關(guān)于外墻外保溫系統(tǒng)整體拉拔檢測(cè)裝置的研究

張誠(chéng)

（北京市建筑工程研究院有限責(zé)任公司，北京 100039）

0 引言

當(dāng)前為提高居住建筑的室內(nèi)熱環(huán)境質(zhì)量及能源利用效率，貫徹經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展，住宅節(jié)能建設(shè)工作的不斷深入，我國(guó)建筑節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)不斷提高，節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)由最初的節(jié)能50%提高到65%，目前有些地方（如北京）已經(jīng)提出節(jié)能75%的要求。

雖然保證了圍護(hù)結(jié)構(gòu)外保溫的熱工性能達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求，但是外墻外保溫系統(tǒng)抗風(fēng)荷載的安全性同樣非常重要。近年來(lái)，圍護(hù)結(jié)構(gòu)外保溫施工質(zhì)量出現(xiàn)的問(wèn)題也越來(lái)越多，例如：外墻外保溫系統(tǒng)開(kāi)裂、脫落等施工質(zhì)量問(wèn)題。所以我們需要在外墻外保溫系統(tǒng)抗風(fēng)荷載安全性研究上下更大的力氣，保證外墻外保溫系統(tǒng)的安全性。

目前控制外墻外保溫施工質(zhì)量現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)項(xiàng)目主要是針對(duì)不同材料本身的抗拉試驗(yàn)，并沒(méi)有一個(gè)外墻外保溫系統(tǒng)整體抗風(fēng)荷載檢測(cè)項(xiàng)目。材料本身的抗拉試驗(yàn)有一定的局限性，僅由材料本身的抗拉試驗(yàn)確定整體的抗拉強(qiáng)度有些以偏概全，不能真實(shí)反映外墻外保溫系統(tǒng)整體的施工質(zhì)量。于此筆者希望通過(guò)研究，制作出一種外墻外保溫系統(tǒng)整體現(xiàn)場(chǎng)拉拔的檢測(cè)裝置，能真實(shí)反映外墻外保溫系統(tǒng)整體的施工質(zhì)量。

1 現(xiàn)階段外墻外保溫檢測(cè)存在問(wèn)題

目前控制外墻外保溫施工質(zhì)量現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)項(xiàng)目主要是針對(duì)不同材料本身的抗拉試驗(yàn)，并沒(méi)有一個(gè)外墻外保溫系統(tǒng)整體拉拔檢測(cè)項(xiàng)目。材料本身的抗拉試驗(yàn)有一定的局限性，僅由材料本身的抗拉試驗(yàn)確定整體的抗拉強(qiáng)度有些以偏概全，不能真實(shí)反映外墻外保溫系統(tǒng)整體的施工質(zhì)量。

現(xiàn)階段為了控制外墻外保溫現(xiàn)場(chǎng)施工質(zhì)量，也進(jìn)行了大量的施工質(zhì)量控制的檢測(cè)項(xiàng)目。但現(xiàn)階段外墻外保溫系統(tǒng)施工質(zhì)量檢測(cè)中缺失的一個(gè)環(huán)節(jié)，就是外墻外保溫整體拉拔檢測(cè)。所以我們來(lái)研究出一種外墻外保溫整體拉拔的檢測(cè)裝置，來(lái)彌補(bǔ)這一缺失的環(huán)節(jié)。使整個(gè)外墻外保溫系統(tǒng)的檢測(cè)形成一個(gè)閉環(huán)，能真正反映外墻外保溫系統(tǒng)的施工質(zhì)量。

