涂層金屬板飾面纖維增強改性發泡水泥保溫裝飾板在既有節能改造中的應用

田永明，陳志惠，王智，熊鳳鳴

（1重慶思貝肯節能技術開發有限公司，重慶 401329；2重慶大學 材料科學與工程學院 重慶 400045）

0 前言

我國是世界能耗大國，其中建筑能耗占到了全社會總能耗的30%左右，建筑能耗問題已經受到了政府和社會的廣泛關注。建筑圍護結構能耗是建筑能耗的主要組成部分，約占整個建筑能耗的70%左右。因此建筑節能改造的重點是圍護結構的改造[1]。

據統計我國目前既有建筑面積超過500億m2，其中90%以上都是高能耗建筑[2]。隨著人民生活水平的提高，建筑能耗快速增長，同時非節能建筑數量不斷積累，對既有建筑進行節能改造以避免能源的浪費，提高建筑熱舒適度，已成為我國當前必須盡快解決的重大問題[3]。纖維增強改性發泡水泥保溫裝飾板的燃燒等級為A級，重量輕，可有效降低建筑物荷載，且飾面豐富，施工工期短，施工不擾民，是一種非常適合于既有建筑外圍護結構改造的材料。

1 涂層金屬板飾面纖維增強改性發泡水泥保溫裝飾板外墻外保溫系統介紹

1.1 系統簡介

安裝在建筑物外墻外表面的由涂層金屬板飾面纖維增強改性發泡水泥保溫裝飾板（在工廠預制生產，以纖維增強改性發泡水泥保溫板為芯材，與涂層金屬板復合而成的具有保溫與裝飾功能的板狀制品）、界面劑、膠粘劑、扣掛連接件、填縫材料、密封膠和排氣塞等構成的非承重保溫裝飾系統。

1.2 系統構造

涂層金屬板飾面纖維增強改性發泡水泥保溫裝飾板與基層墻體之間采用粘結與扣掛相結合的安裝方式[4]。其構造圖如表1所示。

表1 涂層金屬板飾面纖維增強改性發泡水泥保溫裝飾板外墻外保溫系統基本構造

2 涂層金屬板飾面纖維增強改性發泡水泥保溫裝飾板應用技術

2.1 基層墻體處理

許多既有建筑的外墻面存在著滲水、空鼓等薄弱部位，這些薄弱部位的存在嚴重影響了膠粘劑與基層墻體的粘結強度，如果不進行處理，將會嚴重影響外保溫系統的安全。首先采用高精度的紅外熱成像儀拍攝找出外墻基層的裂縫、空洞、滲漏等缺陷部位的大小和位置。有效的基層處理可以改善膠粘劑與墻體基層的粘結強度，提高外保溫系統的安全、可靠性。不同外墻飾面材料的基層處理措施有所不同。

2.1.1 清水磚墻飾面的外墻基層處理措施

表面浮灰可用高壓水龍頭或清除劑清除，由凍害、析鹽等因素所造成的損害、墻面油跡可用堿液洗除，霉斑可用化學去霉劑處理，表面有突起物時應剔除，裂縫及不平部位應填充和修補涂刷界面劑，以提高基層表面的附著力。

2.1.2 以水刷石為飾面的外墻基層處理措施

表面浮灰可用高壓水龍頭清除空鼓和疏松等部位進行剔除，裂縫處應進行修補，然后用水泥砂漿修補找平。

2.1.3 以面磚、馬賽克為飾面的外墻基層處理措施

面磚、玻璃馬賽克外墻飾面是20世紀80年代建筑廣泛采用的外墻裝飾工藝，具有施工方便、造價低、堅固耐用、美觀等優點。由于改建項目建筑物已使用 20年，墻面存在大面積污垢和局部空鼓開裂、松動剝落等現象，直接影響保溫裝飾板粘結，因此從以下幾個方面進行基層處理：

（1）面磚、玻璃馬賽克是硅酸鹽材料，宜采用酸洗法除去原有外墻面污垢。對松動、空鼓、即將脫落的面磚及馬賽克應敲掉，表面無油污等溶劑型附著物，對粘結強度無影響的非釉面飾面磚可不清除。

