标值,并确定其概率。

③对饰面砖进行力学计算,考虑面砖的吸水率、温度变形、风压的正负作用,并按设计周期50年计算,确定其指标值。

④急冷急热、耐候作用、台风作用的饰面砖强度指标确定。

综合以上因素,确定标准指标值。

二是参照了日本建设大臣官房厅营缮部监修《建筑工事共通仕样书》的第11.2.1和11.2.7条款及《建筑工事施工监理指针》第11.5.2条款(a)和(b)条的粘结强度指标值。

在拉拔强度问题上,瓷砖直接粘在结构墙体上还是粘在外保温系统上没有本质区别。

从受力角度讲,只要现场拉拔强度不低于0.4MPa,在高层建筑(标高一般不超过100m)上粘贴瓷砖是安全的。

不仅在0.50kN/m2的郑州是如此,即使在基本风压高达0.85kN/m2的珠海也是如此。

不仅在地处寒冷地区是如此,而且在地处严寒地区也是如此。

除了外保温抹面砂浆和瓷砖胶粘剂要满足一定要求外,增强网的选择至关重要。

在用玻纤网增强的试件中,破坏面一般都发生在玻纤网的位置上,玻璃纤维很少被拉断,拉拔强度一般在0.3~0.4MPa左右。

玻纤网的存在使外保温系统不能很好地形成一个整体,玻纤表面的涂覆层削弱了抹面砂浆应有的抗拉强度。

而采用钢丝网的拉拔强度均大于0.4MPa,可以满足标准要求。

拉拔强度(MPa)的耐久性

编号

增强网

砂浆厚度

拉拔时龄期

34天

24月

φ0.9×

25.4

12-13

0.53(无网

3个月0.33)

0.65

(无网0.53)

2

12.7

0.51

0.81

3

杰邦5×

5

4-5

0.34

0.49

4*

10-11

0.38

0.50

*两次抹灰间隔时间较长,未做界面处理。

可见,a)因为有增强网(不论是玻纤网还是钢丝网)的存在,瓷砖拉拔强度远大于聚苯板本身的抗拉强度。

首先,增强网把局部区域受到的拉拔力分散到周围去了。

其次,要拔起瓷砖,还有克服试件周长乘以砂浆厚度这个面积上的砂浆剪切强度。

b)对于瓷砖拉拔强度来说,钢丝网的增强作用比玻纤网大。

原因在于:

首先,钢丝与水泥砂浆的握裹力更大。

第二,钢丝自身的强度和弹性模量更好。

第三,抹面砂浆较厚使钢丝网做法占了一定便宜。

第四,钢丝网得力于锚栓的协助,锚栓把部分拉拔力传递到基层墙体。

(4)在长期的冷热、干湿、冻融交替作用下,瓷砖饰面的耐久性怎样?

1、外保温墙体中温度分布

混凝土聚苯板砂浆+瓷砖胶瓷砖

180㎜60㎜14㎜8㎜

室内室外

ti·

θ内θ外·

θ3·

·

θ4·

θ5te

夏昼25℃夏昼70℃

夏夜26℃夏夜20℃

冬夜18℃冬夜-12℃

外保温墙体中温度(℃)分布

θ内

θ外

θ3

θ4

θ5

夏昼

29.3

32.4

68.1

68.6

68.8

夏夜

25.6

25.1

20.3

20.2

夏季昼夜温差

3.7

7.3

47.8

48.4

48.6

冬夜

15.8

13.6

-10.7

-11.0

-11.2

年极端温差

13.5

18.8

78.8

79.6

80.0

2、聚苯板和抗裂砂浆基本数据

热胀系数

1/℃

压缩强度

MPa

弹性模量MPa

抗拉强度MPa

10-5

0.109

≥0.10

抗裂砂浆

10-6

抗压强度

10

1.58×

104

≥1

注:

聚苯板弹性模量根据其压缩强度推算而出。

抗裂砂浆抗拉强度根据其抗压强度推算而得。

3、抹面砂浆~聚苯板界面温差应力

①聚苯板与抗裂砂浆的同步收缩不在界面处产生应力,收缩变形集中到伸缩缝处。

②考虑夏季昼转夜,聚苯板与抗裂砂浆界面温差相对变形为:

