編者按:保溫墻體裂縫的存在,降低了墻體的質(zhì)量,如整體性、保溫性、耐久性和抗震性能。因此加強(qiáng)保溫墻體結(jié)構(gòu)安全性研究,特別是保溫墻體的抗裂措施研究,已成為建筑業(yè)共同關(guān)注的課題。建設(shè)部于兩年前就組織有關(guān)專家進(jìn)行《外墻保溫體系面層裂縫產(chǎn)生的原因及其控制技術(shù)的研究》,并成立專門的課題組進(jìn)行技術(shù)攻關(guān)。最近,這一科研項(xiàng)目通過了建設(shè)部組織的專家鑒定。課題報(bào)告總結(jié)了裂縫產(chǎn)生的原因及控制措施,而且根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果加以分析,提出了“外保溫隔熱體系抗裂優(yōu)于內(nèi)保溫隔熱體系”、“堅(jiān)持逐層漸變,柔性釋放應(yīng)力的抗裂技術(shù)路線”等一系列抗裂技術(shù)理念,本刊分兩次摘要刊發(fā)該課題報(bào)告的主要內(nèi)容,供業(yè)內(nèi)人士參考。
外墻保溫裂縫的產(chǎn)生原因
裂縫是固體材料中的某種不連續(xù)現(xiàn)象,在學(xué)術(shù)上屬于結(jié)構(gòu)材料強(qiáng)度理論范疇[1]。外墻保溫隔熱裂縫產(chǎn)生的原因相當(dāng)復(fù)雜,包含從構(gòu)造設(shè)計(jì)、材料及施工的各個(gè)環(huán)節(jié)。
1. 構(gòu)造設(shè)計(jì)
1.1外墻內(nèi)保溫隔熱構(gòu)造設(shè)計(jì)存在的缺陷
內(nèi)保溫隔熱是將保溫隔熱體系置于外墻內(nèi)側(cè)從而使內(nèi)、外墻體分處于兩個(gè)溫度場(chǎng),建筑物結(jié)構(gòu)受熱應(yīng)力的影響而始終處于不穩(wěn)定的狀態(tài),使結(jié)構(gòu)壽命縮短。在相同氣候條件下做內(nèi)保溫隔熱不僅比做外保溫隔熱、甚至比不做保溫隔熱時(shí),外墻與內(nèi)部結(jié)構(gòu)墻體的溫差更大,受外界各種作用力的影響更直接。外墻更易遭受溫差應(yīng)力的破壞。
1.2外墻外保溫隔熱構(gòu)造設(shè)計(jì)存在的不足
外保溫隔熱是將保溫隔熱體系置于外墻外側(cè)從而使主體結(jié)構(gòu)所受溫差作用大幅度下降,溫度變形減小,對(duì)結(jié)構(gòu)墻體起到保護(hù)作用并可有效阻斷冷(熱)橋,有利于結(jié)構(gòu)壽命的延長(zhǎng)。因此從有利于結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性方面來說,外保溫隔熱具有明顯的優(yōu)勢(shì),在可選擇的情況下應(yīng)首選外保溫隔熱。
(1) 聚苯板薄抹灰外保溫隔熱構(gòu)造設(shè)計(jì)產(chǎn)生裂縫的原因
保溫板在晝夜及季節(jié)變化發(fā)生熱脹冷縮、濕脹干縮時(shí)也會(huì)在板縫處集中產(chǎn)生變形應(yīng)力。該體系通常采用純點(diǎn)粘或筐點(diǎn)粘,體系存在貫通的空腔,正負(fù)風(fēng)壓對(duì)有空腔的保溫隔熱墻面進(jìn)行擠或拉,易造成板縫處開裂。極端情況下負(fù)風(fēng)壓甚至?xí)⒈匕逑频簦ㄒ妶D1)。另外一個(gè)因素是當(dāng)聚苯板的溫度超過70℃時(shí), 聚苯板會(huì)產(chǎn)生不可逆熱收縮變形造成較為嚴(yán)重的開裂變形。
(2) 現(xiàn)澆無網(wǎng)聚苯板外保溫隔熱構(gòu)造設(shè)計(jì)產(chǎn)生裂縫的原因
