外墙保温薄层原位修缮加固系统材料性能研究
摘要:与外墙保温置换修复技术相比,薄层原位修复技术无需或极少铲除保温层,几乎不改变原墙面的保温效果、建筑外观及尺寸。介绍了外墙保温薄层原位修复加固系统基本构造,以及固定销、注浆胶、改性聚合物注浆料的技术性能,并对系耐候性进行了研究。采用外墙保温薄层原位修复加固技术后,由于修缮复合层使用寿命是一般涂料寿命的 3~5 倍,不锈钢固定销寿命理论上和主体结构同寿命,采用高抗拉强度、高抗渗的复合层与高抗拉承

创始人
2024-04-26

一、外墙保温薄层原位修缮加固系统

相对于破坏性的修复工艺,本文聚焦于薄层原位修缮加固技术,此技术是指不铲除或极少量铲除原系统,对损坏的部位采取加钉锚固、注浆措施,对立面采用专用复合材料覆盖饰面翻新、总施工厚度小于 3 mm 的一种修复技术。根据饰面类型可分为非透明(涂料饰面)原位修复系统(如表 1、图 1 所示)和瓷砖饰面透明原位修复系统。根据瓷砖饰面表面平整度瓷砖饰面原位修复系统还可分成透明胶原位修复系统(如表2所示)及透明网胶原位修复系统(如表 3 所示)。


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外墙保温薄层原位修复技术在日本已经历了30 年以上的工程验证,主要用于外墙的局部修复,可大幅延长保温系统安全使用寿命。该技术在国内目前尚处于初期应用阶段,与日本相比,我国的建筑围护结构节能情况更为复杂,采用的外保温系统多样,由于各气候区环境特征各有特点,比如上海市多雨且温差较大,导致常用外墙外保温系统及外墙缺陷形式与国外也有较大差异。因此,需要结合本地气候及外墙围护结构实际,开展采用薄层原位修复系统及材料的典型外墙外保温系统的修复安全性论证研究,为薄层修复技术的推广应用提供技术支撑,提高建筑外墙使用寿命。基于此开展了相关研究,主要内容包括对薄层原位修复技术用材料的耐老化性等关键性能进行测试,对薄层原位修复系统的固定销承载力及系统耐候性进行验证分析,并在此基础上开展工程应用示范。


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二、薄层原位修复系统关键组成材料及系统性能研究 

对外墙外保温非透明(涂料饰面)原位修复系统、透明网胶(面砖饰面)原位修复系统、透明胶(面砖饰面)原位修复系统的关键材料的技术性能进行测试。 

2.1 固定销 

固定销在外墙保温系统中起到抵抗负风压和热应力的作用,避免建筑物外墙保温系统因长期经受物理应力和施工不确定因素的影响造成大面积脱落。薄层原位修复专用固定销主要包括空心固定销、实心固定销。图 2 为在实验室对固定销进行材性检测,固定销由生产厂家到实验室安装。


固定销(实心、空心)的抗拉承载力标准值(有注浆、无注浆)、抗剪力依据 JG/T 366—2012《外墙保温用锚栓》、GB/T 6400—2007《金属材料线材和铆钉剪切试验方法》进行性能测试,固定销的性能均符合 DG/TJ 08—2310—2019《外墙外保温系统修复技术标准》的规定(见表 4)。


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2.2 注浆胶 

在进行修复时,应根据空鼓情况及外墙外保温类型,可采用钉锚注浆和钉锚植筋等方法增强固定销与墙面拉拔力。钉锚注浆是指采用无尘无扰动钻孔工具在需加固的墙面钻孔,安装空心的专用固定销,再将注胶浆低压注入空心固定销中,多用于无机砂浆类外墙外保温系统修复。钉锚植筋是将注胶浆直接注入孔内,再安装实心专用固定销,多用于板材类外保温系统的修复。 

图 3 为在实验室对注浆胶进行材性检测。注浆胶的粘结强度(标准状态、湿基面)、黏度依据 JG/T 157—2009《建筑外墙用腻子》、GB/T 2794—2013《胶黏剂黏度的测定 单圆筒旋转黏度计法》进行测试,在进行粘结强度(湿基面)测试时,成型前 24 h、成型后 24 h 均将使用的基材放在相对湿度90%环境中进行养护。测试结果如表 5 所示,注浆胶的性能符合DG/T J08-2310—2019 的要求。 

 


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2.3 改性聚合物注浆料 

当外墙砂浆表层空鼓率超过 30%以上,深层空鼓率超过50%时,为减少空鼓率可通过钻孔注浆,将改性聚合物注浆料直接注入孔中,用于提高空鼓部位粘结力。其中Ⅱ型改性聚合物注浆料适用于点框式粘贴外保温系统注浆,Ⅰ型改性聚合物注浆料适用于其他外保温系统注浆。 

图 4 为在实验室对改性聚合物注浆料(Ⅰ、Ⅱ型)进行材性检测,结果如表 6 所示,改性聚合物注浆料的性能符合 DG/TJ 08—2310—2019 的要求。


  



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2.4 薄层原位修复系统 

涂料饰面毡胶复合层是由抗裂毡、毡胶经施工复合而成的防水、抗裂系统,其中,抗裂毡是一种具有抗裂作用的毡网,毡胶是由特殊改性有机材料制成的膏状复合材料。面砖饰面透明网胶复合层由透明界面剂、柔韧抗裂网、透明网胶经施工复合而成的防水、抗裂系统,当瓷砖表面凹凸不平,透明网胶复合层中的柔韧抗裂网无法铺平影响性能时,可采用透明胶复合层。针对薄层原位修复复合层进行性能测试(如图5 所示),结果如表 7 所示,复合层的性能符合 DG/TJ 08—2310—2019的要求。


 











 






三、 薄层原位修复系统耐候性研究 

根据 JG/T 429—2014《外墙外保温系统耐候性试验方法》对外墙外保温修复系统进行耐候性试验,前后对比如图 6 所示,结果如表 8 所示。同时,针对涂料饰面毡胶复合层系统进行了缺陷模拟设计,如图 7 所示,模拟 50%空鼓缺陷,对薄层原位修复系统的耐候性进行模拟验证,经过 80 次热雨循环、5 次热冷循环和25次冻融循环后,测得系统的复合层拉伸粘结强度为 0.7 MPa,无起泡、剥落和裂纹等现象。对灌浆部位进行切割后观察灌浆饱满情况发现:空鼓深度大于 1 cm 时,灌浆材料主要起填充作用,改善表层无机保温砂浆的受力状况。空鼓深度小 于 1 cm 时,灌浆材料与基层墙体和无机保温砂浆两面均有粘结。在保留下来的灌浆材料与基层墙体、无机保温砂浆粘结部位的面积大小约为 80 mm×80 mm,测得拉伸粘结强度为 0.11 Mpa,破坏处位于无机保温砂浆。 

四、结 语 

基于以上研究,在确保薄层原位修复系统性能的基础上,配以修复构造安全性设计、施工流程和关键技术的质量控制要点及验收要点,薄层原位修复技术已经在江浙沪及周边的多个地区得到应用。由于修缮复合层使用寿命是一般涂料寿命的3~5 倍,不锈钢固定销理论上和主体结构同寿命,采用高抗拉强度、高抗渗的复合层与高抗拉承载力的固定销组成的加固系统,修缮部位安全可靠,使用寿命长。经过工程实践表明,与传统的铲除修复工艺相比,该工艺具有能够保留原墙面、施工垃圾少、操作施工噪声低及修缮效果安全可靠等优点。