(6-0.8)×

10-5×

47.8=2.96×

10-3

③因抗裂砂浆与聚苯板两者弹性模量相差很大,砂浆对聚苯板可看作全约束,约束系数取1。

聚苯板界面处产生应力

σb=Eb·

ε·

μ1=2×

2.96×

10-3×

1=5.92×

10-3MPa

比计算机模拟计算值3.96×

10-3MPa稍大。

④此应力传递到砂浆,σs=σb,在砂浆表面产生变形

εs=σs/Es=5.92×

10-3/1.58×

104=3.75×

10-7

⑤抗裂砂浆极限应变

εp=fs/Es≥1/1.58×

104=6.37×

10-5

因6.37×

10-5>>3.75×

10-7

在砂浆内有钢丝网增强的情况下不应开裂。

⑥如果按年极端温差计算,砂浆中靠近界面处的应变为6.18×

10-7,也不会开裂。

4、瓷砖粘结剂~抹面砂浆界面温差应力

两者同属聚合物水泥砂浆,热膨胀系数差不多,温度变化不致在界面上产生什么应力。

5、瓷砖~瓷砖粘结剂界面温差应力

这不是在外保温上贴砖的特有问题,而是所有外墙基面上贴砖的共同问题。

2000年发布实施的《外墙饰面砖工程施工及验收规程》JGJ126-2000是“建设部‘八五’科技研究项目‘建筑饰面质量通病治理技术研究’,在进行系统全面试验研究基础上取得的成果”,其背景是:

“从80年代后期开始,我国城乡各地采用饰面砖装修外墙的工程迅速增加.与此同时,饰面砖起鼓、脱落等质量事故也不断增多,许多耗巨资装修的建筑物变得面目全非.这不仅影响环境美观,而且威胁到人身安全;

工程的维修和返工也造成了很大的经济损失.制定本规程的目的,是为外墙饰面砖工程的选材、施工及验收提供一套科学实用的依据,以提高建筑物的工程质量,确保其安全可靠和经济合理。

”规程在设计基本规定中提出了几个注意问题:

①使用过程中因温度变化引起的收缩变形,往往是造成外墙饰面砖起鼓、脱落的主要因素之一。

②设置伸缩缝,可防止墙体结构变形及外墙饰面砖本身温度变形导致的开裂和脱落。

③采用柔性防水材料嵌缝,可吸收变形,增加饰面的抗渗性。

④饰面砖接缝过小,则在温度应力作用下易引起脱落。

规程定为“宽度不应小于5mm”。

德固赛公司研究成果表明:

要减小界面上因温差引起的剪应力,防止瓷砖脱落,应尽可能使用柔性胶粘剂;

要有适当的胶层厚度;

尽可能使用柔性填缝剂;

尽可能使用低弹性模量、小尺寸的瓷砖。

既然有大量的建筑(包括高层建筑)直接在结构墙体上粘贴瓷砖,并没有发生质量、安全问题,在外保温系统上粘贴瓷砖也没有更多的问题。

我们可以根据新的认识采取更有效的措施,使工程质量更好,安全更有保证。

a)墙面设计应考虑设置伸缩缝,并“用柔性防水材料嵌缝”。

b)如有可能,选择尺寸较小、弹性模量较低、热膨胀系数与瓷砖粘结剂差距小的饰面砖。

c)使用变形能力强的柔性瓷砖粘结剂。

用于室外的瓷砖粘结剂应强制规定“横向变形”的要求,具体要求通过试验确定。

粘结剂得有一定厚度。

瓷砖粘结剂必须与抹面砂浆相容。

d)宜采用较宽的砖缝,并用柔性的防水填缝剂填充。

e)抹面砂浆的增强网必须有足够的耐久性。

f)施工前和施工中,应按《建筑工程饰面砖粘结强度检验标准》JGJ110-97的规定进行检测。

小结

(1)从克服外荷载的角度分析,只要外保温系统各层间的粘结强度不低于0.1MPa,现场瓷砖拉拔强度不低于0.4MPa,瓷砖饰面外保温系统抵御自重和高空风压有足够大的安全系数,可以在高层建筑外保温系统上做饰面砖。