2 外墻外保溫系統(tǒng)整體拉拔試驗(yàn)裝置

2.1 外墻外保溫系統(tǒng)整體拉拔試驗(yàn)裝置的原理

該檢測(cè)裝置由試驗(yàn)板、反力支架、螺桿、螺釘四部分組成構(gòu)件組成的反力架實(shí)現(xiàn)，其中試驗(yàn)板通過(guò)螺桿與反力支架連接，可以通過(guò)調(diào)節(jié)螺釘來(lái)保證反力支架的承載面與外墻外保溫保持垂直，在反力支架上安裝千斤頂形成千斤頂反力系統(tǒng)，試驗(yàn)時(shí)，將外保溫系統(tǒng)與試驗(yàn)板粘接牢固，通過(guò)螺桿再將反力支架與試驗(yàn)板連接，然后螺桿與千斤頂固定，再調(diào)節(jié)螺釘以確保垂直受力。通過(guò)拉拔儀對(duì)千斤頂施加拉力，從而將拉力傳到到試驗(yàn)板上，勻速加壓，直到外墻外保溫系統(tǒng)與基層墻體脫落，停止加壓，記錄加載力值。與根據(jù)計(jì)算得出的抗風(fēng)荷載試驗(yàn)值進(jìn)行比較，確定該外墻外保溫系統(tǒng)整體拉拔是否滿足要求，如圖1所示。

圖1 外墻外保溫系統(tǒng)整體拉拔試驗(yàn)裝置

2.2 外墻外保溫系統(tǒng)整體拉拔試驗(yàn)裝置的組成

檢測(cè)裝置的組成部分為試驗(yàn)板（1200mm×600mm）、反力支架、螺桿、螺釘、千斤頂、油壓拉拔儀六部分組成。

（1）試驗(yàn)板（1200mm×600mm）作用：試驗(yàn)板正面與外墻外保溫材料進(jìn)行粘結(jié)固定，背面與反力支架、螺桿、螺釘進(jìn)行連接。

（2）反力支撐架作用：其特征在于由反力支架和墻體基座構(gòu)成，所述反力支架是由兩組橫梁與一組縱梁組成，所述縱梁的兩端分別與一組橫梁焊接相連，固定并構(gòu)成C字型構(gòu)架，兩組所述的橫梁分別與被測(cè)外墻外保溫墻體垂直接觸，形成一個(gè)以被測(cè)墻體為基座，C字型構(gòu)架為反力架結(jié)構(gòu)。

（3）螺桿、螺釘作用：螺桿帶有固定環(huán)的一端從C型支架穿過(guò)與反力支架、試驗(yàn)板連接，千斤頂從螺桿另一端套入，在與油壓拉拔儀連接。螺桿是連接所用部件的關(guān)鍵零件。螺釘是用來(lái)將螺桿連接起來(lái)的各個(gè)部件加以固定，使整個(gè)裝置保持一個(gè)完整性，確保整個(gè)受力可以傳導(dǎo)到北側(cè)外墻外保溫墻體上。

（4）千斤頂、油壓拉拔儀作用：通過(guò)千斤頂、油壓拉拔儀對(duì)整個(gè)裝置施加作用力，直至外墻外保溫系統(tǒng)從基層墻體上完全脫落下來(lái)，同時(shí)記錄所施加的力值，此力值與抗風(fēng)荷載試驗(yàn)值進(jìn)行比較，如果此力值大于抗風(fēng)荷載試驗(yàn)值，則此外墻外保溫系統(tǒng)滿足拉拔要求。

3 外墻外保溫抗風(fēng)荷載現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)裝置重復(fù)性和廣泛適用性試驗(yàn)

3.1 試驗(yàn)?zāi)康?/h3>

新型外墻外保溫系統(tǒng)整體拉拔現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)裝置的研發(fā)需要經(jīng)過(guò)重復(fù)性的驗(yàn)證和廣泛適用性的驗(yàn)證，來(lái)說(shuō)明此項(xiàng)試驗(yàn)裝置可以達(dá)到現(xiàn)場(chǎng)任何條件下，都可以滿足測(cè)試外墻外保溫系統(tǒng)整體拉拔的要求。

3.2 試驗(yàn)內(nèi)容

（1）重復(fù)性驗(yàn)證。選取同一種保溫材料（同一品牌擠塑聚苯板、規(guī)格1200mm×600mm×80mm）、粘結(jié)材料（同一品牌粘結(jié)砂漿）、錨固材料（同一品牌錨釘、規(guī)格10mm×182mm），同一批施工人員，同樣的施工流程制作試樣樣板墻30塊，以確保重復(fù)性驗(yàn)證的可靠性。