（2）局部空鼓開裂部位采用切割機切除，同時清除松動的玻璃馬賽克。混凝土表面應進行鑿毛處理，以增強與底層之間的粘結力，防止抹灰層再度空鼓開裂。墻面基層經處理后，在抹灰前 1天進行澆水，充分濕潤墻面，注意保證均勻適量，沖去表面殘渣浮土，應先刷一道水泥素漿，再用 1∶3水泥砂漿分層修補并拉毛。

（3）二次檢查墻面基層質量隱患，二次清洗墻面基層。

2.1.4 涂料飾面的基層處理措施

將舊涂料飾面層全部清除，一般用手提砂輪機打磨或動力鋼絲刷清除，并兼用人工鏟刀刮除，露出堅實墻面用高壓水龍頭沖洗，清除時從房檐下開始，向下沖洗干裂脫皮的舊涂膜，自然風干后，對表面的凹坑、裂縫進行修補并打磨平整，將表面粉塵及時清除干凈。涂刷界面劑，以提高基層表面的附著力。

通過以上對基層墻體處理，達到以表2所示性能指標要求。

表2 基層墻體性能指標要求

2.2 扣掛技術

保溫裝飾板采用粘結與扣掛相結合的方式與基層墻體連接固定，粘結方法采用條粘法或點框粘法，粘結面積應不小于60%，特殊部位小尺寸的纖維增強改性發泡水泥保溫裝飾板應滿粘。

通過以下扣掛組件（如圖1所示）將基層墻體與保溫裝飾板機械連接。圖中托架采用錨栓固定到墻體上，T型扣件直接扣掛在保溫裝飾板預留的槽孔中。扣掛方案中最重要的是確定錨栓的錨固深度和扣掛密度等重要指標。

圖1 扣掛組件

既有建筑的圍護結構墻體采用的砌體材料多樣，墻體質量也參差不齊。根據保溫裝飾板外墻外保溫系統拉拔強度的要求，扣掛組件的材料組合、扣掛數量、扣掛位置、及錨固深度等指標取決于不同的砌體材料。扣掛方式是一體化板施工安全的關鍵所在，也是實現一體化板在既有建筑上應用的技術關鍵。為此，我們通過檢測和實驗，針對混凝土基層墻體、空心磚墻體、加氣混凝土等基層墻體制定了不同的扣掛施工方案。

2.2.1 混凝土基層墻體扣掛施工方案

保溫裝飾板扣掛的托架用錨栓固定在基層墻體上，錨栓單點錨固力是表征扣掛在墻體材料中。混凝土基層墻體要求為強度不小于C25的混凝土材料。經檢測，在混凝土墻體上，錨栓的單點錨固力一般不小于0.60kN。保溫裝飾板在混凝土基層墻體上的錨固深度和扣掛密度根據檢測數據和風荷載計算確定如下：

（1）風荷載計算

所在地點：重慶；海拔高度：259.1m。

結構類型：圍護結構；計算位置的高度：z=100.00m；地面粗糙度：B；修正系數β取1。

風荷載標準值按 《建筑結構荷載規范》(GB50009-2012)計算（表 3）：

wk=βgz×μs1×μz×w0

上式中：wk為作用在圍護結構上的風荷載標準值(MPa)；βgz為高度z處的陣風系數；μs1為風荷載體型系數；μz為風壓高度變化系數；w0為50年重現期基本風壓，重現期按照50年來取值，基本風壓w0為0.40kN/m2。

