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XPS挤塑板外墙外保温体系瓷砖系统安全性探讨

墙外保温技术起源于欧美,其中比较成熟的体系是膨胀聚苯板薄抹灰外墙外保温体系,主要采用涂料饰面;在外墙外保温表面粘贴瓷砖,欧美使用很少,而且也没用相应的标准。在国内,尽管各地政策不提倡或者超过40米高度不允许粘贴瓷砖,但外墙表面采用瓷砖饰面依然非常普遍,已经是不可回避的事实。瓷砖饰面系统与涂料饰面系统完全不同,主要区别在于瓷砖本身存在一定厚度(5-8mm)和自重,而瓷砖粘结层厚度也在3-5mm左右,因此对于涂料饰面的薄抹灰外墙外保温系统已经发生了变化,瓷砖饰面的外保温系统从技术性能到产品指标应该随之发生变化,否则外保温系统变形很难与瓷砖饰面系统变形相适应,必然引起起鼓、裂纹和脱落等问题。

    XPS挤塑板是以聚苯乙烯树脂加上其他的原辅料和聚合物,通过加热混合同时注入催化剂,然后挤塑压出成型的硬质泡沫塑料板;具有导热系数低、强度高等优点。在全国各地替代EPS聚苯板用来做外墙外保温已经很普及,特别是在瓷砖饰面系统中。XPS挤塑板外墙外保温系统粘贴瓷砖已有很多工程实例,也相继出现了瓷层起鼓、松动、脱落等问题,为了找出XPS挤塑板外墙外保温瓷砖饰面系统需要注意的地方和解决系统中存在的各种隐患,琴诺砂浆研究中心到全国各地工程现场做了大量的考察以及实验和测试。

安全性主要影响的几个关键因素:

1.XPS挤塑板的选择

    XPS挤塑板各地目前主要采用光面板、毛面板、压花板或开槽板,这些板材是在生产时通过不同的表面处理方法得到的,对四种不同表面处理的板材进行对比试验,结果见表1。

表1不同界面处理XPS挤塑板的粘结强度
项目 拉伸粘结强度
1 2 3 4 5 平均值
光面板 0.16 0.19 0.14 0.15 0.17 0.16
毛面板 0.19 0.24 0.23 0.19 0.23 0.22
开槽板 0.24 0.21 0.26 0.23 0.19 0.23
压花板 0.17 0.20 0.23 0.19 0.22 0.20

    对光面板进行表面处理后得到的各种板材拉伸粘结强度均有明显提高,特别是毛面板和开槽板粘结强度可提高30%以上,是值得推荐使用的XPS板。XPS板在通过拉毛和开槽处理后,比表面积增大,有效粘结面积增加,同时砂浆可以嵌入表面凹处,从而提高了粘结强度。2.XPS挤塑板专用界面剂
XPS挤塑板表面光滑不易与砂浆粘结,就算通过各种机械处理,也难以粘结牢固,所以涂刷专用的挤塑板界面剂以提高与砂浆的粘结强度,是一种简易有效的方法。涂刷界面剂后的XPS挤塑板与聚合物砂浆之间能形成一种化学结合键,通过化学作用使两者表面成为一体,从而增强聚合物砂浆与XPS挤塑板的亲合粘结力。
XPS挤塑板专用界面剂由聚合物乳液、活性剂、改性剂、防腐剂等材料复合而成。界面剂的性能要求应达到如下性能:
表2 界面剂的性能指标
    试验项目 性能指标
容器中状态 搅拌后无结块,呈均匀状态
施工性 涂刷无困难
拉伸粘结强度,MPa
(与XPS挤塑板) 原强度 ≥0.20或破坏界面在挤塑板上
耐水 ≥0.20或破坏界面在挤塑板上
 
下面是将添加不同乳液的界面剂分别涂刷在光面XPS挤塑板和毛面XPS挤塑板上做的对照试验,拉伸粘结强度实验结果见表3。
表3不同乳液制备界面剂的粘结强度
项目 拉伸粘结强度 平均值 破坏
方式
1 2 3 4 5
光面板 空白 0.09 0.11 0.06 0.07 0.10 0.08 A
丙烯酸乳液 0.26 0.25 0.23 0.27 0.20 0.24 B
苯丙乳液 0.25 0.20 0.21 0.25 0.27 0.23 B
VAE乳液 0.12 0.15 0.10 0.11 0.13 0.12 A/B
毛面板 空白 0.12 0.09 0.12 0.15 0.14 0.12 A
丙烯酸乳液 0.29 0.27 0.25 0.23 0.26 0.26 B
苯丙乳液 0.27 0.26 0.26 0.24 0.22 0.25 B
VAE乳液 0.22 0.20 0.21 0.20 0.24 0.21 B