（2）廣泛適用性驗(yàn)證。選取不同種類不同規(guī)格的保溫材料讓同一批施工人員，同樣的施工流程制作試樣樣板墻，每組試件10塊，共計(jì)30塊樣板墻，以確保廣泛適用性驗(yàn)證的可靠性。具體分組見(jiàn)表1。

表1 不同種類保溫材料的做法

3.3 試驗(yàn)內(nèi)容試驗(yàn)結(jié)果

（1）重復(fù)性驗(yàn)證試驗(yàn)結(jié)果。經(jīng)過(guò)對(duì)30組試件的測(cè)試，每組試件測(cè)試結(jié)果明細(xì)見(jiàn)表2。

表2 30組重復(fù)性試驗(yàn)結(jié)果統(tǒng)計(jì) 單位：kN/m2

（2）廣泛適用性驗(yàn)證試驗(yàn)結(jié)果。經(jīng)過(guò)對(duì)三組不同保溫材料和不同規(guī)格的試件測(cè)試，每組試件測(cè)試結(jié)果明細(xì)見(jiàn)表3～5。

表3 廣泛性試驗(yàn)結(jié)果統(tǒng)計(jì)——擠塑聚苯板10組 單位：kN/m2

表4 廣泛性試驗(yàn)結(jié)果統(tǒng)計(jì)——復(fù)合聚氨酯板10組 單位：kN/m2

3.4 結(jié)果分析

（1）重復(fù)性驗(yàn)證試驗(yàn)結(jié)果分析。試驗(yàn)完畢，統(tǒng)計(jì)30組試件的試驗(yàn)結(jié)果。拉拔最大值為7.96kN/m2，拉拔最小值為7.37kN/m2，拉拔平均值為7.61kN/m2。根據(jù)拉拔值數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，繪制統(tǒng)計(jì)圖，如圖2所示。

圖2 30組重復(fù)性試驗(yàn)的拉拔力曲線

表5 廣泛性試驗(yàn)結(jié)果統(tǒng)計(jì)——石墨聚苯板10組 單位：kN/m2

根據(jù)圖2顯示，測(cè)試數(shù)據(jù)比較穩(wěn)定。在利用貝塞爾法對(duì)相同材料、同樣人員施工的試件測(cè)試結(jié)果進(jìn)行重復(fù)性判定，30組試件的標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.134，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為1.76%。根據(jù)得出的標(biāo)準(zhǔn)偏差，我們可以推斷出，在相同重復(fù)性條件下兩次測(cè)量結(jié)果之差以95%的概率所存在的區(qū)間（7.61-0.134，7.61+0.134），即兩次測(cè)量結(jié)果之差落于這個(gè)區(qū)間內(nèi)的概率為95%。所以外墻外保溫整體拉拔現(xiàn)場(chǎng)拉拔裝置的重復(fù)性表現(xiàn)良好，達(dá)到現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)要求。

（2）廣泛適用性驗(yàn)證試驗(yàn)結(jié)果。試驗(yàn)完畢，統(tǒng)計(jì)各組試件的試驗(yàn)結(jié)果。擠塑聚苯板組試驗(yàn)結(jié)果最大為7.69kN/m2，最小為7.46kN/m2，平均值為7.60kN/m2。復(fù)合聚氨酯板組試驗(yàn)結(jié)果最大為5.37kN/m2，最小為4.88kN/m2，平均值為5.10kN/m2。石墨聚苯板組試驗(yàn)結(jié)果最大為4.77kN/m2，最小為4.32kN/m2，平均值為4.55kN/m2。根據(jù)拉拔統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，繪制統(tǒng)計(jì)圖，如圖3所示。

