浅谈外墙外保温系统中锚栓及保温板现场拉拔检测吴果

吴果

兴化市建设工程质量检测有限公司泰州兴化225700

摘要：《建筑节能工程施工质量验收规范》及《绿色建筑工程施工质量验收规范》中均有强制性条文规定外墙外保温系统施工过程中应对保温板与基层及各构造层之间、锚固件进行现场拉拔检测。本文主要探讨了外墙外保温系统主要受力情况及保温板与基层粘结强度、锚固件拉拔检测时遇到到一些疑点、难点。

关键词：外墙外保温系统；现场检测；拉拔试验。

1、引言

建筑外墙外保温系统种类繁多，常见的有保温装饰板、复合材料保温板、挤塑、模塑聚苯板、HX保温板、聚氨酯板、发泡水泥、陶瓷保温板等外墙外保温系统，这些外墙外保温系统关系到建筑日常使用安全及美观。这几年我省及外省都有一些报道，在出现恶劣气候条件时，有些建筑外墙外保温系统局部或大部脱落，造成人员伤亡及经济损失，在社会上造成一定的负面影响，所以施工质量的控制尤为重要。检测单位对外墙外保温系统的现场检测也是对施工工艺评价和施工质量验证的一个重要环节。

《建筑节能工程施工质量验收规范》GB50411-2007和《绿色建筑工程施工质量验收规范》DGJ32/J19-2015中4.2.7条规定：（1）保温板材与基层及各构造层之间的粘结或连接必须牢固。保温板材与基层的粘结强度应做现场拉拔试验，保温板材与基层的粘结强度应符合设计要求（或标准要求）。（2）当保温层采用预埋或后置锚固件固定时，锚固件数量、位置、锚固深度和拉拔力应符合设计要求。后置锚固件应进行锚固力现场拉拔试验并符合设计要求（或标准要求）。

但事实上大部分设计图纸中均未给出保温板材与基层的粘结强度和锚固件现场拉拔力设计要求。《建筑节能工程施工质量验收规范》GB50411-2007中未明确保温板材与基层的粘结强度及锚固力现场拉拔试验的试验方法和判定标准。《绿色建筑工程施工质量验收规范》中虽然给出了粘结强度及锚固力现场拉拔的试验方法但未明确判定标准。笔者查阅多种保温系统技术规程，大部分技术规程只是对锚栓原材料的单个锚栓抗拉承载力标准值的检测作出规定，但未对现场拉拔承载力标准值作出规定，也未对保温板材与基层的粘结强度作出规定，检测时无依据判定合格与否，这就给检测人员作出检测及作出报告带来一定困扰。所以下面简单探讨一下外墙外保温系统脱落的原因及受力分析，以及保温板材与基层的粘结强度的要求及锚固力现场拉拔承载力标准值要求。

2、保温系统脱落原因分析

外墙外保温系统脱落的主要原因有如下几点：

（1）保温板材为脆性材料或强度不高（典型如发泡水泥板），施工操作不当，板材破损，或锚栓帽部位板材破坏，或锚栓抗拉承载力不足，锚栓不起作用，造成系统脱落；

（2）垂直于墙面的负风压在外墙外保温系统各材料（保温板老化、吸水、冻融）等情况下界面粘结抗拉强度不足时造成系统脱落；

（3）外墙外保温系统自重大，在各材料界面抗剪切强度不足造成脱落。

我们不是专业研究人员，为了便于讨论，我们把外墙外保温系统脱落机理简化成三种模型：1、基层与保温板（或各构造层）之间粘结无效，脱落，锚栓作用有效；2、基层与保温板（或各构造层）之间粘结有效，锚栓作用无效；3、基层与保温板（或各构造层）之间粘结无效，脱落，锚栓作用无效。在这几种情况下基层与保温板（或各构造层）之间粘结强度需要多大才满足安全要求？锚栓抗拉承载力多大才满足安全要求？

3、外墙外保温系统受力分析

各种保温系统的基本构造形式如下图：

外墙外保温系统主要受到（找平层、保温层、抗裂抹面层、装饰层）各材料的重力、温变应力、正负风压力、震动效应等力的影响。温变应力属于系统内应力，由各构造层的构造措施进行消减，计算外部因素作用时可忽略不计。系统重力G竖直向下，由锚栓和各材料层剪力共同承载。根据有关资料，如保温材料30mm，容重（20-400）kg/m3,其他各层材料共（10-20）mm，容重约2000kg/m3。保温系统的重力约0.2-0.5kN/m2。

