赵晓辉 张书航 赵领志

外墙外保温系统根据其饰面层不同分为涂料饰面和贴砖饰面，目前国内主要采用的是涂料饰面，防护层采用抹面胶浆的薄抹灰做法。外墙外保温系统根据保温板材不同分为XPS、EPS 和岩棉板，该系统由黏结层、保温层、防护层组成，系统构造如图1 所示[1]。

图1 外墙外保温系统构造图

近年来，全国各地相继出现了一些外墙外保温脱落的安全事故问题，甚至是坠落物伤人事件。一般情况下，该系统的设计有效期为25 年。部分项目已达到设计年限，因此对薄抹灰外墙外保温系统的破坏成因进行分析研究，具有十分重要的现实意义。

1 破坏机理

根据国内标准《外墙外保温工程技术标准》（JGJ 144-2019）和欧洲技术认定组织颁布的《有抹面复合外保温系统欧洲技术认定指南》理论和相关检测体系，可以发现外墙外保温系统安全性的关键在于能否抵抗应力变化，主要关注的应力有两种，一种是垂直于保温板的拉应力，另一种是保温板水平方向变形应力[2]。

拉应力主要来源于风荷载，根据伯努利原理可以得出，当物体界面有气体流动时，该界面处的空气压力会发生变化，流动速度越快压力越小。

变形应力主要来自于保温板的变形和水泥基构造层的收缩，保温板作为有机材料，受自身特性和生产工艺影响以及外部温湿度变化相互作用，需进行一段时间的陈化养护，陈化期间尺寸变化是材料性能最明显的变化。在外墙外保温施工过程中，抹面施工完成后，抹面层会逐渐干燥收缩，若期间部分保温材料发生变形，抹面层就会随之承受较大的应力，造成不同程度的龟裂，在环境干湿、冻融循环作用下裂纹会不断扩展，进而影响饰面层甚至外墙外保温系统的安全[3]。

2 项目调研

基于薄抹灰外墙外保温系统破坏机理分析，对9 个建成项目进行现场调研，对比项目现状缺陷情况，通过分析调研数据，对后续外保温系统安全隐患评估及修缮提供数据支撑。本文选取两个项目进行举例说明，围绕外墙外保温系统中薄弱环节确定若干个影响因素，包括有效黏结率、系统黏结强度（保温板与基层黏结强度、抹面胶浆与保温板黏结强度、胶黏剂与基层黏结强度）以及聚合物有效成分等。

2.1 调研项目一

该项目2014 年入住后陆续出现外墙外保温系统开裂或保温板脱落情况，经过维修并未彻底解决相关问题。部分建筑存在外墙外保温开裂现象，经过现场检查发现开裂多为保温板板缝开裂。

截至2021 年底，整个项目已先后出现8 栋建筑保温板脱落。对该项目所有建筑进行了外墙外保温系统检测，包括保温板与基层黏结强度、抹面胶浆与保温板黏结强度、胶黏剂与基层黏结强度等，并对部分建筑进行了黏结率检查，同时对个别建筑进行了抹面层和黏结层聚合物有效成分试验，试验结果如表1 所示。

表1 聚合物有效成分试验结果

2.2 调研项目二

该项目为2013 年入住的框架剪力墙结构高层住宅，外墙外保温为60 mm厚EPS 薄抹灰系统，目前部分起居厅及卧室外飘窗周围的墙体及顶板存在发霉情况。

经现场分析发现，该项目发霉现象主要由于结露引起。结露的原因是由于飘窗、阳台等构造节点外保温施工不当，保温层厚度未达到设计要求或使用过程中发生损坏，导致该部位表面温度较低，造成内墙结露、发霉。

3 数据分析

本次共调研了9 个小区近百栋建筑，对6 个小区进行现场取样检测聚合物有效成分，其中7 个小区部分建筑存在黏结强度和黏结率不满足设计或规范要求情况，5 个小区存在饰面层或抹面层开裂现象。

通过对9 个项目的有效黏结率进行统计，数据如图2 所示,结果表明部分检测值低于国家标准规定的限值（点框粘贴法有效黏结率不低于50%，条粘法有效黏结率不低于60%），该数值是外墙外保温系统的重要安全指标，负风压对黏结率低于40%的外保温系统会造成较大的破坏影响[4]。

图2 有效黏结率统计对比图

保温板与基层黏结强度分布数据如图3 所示，结果表明不同项目的保温板与基层黏结离散性较大，显示不同项目的施工质量存在较大差别。抹面胶浆与保温板黏结强度分布数据如图4 所示，结果表明不同项目的保温板与抹面胶浆离散性同样较大，应采取相应措施加大施工质量的控制力度。胶黏剂与基层黏结强度分布数据如图5 所示，结果表明胶黏剂之间离散性较小，施工质量相对可控。正常外墙外保温施工过程中，应是同一批次材料、同一施工班组在相同的时间进行施工，而前两者的检测数据也印证了这一假设，不应呈现出较大的离散性。

图3 保温板与基层黏结强度分布图

图4 抹面胶浆与保温板黏结强度分布图

图5 胶黏剂与基层黏结强度分布图

与前两者的检测手段不同的是，胶黏剂与基层进行现场检测时，需要用角磨机对原有胶黏剂进行切割，然后再进行拉拔试验，因此在使用角磨机过程中会对原有胶黏剂产生扰动，该扰动会影响检测数据，自身强度高的胶黏剂受角磨机扰动影响较小[5]。

验证上述假设进行了试验研究，试验中设置两组胶黏剂，A 组聚合物有效成分满足规范要求，B 组聚合物有效成分为1%，每组胶黏剂分别制作10 个200 mm半径的圆形试件，以及10 个100 mm×100 mm 的方形试件，所有试件厚度均为10 mm。自然养护28 d 之后，再对圆形试件用角磨机进行切割，将其切割成100 mm×100 mm 的方形试件，然后对40 个试件进行黏结强度拉拔试验，试验数据如表2 所示，同时对数据进行了分析对比，如图6、图7 所示。通过对上述试验数据进行对比分析，结果表明B 组切割后的数据离散系数远高于其他3 组数据，因此验证了上述推论。

图6 A 组试验数据对比图

图7 B 组试验数据对比图

表2 黏结强度拉拔试验数据汇总表（单位：MPa）

4 结语

通过对外墙外保温系统破坏成因进行分析，其破坏机理主要以风荷载和自身变形为诱因，在外因作用下会对保温板薄弱部位产生不利影响甚至造成破坏。通过对9 个项目进行现场调研发现，部分项目外墙外保温系统黏结强度不足，存在构造层聚合物有效成分、黏结率、黏结方式不满足设计或规范要求情况。试验表明进行胶黏剂与基层现场检测时，角磨机的使用对拉拔试验数据会产生较大影响，自身强度高的胶黏剂受角磨机扰动影响较小。