圖3 三種不同保溫材料的試驗(yàn)拉拔力曲線

根據(jù)統(tǒng)計(jì)圖顯示，三組不同材料不同規(guī)格的外墻外保溫系統(tǒng)的拉拔值中每一組相同材料測(cè)試數(shù)據(jù)比較穩(wěn)定。利用貝塞爾法對(duì)每組試件測(cè)試結(jié)果進(jìn)行重復(fù)性判定，擠塑聚苯板組試件的標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.069，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.91%。復(fù)合聚氨酯板組試件的標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.154，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為3.01%。石墨聚苯板組試件的標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.158，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為3.46%。根據(jù)得出的標(biāo)準(zhǔn)偏差，我們可以推斷出，每組數(shù)據(jù)兩次測(cè)量結(jié)果之差以95%的概率所 存 在 的 區(qū) 間 分 別 是（7.60-0.069，7.60+0.069）、（5.10-0.154，5.10+0.154）、（4.55-0.158，4.55+0.158），即兩次測(cè)量結(jié)果之差落于這個(gè)區(qū)間內(nèi)或這個(gè)差的概率為95%。說(shuō)明外墻外保溫抗風(fēng)荷載現(xiàn)場(chǎng)拉拔裝置對(duì)不同保溫材料不同試樣規(guī)格的外墻外保溫系統(tǒng)都有很好的穩(wěn)定性。所以外墻外保溫整體拉拔現(xiàn)場(chǎng)裝置的廣泛適用性表現(xiàn)良好，能夠滿足不同種保溫材料的外墻外保溫系統(tǒng)整體拉拔試驗(yàn)要求。

4 結(jié)論

根據(jù)多年外墻外保溫現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)中存在的問(wèn)題而提出，主要研究出一種適合在施工現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用的外墻外保溫系統(tǒng)整體拉拔的試驗(yàn)裝置：①根據(jù)核算風(fēng)荷載數(shù)值，確定制作匹配的裝置反力架組的承載力；②確定試驗(yàn)板的材料，防止試驗(yàn)板微小變形的方式；③反力架裝置的制作是課題的重點(diǎn)和難點(diǎn)，經(jīng)過(guò)與設(shè)備加工方的不懈努力，制作出與風(fēng)荷載數(shù)值相適應(yīng)的裝置反力架組，使試驗(yàn)裝置可以滿足測(cè)試外墻外保溫系統(tǒng)的整體拉拔的性能要求。

通過(guò)60組試件的測(cè)試，來(lái)驗(yàn)證研究出的新型外墻外保溫整體拉拔現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)裝置的重復(fù)性和廣泛適用性，確保此項(xiàng)試驗(yàn)方法和試驗(yàn)裝置可以達(dá)到現(xiàn)場(chǎng)任何條件下，都可以滿足測(cè)試外墻外保溫系統(tǒng)整體性能的要求。

新型裝置的研究存在的問(wèn)題及不足：①只針對(duì)三種現(xiàn)有常用保溫材料的外墻外保溫系統(tǒng)進(jìn)行了重復(fù)性試驗(yàn)研究，沒(méi)能對(duì)當(dāng)下使用的所有保溫材料，特別是一些新型的保溫裝飾一體板進(jìn)行試驗(yàn)研究以使研究結(jié)果具有更廣泛的適用性；②隨著試驗(yàn)測(cè)試的次數(shù)增多，發(fā)現(xiàn)試驗(yàn)板的自重限制了一些測(cè)試條件，例如：在高層測(cè)試用吊籃就不太可行，只能搭架子。如果太高搭架子也不現(xiàn)實(shí)，所以還要想辦法降低試驗(yàn)板的自重，實(shí)現(xiàn)高層測(cè)試的條件；③裝置上的小配件易損壞，裝置在使用一段時(shí)間后，螺釘發(fā)現(xiàn)裂痕等問(wèn)題。隨著問(wèn)題的暴露，我們將繼續(xù)完善此項(xiàng)試驗(yàn)裝置，最終可以達(dá)到一個(gè)比較可靠的狀態(tài)。