负风压力F可简化看作向外的水平力，根据《建筑结构荷载规范》GB50009-2012，围护结构的风荷载标准值Wk=K.βɡzμslμzW0，对围护结构，由于其刚性一般较大，在结构效应中可不考虑其共振分量，此时仅在平均风压的基础上，近似考虑脉动风瞬间的增大因素，原则上可通过局部风压体型系数μsl和阵风系数βɡz来计算其风荷载。有密集建筑群且房屋较高的城市市区，地面粗糙度应为D类。

式中，Wk——风荷载标准值kPa（kN/㎡）；K为大于1的安全系数；βɡz——阵风系数，离地面高度20m时为2.40，离地面50m时为2.20，离地面100m时为1.98；μsl——体型系数，如矩形单坡屋面平面房屋对侧面、墙角及局部体型系数取值分别为-1.0、-2.0和-2.5；μz——高度系数，离地面高度20m时为0.51，离地面50m时为0.69，离地面100m时为1.04；W0——基本风压，查续表E.5泰州地区,R=50年重现期，基本风压为0.40kN/㎡。当安全系数K为1时计算的典型建筑在各高度时的风荷载标准值kPa（kN/㎡）如表1：

表1：各高度矩形单坡屋面平面房屋对侧面、墙角及局部的负风压kPa

当锚栓个数n=5时，k取值为3.4；当锚栓个数n=10时，k取值为2.568；当锚栓个数n=15时，k取值为2.329。

根据上文保温系统受力分析的计算结果，外墙外保温系统的最大重力和负风压得共同作用的压力近似为1.2F。假如锚栓全部不起作用，只有基层与保温板（或各构造层）之间粘结。则根据表1数据，再乘以安全系数K=2，再乘以重力因素1.2，则需要各层粘结强度约0.0012-0.0049MPa，粘结面积以50%计算则为0.0024-0.0098MPa，保温材料抗拉强度一般为0.1MPa左右。按照计算结果,就不需要施加锚栓连接呢？不是，经过长时间的老化（特别是聚氨酯板，挤塑板）、吸水、冻融，与粘结材料的粘结的强度更低，可能会与粘结材料脱落，所以有必要附加锚栓连接。如全部以锚栓作用计算，参照表1，安全系数为K=2,在20m，50m，100m时墙面、墙角、局部总荷载约为2.35-9.9kN。以锚栓抗拉承载力标准值0.8kN、0.5kN、0.3kN分别计算，则分别需3-13个，5-20个，8-33个。

低层锚栓个数还可以满足，高层光靠锚栓就不能满足安全要求了。而且锚栓过多，不但造成保温板材破坏，容易引起漏水，而且影响保温节能效果。所以从安全角度看应以粘结强度为主，锚栓锚固为辅，按照各保温系统技术规程要求的每平方米锚栓个数进行施工。

5、结语

检测员检测后出具检测报告时，假如标准或技术规程，或设计图纸上有明确的保温板粘结强度、锚栓拉拔承载力标准值判定依据，应当进行判定。大多保温系统技术规程要求保温板材与粘结材料的粘结强度不低于0.1MPa，所以施工后，现场的保温板材与粘结材料的粘结强度也不应低于0.1MPa。而且《外墙外保温工程技术规程》JGJ144-2004及各保温系统技术规程中系统耐冻融性能试验后各层粘结强度不低于0.1MPa，假如没有明确的判定依据，我们可以保温板材与粘结材料的粘结强度不低于0.1MPa作为判定依据。锚栓抗拉承载力标准值可以以在混凝土上不低于0.8kN,多孔砖上不低于0.5kN，在加气块、空心砌块上不低于0.3kN作为判定依据。

检测单位的检测的数据和结果尤其重要，必须科学，准确，能反映施工质量的真实情况，甚至能为施工单位提供整改，补救措施提供依据。因笔者知识的局限性，本文中难免有些不当之处，请各位专家、领导、同仁指正。

参考文献

[1]《建筑结构荷载规范》GB50009-2012；

[2]《绿色建筑工程施工质量验收规范》DGJ32/J19-2015；

[3]《外墙外保温工程技术规程》JGJ144-2004；

[4]《建筑节能工程施工质量验收规范》GB50411-2007；

[5]《膨胀聚苯板薄抹灰外墙外保温系统》JG149－2003；

[6]冯东，朱莎，汪一骏.建筑围护结构风荷载的计算与取值.北京交通大学学报：自然科学版，2013.

作者简介

吴果，男，1983年出生，中级工程师职称，2007年大学毕业参加工作至今，主要从事建筑节能检测工作。