铁路房屋外墙保温层脱落分析

铁路房屋外墙保温层脱落分析

及提前介入措施

石正东 ,孙立琦

（中国铁路上海局集团有限公司合肥房建公寓段，安徽省合肥市，230000）

摘要：建筑外墙外保温系统是目前我国建筑广泛采用的保温方式，但是近年来各地出现的保温层脱落质量事故时有发生，本文主要探讨了导致保温层脱落的各种因素，通过计算分析、现场调查揭示主要原因，针对铁路房屋建设及管理特点，提出铁路房建设备管理单位提前介入可采取的各类措施，保证房屋施工和使用过程中的安全性。

关键词：保温层；脱落；风荷载；胶结剂；锚栓；提前介入；预防

保温层的发展和现状

建筑保温概念的由来 随着人类活动的发展，能源形势日趋严峻，节能降耗已成为当今世界发展的潮流，也是当今建筑业发展亟需解决的问题。在降低建筑外部热能的传输以及避免内部热能流失的问题上，保温层这一概念应运而生。第一次以商品形式出现的保温隔热产品是在上个世纪40年代，但它真正被建筑市场所接受却是在70年代早期的能源危机时。彼时随着能源费用的不断攀升，对建筑保温隔热的需求开始不断增强，人们很快意识到将建筑围护结构覆盖保温隔热材料不仅可以节省能耗费用，而且可以使人们办公、居住环境变得更加舒适。特别是在寒冷(供暖)和炎热(制冷)的气候环境中，人们开始将保温隔热材料安装在已建建筑中。相比于发达国家，我国建筑保温技术发展起步较晚，早期提出的建筑节能“三步走”目标（第一步实现节能30﹪、第二步实现节能50﹪、第三步实现节能65﹪）的标准框架目前基本实现。

外墙作为直接暴露于大气环境的建筑围护构件，占据了建筑绝大部分的外表面积，其热性能指标直接影响建筑内外热能的交换，成为影响建筑能耗的重要因素。外墙外保温系统因其具有能有效覆盖热桥构件，不占用内部使用空间，施工方便快捷等的优点，已成为目前建筑墙体保温系统的主流做法，在我国铁路房建设备中取得了广泛的应用，并获得了良好的使用效果。

外墙保温材料的发展 在2009年至2010年，全国各地发生过多起外墙保温层火灾，造成严重的伤亡和财产损失。为了把控好事故发生源头，2011年3月14日，公安部消防局发布《关于进一步明确民用建筑外保温材料消防监督管理有关要求的通知》，其中明确要求“民用建筑中高度小于24米的建筑，其保温材料的燃烧性能不应低于B2级，当采用B2级别的保温材料时，每三层应设置水平防火隔离带”。 燃烧性能为B2的保温材料主要有：燃烧模塑聚苯板(EPS)、挤塑聚苯板(XPS)、聚氨酯(PU)、聚乙烯(PE)等。

铁路沿线生产生活房屋建筑高度一般低于24米，多采用聚合物砂浆粘贴固定保温板方式作为外保温系统。但是随着时间的发展，这种外保温系统的隐患逐渐暴露，由于保温材料的脆性大、体积吸水率高，一旦有轻微破损，再加上风吹日晒、冻融循环以及施工不规范的影响，很容易导致整体外墙施工层掉落，危及人身安全。如图：

图1 图2

外墙保温系统构造

外 墙保温层的构造及施工做法 保温层通常是由导热系数小的轻质材料组成，一般多选用密度小的多孔松散材料，如膨胀珍珠岩、泡沫混凝土、炉渣等。在国内外，目前应用最多的建筑结构节能措施是外墙外保温系统，合理的外墙外保温系统可以很好地增强结构的保温隔热性能，降低建筑能耗。同时外界的温度能使墙体出现热胀冷缩的现象，从而导致其出现开裂现象，但安装保温层之后就能大大降低这种现象，它能将温度在主体内部的应力给降低。以最常见的粘贴保温板薄抹灰外保温系统为例，外墙外保温系统从内到外构造依次为：1)基层墙体；2)胶粘剂；3)保温板；4）抹面胶浆复合玻纤网；5)饰面层。

首先，基层表面应该用界面砂浆处理后再涂抹粘结砂浆，而且保温板也要涂刷界面剂，保温板交叉点及板宽中间点设置锚栓穿过保温板与基层锚固，之后在保温板上抹5厚DBI砂浆（干拌外保温抹面砂浆），内压入一层玻纤网格布，如下图所示，然后找平、填补缝隙，之后继续饰面层的工序。 图3

外墙保温层脱落原因分析

从近年来各地发生的多次保温层脱落质量事件中不难发现，是由多方面原因造成。下面主要从设计、材料、施工等方面进行分析，然后通过工程前期介入、加强质量管控的方式来消除隐患。

