EPS外墙外保温系统使用锚栓的利弊分析

郑欣

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我国在EPS外墙外保温技术发展的时间较短,对系统及材料的配套性都缺乏深入的研究。到底在什么情况下应该使用锚栓?在行业内一直有些模糊不清。本文通过分析锚栓使用的利与弊,提出锚栓对外保温体系的抗开裂性来说是一个不利因素,在可能的情况下应尽量避免使用锚栓。
  在EPS外墙外保温系统中EPS保温板的固定方式,主要有两种:一种做法是采用粘结剂直接把EPS板粘贴在基面上;另一种做法是采用粘结剂并辅以锚栓把EPS板粘贴在基面上。对于这两种不同的做法,在《外墙外保温工程技术规程》(JGJ 144-2004)中提到“锚栓主要用于在不可预见的情况下对确保系统的安全性起一定的辅助作用。因此胶粘剂应承受系统全部载荷,不能因使用锚栓就放宽对粘结固定性能的要求。”并且也允许外保温供应商能够自行担保系统安全的情况下,可不使用锚栓。
  由于我国外保温技术发展的时间较短,对系统及材料的配套性都缺乏深入的研究。目前市场的绝大多数厂家都还处于简单的模仿阶段,甚至国内的一些专家也对一些问题也都还在摸索和探讨。外保温系统中是否需要锚栓的问题一直存在争议,因此在相关的行业标准和规范中也没有明确提出来。但参考美国专威特在国外近40年成功的经验,在新建建筑中只要基面的附着力满足要求的情况下,不使用锚栓;只有在旧房改造中遇到的诸如墙面老化起粉、光滑的瓷砖面等基面附着力不够的情况时,如没有条件对基面作处理(如去除瓷砖等),才会使用锚栓加固。
  根据国家行业标准《膨胀聚苯板薄抹灰外墙外保温系统》JG 149-2003的规定,锚栓对外保温系统有利的方面表现在:单个锚栓能至少提供不小于0.3KN的抗拉强度,在不可预见的情况下对确保系统的安全性起一定的辅助作用。锚栓对外保温系统不利的方面表现在:
  1.防护面层在温湿应力作用下的柔性变形在受到相对较硬的锚栓盘的限制时,锚栓盘周边较易开裂。
  2.在负风压作用时,锚栓这个刚性支点限制了外保温体系而使两个锚栓之间的外保温体系出现弯曲变形,使其中央部位弯曲变形最大,锚栓部位的保温板容易产生应力集中,引起开裂。
  3.保温板粘贴完毕后,水泥聚合物粘结剂通常至少要养护14天后强度才开始稳定。但在现场施工中由于工期原因,通常在保温板粘贴完毕24小时后就开始打锚栓,在粘结剂强度还未稳定的时候,打锚栓所造成的板材微震动会使板材与粘结剂脱离,从而引起虚粘,造成外保温系统的安全隐患。
  4.锚栓固在玻纤网格布增强层上,还是保温板板面上?应根据具体的要求来定,如果是为了增加板材固定的强度,锚栓应固定在保温板面上;如果是为了增强系统的抗拉强度,比如外贴石材或重质量面砖时,锚栓应锚固在玻纤网格布增强层上,因为瓷砖的重力与锚栓的拉力形成一个斜向的压力,这个力由保温板通过粘胶传递至墙面,从而由墙体来承受瓷砖的自重,锚栓等于是为外保温体系提供了一个斜支撑的作用,但这样一来,又破坏了外保温面层的统一性,下雨时锚栓部位易发生渗透,从而危及系统的安全。
  对于锚栓0.3KN的抗拉强度对外保温体系的安全性是否能起到重要作用?让我们来做以下定量分析:
  先了解一下《膨胀聚苯板薄抹灰外墙外保温系统》(JG149-2003)及《外墙外保温系统技术规程》(JGJ 144-2004)等标准对EPS外墙外保温体系组成材料及各材料界面粘结强度的最低要求可知,EPS外墙外保温系统抗拉强度最薄弱的环节是粘结胶浆与EPS板间的界面,强度为0.04Mpa。
  我们可以计算一下使用多少个锚栓相当于达到0.04Mpa的粘胶抗拉强度:锚栓个数/M2=0.04Mpa*1000/0.3KN=133由此看出:锚栓对外保温体系的安全性并不起到任何作用,因为单位面积内增加几个锚栓,不能明显提高系统的强度。 锚栓起到的作用不大,却又存在诸多弊端,所以在欧美发达国家的外保温体系中应用的很少,主要应用在基面的附着力不足的情况下。
  基面的附着力问题在今后旧房节能改造中是首先要遇到的问题。美国ANSI/EIMA 99A-2001、欧标ETAG 004及德国DIBt(德国建筑技术委员会)对粘贴法外保温体系的基面附着力要求是≥0.08Mpa(40%粘贴面积),否则必须附加锚栓或以其它机械固定方式(基面附着力≥0.05Mpa时,也可把粘贴面积提高至100%)。我国实行的行业标准JGJ144-2004《外墙外保温系统技术规程》规定的基面附着力为≥0.3Mpa(40%粘贴面积),大大高于欧美标准,这意味着我国使用锚栓的门槛较欧洲高,也可以说在此标准基础上根本没必要使用锚栓。同时也意味着旧房改造时必须采用一定的基面处理技术使基面达到如此高的要求,否则有必要另外制订一个标准,这样不至于把一些成熟的,粘贴法以外的外保温固定技术拦在门外。事实上,对于旧房改造,或者更准确地说,对于附着力差、平整度差、有结构裂缝等所谓有问题的基面,欧美的锚栓、型材固定技术都比较成熟。
  关于板面附着力的问题,也是影响与粘胶或抹面胶浆粘结强度的一个因素,EPS板的板面附着力不存在问题。不过目前在外墙外保温市场上有较多厂家使用XPS板作为保温板,这类板材因为表皮非常光滑致密,与粘胶和抹面胶浆的附着力很差。经测试,即使去掉表皮,也不能得到很好改善,远远达不到JG149-2003《膨胀聚苯板薄抹灰外墙外保温系统》所规定的0.1Mpa,XPS板用于墙体保温,锚栓看来是必不可少。据说在涂刷一层界面剂后可以解决XPS板面的附着力问题,但观察所有的XPS板类外保温体系工程,无不使用锚栓作附加固定。但问题在于锚栓在安装时,其锚盘在压入板面过程中常常使XPS板沿锚盘一周出现脆裂,甚至裂得与整板分离,锚栓所起作用值得怀疑;同时锚栓在打入时使刚性的XPS板材起拱,反而影响板材与墙面之间的粘结状态。因此锚栓对XPS类外保温体系能否真正起到附加安全作用,应谨慎考虑,特别是饰面层采用瓷砖的情况下。
  对于负风压来说,只要基面、粘结剂、保温板等外保温各组成材料符合JG149-2003《膨胀聚苯板薄抹灰外墙外保温系统》等外保温行业标准,粘胶是解决外墙外保温体系安全问题的根本途径,锚栓只是作为一个附加的安全措施,更多的是解决施工期间因气候、工人操作因素所带来的一些问题。