(2)在瓷砖~瓷砖粘结剂界面上因温差产生的剪应力是造成外墙瓷砖空鼓、脱落的重要隐患,必须从设计、选材和施工各环节采取减小剪应力的有效措施。

但这并不是外保温贴瓷砖的特有问题,而是所有外墙贴砖的共同问题。

(3)为避免可能由聚苯板受剪变形而产生的水平裂缝,应采取相应的构造措施。

(4)优选配套的材料和有经验的施工队伍,并在施工前和施工中按GB50210-2001和JGJ126-2000的要求,做现场瓷砖拉拔强度检测。

1、准备工作

施工前应清扫墙面浮灰,墙面的混凝土残渣和脱模剂必须清理干净,在各阴角、阳角挂垂直线和水平线以控制垂直度和平整度。

平整垂直度误差在20mm范围内,可通过调整粘结剂和苯板厚度找平,超出20mm,则预先由总包单位进行局部修理后再进行保温施工。

从首层开始,每隔一层安装托架,托架间隔一块苯板长度。

遇有结构突出部位,如空调板、飘窗台、突出线条处,可不做托架。

2、粘贴保温板。

将聚苯板按相应位置尺寸裁好,涂抹粘接剂。

涂抹粘结剂的要求:

在板边缘抹宽50mm高30mm的粘结剂,板中间呈梅花点布置,间距不大于150mm,直径150mm左右,板上口留50mm排气口,确保板与墙体粘结面积≮50%。

保温板错缝排列,粘板时轻柔均匀挤压板面,随时用托线板检查平整度,上下不允许通缝。

每粘完一块板要及时清理板边挤出的粘接剂,保证板缝中无砂浆。

保温板之间若出现大于2mm的间隙,应用相应宽度的保温板片填塞。

空调孔洞等预先裁好,留出位置。

考虑减少荷载的累积,墙面适当留设分隔缝。

在托架位置上下层苯板之间留2mm缝隙(约于托架厚度相同),缝隙上下苯板及外部钢丝网、抗裂砂浆均不连接,完全断开。

粘贴面砖时也应尽量在此位置设分格缝。

保温板粘贴时随时进行平整度垂直度检查。

用2m靠尺检查粘完保温板面,平整度在3mm之内,接缝处高差保证在2mm之内,超差部分,采用打磨处理。

保温板安装质量检查方法和标准见下表:

项次

允许偏差(mm)

检查方法

表面平整

用2m靠尺、楔形塞尺检查

立面垂直

用2m托线板检查

阴、阳角垂直

4

阳角方正

用200mm方尺检查

接缝高差

用直尺检查

3、锚固和安装钢丝网

保温板粘贴验收完毕后,安装锚固件和钢丝网。

以400为间距梅花形布置锚固点,每平米6~8个锚固件。

标定位置后用电锤打眼,使用100cm长锚钉,伸入结构层4cm,放置盘片,插入带胀塞套管的锚固钉,铺设钢丝网,塞入垫片,拧紧,使钢丝网紧绷,悬浮在保温板表面,距离板面5~6mm。

钢丝网铺设时应尽量做到平整,钢丝网裁剪应沿丝径方向剪断,保证最外一边网格的完整;

钢丝网搭接不少于40mm,且保证2个完整网格的搭接;

水平搭接接茬尽量左右错开,防止局部接头网片数量过多,影响抹灰质量;

钢丝网铺设时应沿一边进行,尽量使钢丝网拉紧绷平,便于施工。

阴阳角的卷边应预先按位置折成直角,保证角处的垂直平整。

阴阳角300mm范围内不要搭接。

近阴阳角搭接处必须加固定,防止钢丝网翘起。

因门窗洞口侧边不做保温,所以大面钢丝网做至洞口边即可,具体做法见窗节点。

4、聚合物砂浆抹灰

钢丝网铺设完毕后可进行表面抗裂砂浆抹灰工序。

抹灰分两次成活,第一遍抹灰与钢丝网表面抹平,第二遍抹面灰,这样可以有效防止抹灰面出现开裂。

两次间隔不得超过4小时以上,以免形成空鼓脱离。

抹灰时应注意确保钢丝网下方砂浆的饱满程度,同时不宜用力过大,以致使钢丝网贴近保温板。

根据盘片的位置,钢丝网下的砂浆厚度在4~6mm,钢丝网表面砂浆厚度在4mm左右,总抹灰厚度在10mm左右,不宜过薄。

面层砂浆表面必须平整,钢丝网不得外露。

抹灰层表面平整度允许偏差为3mm,立面垂直度允许偏差为5mm。

如出现钢丝网贴近聚苯板的情况,施工中用塑料垫块垫在钢丝网背面;

如有局部钢丝网外凸,则用铅丝弯成U形卡子进行固定,纠正位置后方可抹面灰。

1、材料准备

a、保温材料

外墙外保温使用聚苯板,聚苯板采用密度22㎏/m3,导热系数<

0.042W/(m·

K)