设计分析 六层公寓楼山墙保温层脱落：管内某地区遭遇八级大风天气，位于郊区的一体型为封闭式矩形平面房屋，建筑檐口距地高度20m，该建筑采用建筑外墙外保温系统，经查阅设计资料，构造做法如前图所示，其中保温板与基层墙体粘结剂粘贴面积为40%。该建筑竣工至今约两年。以下面校核风荷载对外墙保温层的作用效应。

由《建筑结构荷载规范》知：

—风荷载标准值（kN/m²）

—高度z处的阵风系数

—局部风压体型系数

—风压高度变化系数

—基本风压（kN/m²）

该建筑高度20m，且位于房屋比较稀疏的郊区，故地面粗糙度取B类，分别得出

高度z处的阵风系数 （取最不利值）

局部风压体型系数

风压高度变化系数

根据伯努利方程式得出风速-风荷载关系公式

—空气重度（kN/m³），在标准气压（1.013×10⁵ Pa,0℃）下，空气密度= 1.293 kg/m³

—风速（m/s）

—重力加速度，取9.8m/s²

由 可得，空气重度=空气密度×9.8/1000， =1.293×9.8/1000=0.0126 kN/m³

八级大风风速定义：17.2-20.7 m/s，取最大值v=20.7 m/s

=0.5×0.0126 ×20.7²/9.8=0.275 kN/m²

由《建筑结构荷载规范》中得知：计算得出的风压小于50年一遇的基本风压，取 =0.45kN/m²

综上，由 得风荷载标准值 =1.7×（-1.4）×1.23×0.45= -1.317

kN/m²（风荷载为负压）

根据荷载组合效应公式，荷载效应组合设计值=可变荷载标准值×可变荷载分项系数

可变荷载分项系数γ_Q取1.4

风荷载设计值 1.4×1.317=1.844kN/m²

由《外墙外保温工程技术标准》可知：

由上表可得，保温板与基层墙体的粘结强度为0.1MPa，由于保温层设计粘贴率为40%，粘结应力=0.1×10⁶×40%=40000Pa=40000 N/m²=40kN/m²；

综上所述，胶粘层拉伸粘结强度（40kN/m²）远大于风荷载设计值（1.844kN/m²）。可知工程设计强度能满足承载力要求。

工程用料分析 1.胶粘剂质量差 为保证保温材料与基层墙体的粘贴，采用的是一种添加了聚合物乳液或可分散胶粉的聚合物砂浆。胶粘剂中聚合物含量，会影响胶粘剂的粘结性、耐水性等，但是成本较高，国内市场某些企业会降低聚合物的用量，以牺牲质量来换取低成本，这样直接导致胶粘剂性能达不到标准规定的0.1MPa要求。

2.保温材料质量不合格 以EPS板为例，行业标准中明确规定每立方米的容重不应低于18公斤，拉伸粘结强度不低于0.1MPa，事实上，有许多工程在应用时偷工减料选用低容重的EPS板，导致保温板抗拉强度过低，满足不了保温系统自重和抗负风压的要求，出现保温板中间破损脱落。

3.饰面层自重过大 墙体外墙外保温系统是一个系统工程，某些工程为强调装饰性会在外墙外保温系统的抹面层外侧施工面砖、石材等重型饰面，饰面层自重过大对保温材料产生的剪切力会引起保温系统脱落，而饰面层本身粘结能力较差或者变形时会致使饰面层脱落。

4.水泥在运输及储存过程中受潮 水泥是水硬性胶凝材料，部分水泥干粉遇水发生水化反应并形成浆体，随着时间的推移，浆体逐渐失去了可塑性，变成不能流动的紧密的状态，硬化后的水泥不再具备粘结能力，掺杂在水泥干粉里，导致水泥损失强度；或者水泥在运输储存过程中与其它杂物混同运输。

施工过程分析 从事故现场调查分析得出，导致保温板脱落的主要原因为：一是保温层与基层粘结面积不够，图纸要求60%,现场约35%左右。二是墙面基层不平整，未做界面剂处理，且采用厚度35mm板和50mm板混用，设计要求为厚度50mm。三是塑料膨胀管锚入混凝土加气块深度不足，现场实测为20mm，设计要求不小于30mm。四是膨胀管施工工艺不正确，旋入式膨胀管采用锤头敲击施工，影响锚固效果。除此之外，还有可能造成保温层脱落得原因有：

