当前位置:首页 > 技术解答
既有建筑绿色化改造最安全的饰面材料——TDL柔性饰面砖(一) 来源:北京市建兴新建材开发中心     发布时间:2016-12-20

  

北京市建兴新建材开发中心    于承安  闫秀华

       

      摘要:既有建筑绿色化改造技术由于在围护墙体外侧增加了保温层,满足了节能减排的要求,保护了主体结构,延长了主体结构的使用寿命。但在保温层外部却发生了截然相反的情况,由于保温层对热传递的阻隔,破坏了保护层、饰面层的稳定性,加速了涂料的老化,增加了饰面砖脱落的危险。应用高安全性节能装饰墙材—柔性饰面砖的外墙外保温技术体系在满足了饰面砖视觉效果和抗冲击能力的同时有效的解决了热应力集中带来的困扰,其良好的难燃特性(A2级)有效的防止火灾蔓延,是既有建筑物外墙外保温的最安全选择。

      关键词:柔性饰面砖;外墙外保温;安全;美观

 

      1  开发应用高安全性节能装饰墙材—柔性饰面砖的必要性

      北京市建兴新建材开发中心自1997年成功引进德国单组份聚合物干混砂浆技术以来,应用单组份聚合物干混砂浆技术打破了外墙外保温的技术瓶颈,带动了我国的单组份聚合物干混砂浆技术薄抹灰外墙外保温技术的共同发展,取得了长足的进步,开始与国外先进技术接轨。外墙外保温技术由于在围护墙体外侧增加了保温层,满足了节能减排的要求,同时在保温层内温度、湿度相对稳定,结构的徐变在这一环境下从容进行,各方面应力相对适应、相对平衡,保护了主体结构、延长了主体结构的使用寿命。但出于安全因素薄抹灰外墙外保温体系在高层建筑上只能以涂料作为饰面,限制了薄抹灰外墙外保温体系在高层建筑上的应用。开发商、建筑工程师不满足仅用涂料来作为高层建筑外墙饰面材料,他们需要更为广阔的外墙装饰材料空间来装饰他们的外墙。因为广阔的装饰材料空间可激发建筑工程师的灵感,创造出优秀的建筑,而优秀的建筑更吸引着潜在的业主,开发商仅仅凭其高贵典雅的外墙装饰就可以提高一座建筑物的价值。在这种强烈市场的需求下,原本用于普通砖石结构中还存在脱落危险的装饰材料、刚性的烧结饰面瓷砖(以下简称普通饰面砖)贸然登场了。普通饰面砖粘贴在外墙外保温体系上是十分危险的,因为:

      1.1  外墙外保温系统上粘贴普通饰面砖在欧美比较普遍,但都是小型建筑、多层建筑,同时在建筑物四周均留有绿化带等相对封闭的空间,人口密度小,所以几乎不存在普通饰面砖脱落、打击人或车辆等物体的可能,基本上是安全的。       


(图1) 小型多层建筑模式

    

      但普通饰面砖脱落是不可避免的,德国弗劳恩霍夫研究机构(Lvtz Franke,Gernod Deckelman,Rosa-Maria Ebpinusa,Hdger Stehr)1998年专门对外墙外保温粘贴普通饰面砖问题作了深入广泛的调查研究,研究结果表明在外墙外保温系统上粘贴普通饰面砖水气不能平衡,普通饰面砖不能透过水蒸气,大量施工用水封闭在保温层内,部分自然降水透过普通勾缝砂浆和施工纰漏及应力所形成的裂缝进入普通饰面砖的背部,普通饰面砖和保温层界面上含水量过高,不仅易造成冻融损害还会在一定条件下将水转化为水蒸气,放大了热应力的力矩(或称为加剧了界面的热应力荷载)。

      在调查的五个案例中,都存在有明显的合成应力所产生的裂缝,其中有两例在一年后就发生了普通饰面砖脱落。还有两例5年后水渗流到饰面层下方,勒角部分存有石灰质径流,虽然普通饰面砖砌筑搭接有序,但饰面砖粘结层已完全失效,产生了空鼓。

   

                        (图2-1) 普通饰面砖空鼓                                      (图2-2) 合成应力产生裂缝

   

                              (图2-3) 一年后剥落的局部立面                            2-4)5年之后出现的含石灰质径流

      

      1.2  在我国由于诸多因素,已经使用或正在准备使用外墙外保温粘贴普通饰面砖的建筑物大部分是大型的、高层的建筑物,这些建筑物除设计有裙房的之外,大部分建筑物四周无条件留出坠落物漂移所需的相对封闭的空间,人口密度高,坠落物伤人毁物几率较高,因此是非常不安全的。

     

  (图3) 大型高层建筑模式

    

      1.2.1  普通砖石结构热应力的传递是呈梯形渐变的相对平稳,根据热应力分散4-1计算95.4%的热应力通过砖石结构墙体降解。普通砖石结构粘贴普通饰面砖的基层是坚实的,相关标准要求粘贴时对基底的拉拔强度不能低于0.60Mpa。