聚苯板與混凝土基墻結(jié)合力不夠?,F(xiàn)澆施工表面平整度控制困難,工程通高垂直偏差較大,局部達(dá)到40mm~60mm。由于聚苯板表面強(qiáng)度低,在支護(hù)和拆卸外側(cè)模板時(shí),聚苯板表面不可避免受到損壞,混凝土在澆注時(shí)難以避免出現(xiàn)漏漿形成熱橋。
(3) 水泥砂漿厚抹灰鋼絲網(wǎng)架保溫板外保溫隔熱構(gòu)造設(shè)計(jì)產(chǎn)生裂縫的原因
普通水泥砂漿自身易產(chǎn)生各種收縮變形,并且存在強(qiáng)度增長(zhǎng)周期短收縮周期長(zhǎng)的矛盾,在約束條件下,當(dāng)收縮形成的拉應(yīng)力超過水泥砂漿的抗拉強(qiáng)度時(shí),就會(huì)出現(xiàn)裂縫(見圖2)。配筋位置不合理引起裂縫。荷載過大產(chǎn)生擠壓開裂。
(4) 存在的不足
很多預(yù)制板在上墻后仍在收縮,將板縫拉開(見圖3)。預(yù)制板受溫度及濕度變化會(huì)發(fā)生熱脹冷縮、濕脹干縮現(xiàn)象,對(duì)板縫反復(fù)擠壓造成板縫開裂。板縫處理難度大是產(chǎn)生裂縫的原因之一。
(5) 膨脹珍珠巖及海泡石保溫漿料外墻外保溫隔熱體系設(shè)計(jì)存在的不足
采用以膨脹珍珠巖及海泡石為主保溫隔熱材料的漿料由于吸水率高、干縮變形及溫濕變形大易開裂脫落,且保溫性能較差。
(6) 膠粉聚苯顆粒預(yù)混合干拌保溫材料外墻外保溫隔熱體系
該類做法從構(gòu)造設(shè)計(jì)上充分考慮了熱應(yīng)力、水、火、風(fēng)壓及地震力的影響,采用無空腔和逐層漸變?nèi)嵝葬尫艖?yīng)力的技術(shù)路線有效解決了抗裂難題。但是,在嚴(yán)寒地區(qū)單一膠粉聚苯顆粒外墻外保溫隔熱體系要達(dá)到節(jié)能65%已不具有經(jīng)濟(jì)合理性,因此利用膠粉聚苯顆粒外墻外保溫隔熱體系成熟、優(yōu)良的綜合性能與高性能保溫隔熱材料復(fù)合,將是比較理想的模式。在該體系中不用柔性膩?zhàn)佣捎脛傂阅佔(zhàn)?、不采用壓折比小?的抗裂砂漿而采用普通水泥砂漿或柔韌性不夠的抹面砂漿、門窗洞口角未鋪設(shè)45°耐堿玻纖網(wǎng)、網(wǎng)布干搭接等,將會(huì)引起裂縫。
(7) 存在的缺陷
飾面磚會(huì)受到三維方向溫度應(yīng)力的影響,在飾面層會(huì)產(chǎn)生局部應(yīng)力集中,如在縱橫墻體交接處;墻或屋面與墻體連接處;大面積墻中部等位置,粘結(jié)砂漿強(qiáng)度過高引起飾面層開裂、面磚脫落。反復(fù)凍融循環(huán),造成面磚粘接層破壞,引起面磚脫落。組合荷載作用、地基不均勻沉降等引起結(jié)構(gòu)物墻體變形、錯(cuò)位造成墻體嚴(yán)重開裂、面磚脫落(見圖4)。
1.3局部節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)缺陷
(1) 保溫設(shè)計(jì)中常常忽視對(duì)結(jié)構(gòu)挑出部位如陽(yáng)臺(tái)、雨罩、博士帽、靠外墻陽(yáng)臺(tái)攔板、空調(diào)室外機(jī)擱板、附壁柱、凸窗、裝飾線、靠外墻陽(yáng)臺(tái)分戶隔墻、檐溝、女兒墻內(nèi)外側(cè)及壓頂?shù)炔课坏谋兀ㄒ妶D5)。
(2) 在保溫層與其它材料的材質(zhì)變換處,因?yàn)楸貙优c其它材料的材質(zhì)的密度相差過大,這就決定了材質(zhì)間的彈性模量和線性膨脹系數(shù)也不盡相同,在溫度應(yīng)力作用下的變形也不同,極容易在這些部位產(chǎn)生面層的裂縫。
(3) 老虎窗根部與坡屋面的交接處如