注:A - 破坏在界面、B - 破坏在保温层
采用丙烯酸乳液或苯丙乳液都可以达到要求。
3.增强网的选择
    目前外墙XPS挤塑板保温系统粘贴瓷砖的做法主要有:①以热镀锌钢丝网为增强网粘贴瓷砖;②以双层普通型耐碱网格布为增强网粘贴瓷砖;③以增强型网格布为增强网粘贴瓷砖。其中在①的做法中,采用0.6mm热镀锌钢丝网直接铺贴在聚苯板上,用锚栓锚固,抹灰层厚度在8mm左右,是目前应用最广泛的施工工艺。②③的做法与涂料饰面的做法类似。三种工艺做法拉拔试验结果如表4所示。
表4不同增强网的现场拉拔结果
样板名称 试验拉拔值/Mpa——破坏类型 平均值/Mpa
1 2 3 4 5
① 瓷砖 0.42E 0.35C 0.24A 0.22A 0.37C 0.32
② 瓷砖 0.20D 0.14D 0.12D 0.16C 0.09D 0.14
③ 瓷砖 0.33C 0.30E 0.21D 0.29C 0.29C 0.28

注:A - 破坏在界面、B - 破坏在保温层、C - 破坏在抹面胶浆层、D - 破坏在增强网、E - 破坏在瓷砖胶层。
按现行现场拉拔参照标准,JG149-2003《膨胀聚苯板薄抹灰外墙外保温系统》规定,系统抗拉强度要求大于0.1Mpa;JGJ110-2008《建筑工程饰面砖粘结强度检验标准》规定,外墙瓷砖拉拔试验值要求为:a)平均值不应小于0.4Mpa;b)每组可有一个试样的粘结强度小于0.4Mpa,但不应小于0.3Mpa。现场几组试样拉拔强度
未能满足JGJ110-2008的要求。
主要原因分析:
采用普通型网格布,网孔较小,经纬向密集的纤维布减少了有效粘结面积,同时为了得到良好的抗裂性,网格布很靠近面层,导致面层胶浆厚度较薄,在1mm-2mm左右,所以网格布在作为增强网的同时也降低了网格布两侧抹面胶浆的粘结强度,不适合用作瓷砖饰面的增强网。
采用增强型网格布,拉拔强度有所提高,但是仍然对砂浆存在有一定的阻隔影响,破坏形式主要在抹面胶浆层。
采用钢丝网破坏形式比较多,铺贴方式以及钢丝网的丝径对粘结力影响较大。0.6mm丝径钢丝网增强的样板,拉拔破坏界面容易出现在保温层,增强能力不足,不能有效的分散拉拔应力,提高胶浆与保温层粘结。
抹面胶浆层厚度对拉拔强度影响大,表5是不同厚度的现场拉拔对比:
表5 不同抹灰厚度的现场拉拔数据
样板名称 试验拉拔值/Mpa——破坏类型 平均值/Mpa
1 2 3 4 5
6mm 0.41C 0.24D 0.37C 0.44E 0.29D 0.35
9mm 0.43C 0.43C 0.38C 0.45E 0.46E 0.43
12mm 0.44E 0.47E 0.41C 0.46C 0.41C 0.44

注:A - 破坏在界面、B - 破坏在保温层、C - 破坏在抹面胶浆层、D - 破坏在增强网、E - 破坏在瓷砖胶层。
4.抹面胶浆性能、
在现行的标准中,对胶粘剂与水泥砂浆块的粘结强度有明确的要求,对抹面胶浆只作出与保温层拉伸粘结强度的要求。在瓷砖饰面中,抹面胶浆是粘贴瓷砖的基层,破坏主要在抹面胶浆防护层,其强度关系到瓷砖的粘贴效果,故不能忽视其自身抗拉强度。抹面胶浆的性能指标建议修改如下:
表6 抹面胶浆性能指标
试验项目 性能指标
拉伸粘结强度,MPa(与水泥) 原强度 ≥0.60
耐水 ≥0.40
拉伸粘结强度,MPa(与挤塑聚苯板) 原强度 ≥0.20或破坏界面在挤塑聚苯板上
耐水 ≥0.20或破坏界面在挤塑聚苯板上
耐冻融 ≥0.20或破坏界面在挤塑聚苯板上
柔韧性(抗压强度/抗折强度) ≤3.0
可操作时间,h 1.5~4.0

抹面胶浆本身抗拉强度需大于0.4MPa,同时铺贴厚度应保障增强网上面的胶浆厚度不少于3mm,才能满足现行标准拉拔粘结强度不少于0.4MPa的要求。

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