（1）抹面层施工时，工人不规范施工，在保温板面直接干铺网格布后批抹抹面胶浆，导致抹面胶浆与保温板面不完全粘贴，极易出现抹面层整体脱落。

（2）无机保温砂浆现场作业强度较大，施工控制难度较高，因此对现场技术把控要求相对提升。作业人员培训不到位，施工配合比不正确。

（3）外墙外保温系统在施工时对施工气候环境有要求，温度过低或雨雪天气，聚合物砂浆会出现冻融破坏，强度无法达到设计要求，易导致保温系统脱落。在大风天气下，未固定牢固的保温层，极易被风刮走。

房建设备管理单位提前介入加强质量管控措施

胶粘剂 1.储存水泥的仓库应注意防潮、防雨水渗漏，运输车上需用覆盖物防雨。存放袋装水泥时，地面垫板要离地300mm，四周离墙300mm；袋装水泥堆垛不宜太高，以免下部水泥受压结硬，一般以10袋为宜，如果存放期短、库房紧张，也不宜超过15袋。

2.不同标号、不同强度等级、不同出厂日期的水泥应分别储运，不得混杂，且应有明显标志。水泥的使用应按照做到先存先用。水泥存放时间不宜过长，一般条件下，存放3个月的水泥强度损失10%~20%，时间越长，强度损失越大。过期水泥使用前必须重新检验、标定标号，否则不得使用。

3

.运输散装水泥，要使用专业车辆。储存散装水泥时，地面需抹水泥砂浆，不得混有杂物，最好使用罐仓。

锚固件及保温板 1.锚栓 对于建筑外墙外保温系统，通常会采用保温辅助固定，如将锚栓穿过保温板固定在基层上，因为单靠粘结砂浆和胶结剂的粘结，会存在保温板脱落的隐患。锚栓在施工时，施工单位需严格按照设计要求的材质及锚固点数量施工，不得选用铁钉固定：铁钉入墙后与墙体之间牢靠程度不够，且铁钉遇水容易生锈断裂，极易造成保温层脱落。

2.保温板 保温板在施工之前，需要对基层墙体表面进行清洁，表面有浮灰、油污等影响胶粘剂粘贴的材料，导致保温材料与基层墙体粘结不牢，在基层墙体表面出现脱落现象。其次墙体表面平整度偏差较大时，也易导致保温板空鼓出现脱落。

保温板应采用点框粘法、条粘法或满粘法固定在基础墙体上，粘贴面积按设计要求施工，若设计无要求时，EPS板与基础墙体有效粘贴面积不得小于保温板的40%，XPS板、PUR板、PIR板与基础墙体有效粘贴面积不得小于保温板的50%。

在施工到门窗洞口时，应采用整块保温板割出洞口，不得使用两块板拼接。墙身阳角处属于危险部位，受风荷载影响最大，应增强处理，可采用玻纤网双包的方式，玻纤网之间搭接长度不应小于200mm。

安装在外墙上的管线、设施设备、外遮阳产品、空调室外机托架等构件应固定于基层墙体，并预留出外保温系统的厚度。保温系统与构件之间应进行防水密封处理，采用外涂建筑密封膏或内置膨胀密封条。

3.施工组织设计 保温板安装过程中，需粘贴完一块板后及时打入锚栓，严禁工人流水线形式施工（一人负责粘贴，完成一面墙的粘贴后返回头打入锚栓，两道工序之间，胶结剂暂未生效外加无锚栓固定，有可能导致保温板掉落伤人）。严格按照设计要求采用旋入式或锤击式膨胀管，并且旋入式不得采用锤击方式锚固。

外墙外保温工程施工期间的环境温度不能低于5℃，5级以上大风天气及雨天不能施工。保温系统施工前后，应注意天气变化和成品保护，在允许的情况下，可采取遮阳、防雨和防风措施，夏季尽量避免阳光暴晒。

保温系统施工完成后，应安排专人对出入口、洞口、门窗、阳角等关键部位进行检查，发现空鼓、粘贴不牢或者其他质量问题，须及时铲除并重新粘贴。

结语：目前，铁路沿线低多层生产生活用房外墙保温系统仍大量使用粘贴保温板的构造形式，在材料使用、运输存储、施工组织等方面可能存在着质量隐患，工程施工期间提前介入管理可以及时发现质量问题，消除隐患，保证房屋建成后的正常使用，避免发生类似质量事故，切实保证铁路行车和人身安全。

参考文献：

【1】外墙外保温工程技术标准、中国建筑工业出版社、JGJ144-2019 、2019年11月

【2】建筑结构荷载规范、中华人民共和国住房与城乡建设部、GB 50009-2012、2012年10月

作者简介：

石正东、1995-11-4、男、安徽六安、汉族、本科、中国铁路上海局集团有限公司合肥房建公寓段、助理工程师、建筑方向

孙立琦、1981-5-14、男、安徽合肥、汉族、在职研究生、中国铁路上海局集团有限公司合肥房建公寓段、高级工程师、建筑方向