表3 不同建筑高度的風荷載標準值計算表

（2）扣掛密度計算

錨栓密度=風荷載設計值÷拉拔設計值。

拉拔設計值：單點錨固力取值為0.6kN。

錨栓間距=1.67÷錨栓密度（根據板材寬度為600mm計算）。

通過計算，扣掛方案確定如下：

①確定在20m以下高度范圍內，錨栓間距不大于400mm，20-60m高度范圍內，錨栓間距不大于350mm，60-100m高度范圍內，錨栓間距不大于280mm。

表4 不同建筑高度錨栓數量和錨栓間距計算表

2.2.2 空心磚基層墻體扣掛施工方案

空心磚基層墻體要求：參照標準 《砌體結構設計規范》GB50003，及相關的地方標準，外墻用空心磚壁厚不小于25mm，砌筑砂漿強度不低于M5。

（1）風荷載計算

風荷載計算參照2.2.1。

（2）扣掛密度計算

錨栓密度=風荷載設計值÷拉拔設計值。

拉拔設計值：根據檢測數據顯示錨栓在空心磚上的單點錨固力大于0.3kN，根據相關標準規定，在計算過程中，單點錨固力取值為0.3kN。

錨栓間距=1.67÷錨栓密度（根據板材寬度為600mm計算）。

計算結果參照表 5。

表5 不同建筑高度錨栓數量和錨栓間距計算表

通過計算，扣掛方案確定如下：

①纖維增強改性發泡水泥保溫裝飾板在厚壁空心磚基層墻體上采用膨脹錨栓固定托架，從實例檢測和抗風壓計算數據顯示，高度不大于100m的建筑，按照錨栓間距不大于150mm并且每平方米不小于11顆錨栓的數量，錨栓的承載力有足夠的富余量。

②錨固深度：根據相關標準規定，錨栓進入混凝土、燒結頁巖空心砌塊、小型混凝土空心砌塊等墻體基層的有效錨固深度不應小于25mm。

2.2.3 加氣混凝土基層墻體扣掛方案

目前，框架結構的填充墻多數采用加氣混凝土，外墻保溫裝飾板在此類填充墻上的安裝可靠性是保溫裝飾板順利推廣應用的重要保障，蒸壓加氣混凝土砌塊的密度等級應不小于B06級，強度等級應不小于A5.0級。

（1）風荷載計算

風荷載計算參照2.2.1

（2）扣掛密度計算

錨栓密度計算：風荷載設計值÷拉拔設計值。

拉拔設計值：(膨脹錨栓檢測取值為0.6kN，化學錨栓取值為1kN)。

錨栓間距計算：1.67÷錨栓密度（根據板材寬度為600mm計算）。

計算結果見表6。

表6 不同建筑高度錨栓密度和錨栓間距計算表

通過計算，扣掛方案確定如下：

①保溫裝飾板與基層墻體扣掛采用托架安裝，每層應設置通長托架扣掛，托架兩端應有效固定在建筑主體混凝土結構上。

②托架增加化學錨栓固定，具體化學錨栓間距依具體設計要求而定。

③注意：如用膨脹錨栓施工打孔時采用旋轉沖擊電錘，錨栓應用手槍鉆固定擰緊。

④錨固深度：根據相關標準規定，錨栓進入加氣混凝土墻體基層的有效錨固深度不應小于50mm。

以上是在忽略保溫裝飾板粘結受力的情況下的方案。由于纖維增強改性發泡水泥保溫裝飾板與基層連接固定采用粘貼與扣掛結合的安裝方式，保溫裝飾板與基層墻體粘結面積不小于板材面積的60%，板材粘結也是保證整個系統安全性的重要因素。

3 結論

涂層金屬板飾面纖維增強改性發泡水泥保溫裝飾板外墻外保溫系統在既有建筑節能改造中針對不同的基層墻體形成了完整的技術體系，整個系統安全可靠。該系統重量輕能大大降低建筑物的荷載，同時造價比干掛系統低了25%左右，是一種理想的既有建筑節能改造材料。

[1]李明海，王微微，許紅升.既有建筑圍護結構節能改造技術研究[J].建筑節能，2009（1）：37-215

[2]廖袖鋒，王聰.發泡水泥保溫裝飾板在既有建筑節能改造工程中的工程應用[J].建設科技，2016(15)：110-111.

[3]李建忠.既有建筑圍護結構節能改造技術及經濟分析[J].鐵道標準設計，2011（7）：121-124.

[4]陳永波，張君實，石方奇.外墻保溫裝飾一體化板施工[J].新型建筑材料，2009（3）：16-44.