苯板尺寸采用600mm×

900mm×

55mm。

b、粘结剂

选用住总技术开发中心KE-2胶与干混料配制而成的聚合物砂浆。

c、防护抹灰砂浆

防护砂浆选用KE-2胶与干混料配制而成的聚合物砂浆。

d、钢丝网、玻纤网

外墙抹灰增强材料选用镀锌钢丝网和耐碱玻纤网格布。

钢丝网丝径0.90±

0.02mm,网孔19.05×

19.05。

玻纤网用4×

4或6×

6网眼均可。

e、锚固件

外墙保温使用φ8×

100型螺丝胀管锚固件。

2、机具准备

需准备的施工机具有:

外接电源设备、电动搅拌机、角磨机、电锤、称量衡器、密齿手锯、壁纸刀、剪刀、螺丝刀、钢丝刷、腻子刀、抹子、阴阳角抿子、托线板、2m靠尺、墨斗等。

1、本做法执行标准为《外墙外保温施工技术规程》DBJ/T01-38-2002、《GKP外墙外保温饰面砖做法施工技术规程》QB/BUCC-001-2003

2、施工中严格执行项目经理全面负责制,建立质量安全管理体系,质量、安全工作均设有专职负责人员,直接落实施工质量和施工安全和文明施工工作。

设立项目组人员,组成如下

质量控制:

施工前由专职技术负责人进行书面的技术交底明确工艺做法、节点要求、质量标准。

施工时严格按照施工方案和相应的工艺标准进行。

加强工序检验和控制工作,每一道工序完成后,均由专职技术负责人员组织进行验收,绝不将质量隐患带到下一施工工序。

抹灰砂浆表面必须平整,玻纤网或钢丝网不得外露。

抹灰层表面平整度允许偏差为3mm,立面垂直度允许偏差为3mm。

1、窗口处做法

因本工程选用窗较为特殊,需先做口后安窗,且窗侧口不做保温,则只需将窗外移至结构墙体外皮,可解决窗口处热桥问题。

墙面钢丝网伸入窗洞口40mm,用锚固件锚固,外抹聚合物砂浆5~8mm。

上窗台处滴水及下窗台泛水建议由面砖粘贴来完成。

(下窗台及侧口做法同)

在A轴墙面2、3轴线PC-1拐角窗做法示意如下:

PC-1窗为拐角窗(如图),会产生因墙面保温而遮掩窗户问题,所以在窗墙连接处安装60mm小柱,另侧墙面用30mm挤塑板替代55mm聚苯板,降低保温厚度,同时加辅框。

2、阴阳角保温做法

3、空调板保温做法

上、下、侧面改用30mm厚挤塑板保温,以减低立面尺寸。

其他做法同

4、飘窗做法

票窗上下底采用30mm挤塑板保温,其他做法同。

5、檐口做法

女儿墙压顶出墙60mm,保温厚度55mm,为防止热桥作用,保温将整个女儿墙包裹,与屋面保温相连接,见下图。

6、单元间伸缩缝做法

7、墙身装饰线做法

在墙面有两道装饰线,外做涂料。

考虑减少热桥及尽量减少线条尺寸的改变,线条三面用40mm聚苯板保温,玻纤布薄抹灰做法,抹灰厚度约3mm,其保温做法见图

8、阳台栏板保温做法

为减少阳台栏板尺寸的改变,此处保温改用30mm挤塑板替代,其他做法同,具体施工部位见图

9、首二层大面砖做法

首二层为面积较大面砖,若其厚度不超过10mm,可直接粘贴在保温面层上,无需做特殊加固处理。

10、本工程部分墙面及窗间墙采用加气混凝土砌筑。

该处保温与普通墙面保温做法相同,无须进行特殊处理。

在我们以往的试验中,对加气混凝土的材料进行过针对性试验。

05级加气混凝土,密度为550㎏/m3,抗压强度29MPa,与KE粘结剂的常温常态拉伸粘结强度为0.18MPa,耐水0.15MPa,锚固件进入深度45mm时拔出力为0.76kN,均满足标准要求。

因此,该处基底性能完全满足使用要求,无须进行加强处理。

两种不同墙体材料会因温度变化产生不同的收缩,但因做了外保温,使墙体温差变化小了,收缩也变小了。

同时由于聚苯板弹性模量低,受到基层变形时自身产生较小的应力,不会将面层10mm厚砂浆层拉裂,因此也无须做任何其他抗裂措施。

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