 

(图4)热应力分散图 

      

      1.2.2  但在保温层的保护层上粘贴饰面砖就截然不同了,在保护层上粘贴普通饰面砖,由于保温材料的热传递惰性,热应力的传递是呈漏斗型突变的(见热应力分散图4-2),热应力的76.7%完全集中在薄薄的保护层、饰面层界面之上了,在EPS板薄抹灰外墙外保温体系中保护层、饰面砖界面拉拔强度一般仅在0.20Mpa以下,十分脆弱,十分危险。

      1.2.3 外墙附有保温层的墙体由于保温层热传递的惰性,外墙表面温度产生了积累,在相同条件下,作了EPS板薄抹灰外墙外保温的墙体,比没有作外墙外保温的墙体,外墙表面温度提高了10℃以上,在北京市建兴新建材开发中心与德国瓦克公司、清华大学合作的外墙外保温仿真试验中,两者温差峰值冬季达到了10℃以上,夏季近20℃。

 

(图5)外保温仿真实验房

     

      巨大的温差、强烈的膨胀收缩使粘结界面材料疲劳破坏,造成普通饰面砖空鼓脱落。上述脱落状况在粘接基层上均表现为普通饰面砖与瓷砖粘接砂浆牢固地粘结在一起,大面积的从保温层界面整体脱落。脱落状况进一步印证了饰面砖的脱落是由交变的热应力造成的,因此在外墙外保温层上粘贴普通饰面砖是非常危险的。

   

(图6)四川某工艺美术院校

  

(图7)西直门某高档住宅小区

 

      1.2.3.1  未作外墙外保温的墙体上,瓷砖是逐步脱落的,瓷砖脱落后,瓷砖粘结砂浆留在墙体上,瓷砖背沟甚至于商标都清楚地印在上面。进一步佐证了不管在外墙上做与不做保护层,交变的热应力荷载使瓷砖、瓷砖粘结砂浆界面疲劳破坏是造成瓷砖脱落的主要原因。

  

(图8)

 

      1.2.3.2  还有一个应当非常重视的情况是由于外墙外保温外墙表面温度高于未作保温墙体表面温度达10℃以上,加速了纯丙、苯丙类涂料老化进程,涂料严重退色、返胶(或者称之为返乳、再乳化)、粘染浮尘,缩短了维护周期,增加了外墙维护费用。

      1.2.4  在薄抹灰外墙外保温体系上采用薄粘贴法粘贴普通饰面砖,在保温层外侧“0.51”厚的聚合物界面剂、“810厚的抗裂砂浆保护层、镀锌钢丝网,“ 35”普通瓷砖胶粘剂、吸水率低于6%普通瓷砖、自重相加一般每平方米自重至少都在45以上,采用传统作法则要达60以上,而这一自重产生的剪切应力对整个保温体系的承重能力是致命的,保温层受剪切力而变形产生水平裂缝,不但普通饰面砖脱落,最终破坏了保温体系的整体性能。

      1.2.5 外保温墙体一旦发生火灾,上述自重是一个很大的热载体,加上冷水喷射在炙热墙体上的温差应力,墙体会加速崩解,形成更大危险。

      1.2.6 通用钢丝网架法粘贴普通饰面砖,还会由于施工用水及水泥中的碱作用于镀锌钢丝网,产生类似于碱性电池的电化学反映,钢丝网迅速氧化亦会加速墙体崩解(奥氏体不锈钢丝网除外)。


      2  高安全性柔性饰面砖外墙外保温技术体系

      柔性饰面砖外墙外保温技术体系是在对薄抹灰外墙外保温体系热场效应进行一系列深入细致研究试验,对普通饰面砖脱落机理深入分析后,有针对性地开发的一个外墙外保温技术体系。它有效的解决了由于保温层对热传递的阻隔、热应力放大带来的困扰,普通饰面砖系统水气无法平衡和自重带来的危险,又赋予了薄抹灰外墙外保温体系一种简约高雅的饰面砖视觉效果和抗冲击的能力,避免了高层建筑物外墙外保温饰面材料脱落的危险。柔性饰面砖外墙外保温体系是一个安全可靠的保温体系,特别适用于既有和新建高层、超高层外墙外保温。

 

(图9)柔性饰面砖装饰效果

      2.1  柔性饰面砖外墙外保温技术体系技术核心是柔性饰面砖,TDL柔性饰面砖是用天然彩砂(也可用白砂加无机颜料),无机、有机胶凝材料,骨料,填料等材料调制成聚合物建筑砂浆,通过制块、成型、烘干的工艺,预制成薄片状的饰面砖。其特点:

      2.1.1  柔韧。在标准试验温度条件下,TDL柔性饰面砖在Φ100的圆柱棒上作弯曲实验,无裂纹,由于使用了与EPS板薄抹灰外墙外保温体系外保护层砂浆物理性质、化学性质相同的材料,解决了饰面砖与饰面砖粘结砂浆、保护层砂浆弹性模量匹配的矛盾,最大限度的吸收、释放了周而复始的热应力变形,进而使保温体系整体不会产生空鼓、脱落、开裂等质量通病。

      2.1.2  体薄质轻。TDL柔性饰面砖厚度“34,每平方米重量“45”,仅为普通饰面砖重量的1/6左右,施工中采用薄粘贴法在薄抹灰外墙外保温保护层外刮“23”聚合物粘接砂浆即可粘贴柔性饰面砖,用这一方法保温层外每平方米自重仅达“910”。柔性饰面砖在薄抹灰和其他体系中,不用托架也不会产生自重下垂的水平裂缝,保证了安全。

 

(图10)柔性饰面砖外墙外保温体系

 

      2.1.3 TDL柔性饰面砖为A2级难燃饰面材料,粘贴柔性饰面砖外保温墙体一旦遭遇火灾,由于TDL柔性饰面砖的屏蔽作用减少了空气供应量,使B1B2级保温材料更迅速的自熄。这一点是涂料远远不可比拟的。同时由于自重轻、烧失量是逐步产生的,而且在扑救喷水时不会产生温差应力,因此不会产生大面积崩塌,比所有A级装饰材料(如瓷砖)相对安全很多。

      2.1.4  TDL柔性饰面砖防水透气。在85℃以上热水中浸泡96h以上,无起鼓、开裂、脱落现象,拿出干燥后恢复原强度、原色泽,透气性能好,水蒸气湿流密度要达12.9g/(·h)远大于等于0.85g/(·h),不会在柔性饰面砖背面存有冷凝水,有利于水气平衡,无向外膨胀的内部压力。普通饰面砖防水但不透气,大量冷凝水或水蒸气存于普通饰面砖背面,形成向外膨胀的压力,寒冷季节则形成冻融,存在空鼓、脱落的潜在危险。对于用岩棉(矿棉)等易吸湿保温材料作保温层的外墙外保温体系来说,防水、透气功能更为重要。良好的防水性可阻止水分浸入保温层。优良的透气性可使建筑结构中的和保温层中的水分,顺利蒸发到大气中。从而避免了湿棉袄现象,保持保温层功效。

      

(图11)

 

      2.1.5  TDL柔性饰面砖先后经500h和1000h耐人工老化试验无开裂、起鼓、粉化、耐候自洁性优良,抗紫外线穿透能力强,不变色。在高湿高温环境中,有机胶凝材料不会逆转发生再乳化反应(返白、返胶),不会沾染大气中的浮尘,不产生静电,不会吸附浮尘。风吹雨刷即可自洁,不受气候影响抗霜冻、高温、暴雨、酸雨。

      2.1.6  TDL柔性饰面砖由于颜色的多样化和尺寸的随意性,更能激发设计人员的灵感,在满足饰面砖装饰效果同时,以其良好的抗冲击性(10焦耳无裂纹、剥落及明显变形)、不燃性达到A2标准,有效的保护了保温层、保护了外墙外保温整个体系。

      2.1.7  由于TDL柔性饰面砖体薄质轻,安装简单迅速,施工不下滑,施工工艺简单易学,粘贴后只需作描缝处理,省去了繁杂的勾缝工序及勾缝剂费用,省工又省钱,功效比普通饰面砖体系提高50%以上,综合造价不高于普通饰面砖。更免除了普通饰面砖勾缝处开裂渗漏的质量问题。

      2.1.8  认真的职工培训,严格的现场管理师保障施工质量的关键。

      2.1.8.1  薄抹灰施工方法是建筑技术发达国家通用的施工方法,该方法省工、省料、速度快。但我国传统厚抹灰施工方法已成为一种习惯、势力。往柔性饰面砖背面抹粘结砂浆,第一易损坏饰面砖,第二易污染饰面砖,因此必须认真培训施工人员,采用薄抹灰施工方法。用专用聚合物粘结砂浆和齿形抹子在墙体上进行薄抹灰粘贴施工。

      2.1.8.2  夏季施工时,柔性饰面砖由于玻璃化温度原因变软,两指一按不但粘实面积不够,还会造成两头翘起影响观感。因此必须用压板全面压实,用笔描缝,待残留在砖边缘上的粘结砂浆初干后,用板刷清扫干净。上述工序一定要在质量管理人员的严格监督下进行。

  

  

(图12)施工方法

 


      (TDL柔性饰面砖 - 北京市建兴新建材开发中心,中国柔性饰面砖、软瓷行业领军品牌,创新智造柔性饰面砖及配套生产设备,建筑保温、外墙保温、外墙装饰、装配式建筑、装饰一体化、饰面材料、彩色砂浆、软瓷饰面砖,防外墙脱落开裂,防渗漏,耐寒耐久,质量轻,外饰美观。)



      3  适用范围

      长期以来,砖砌外墙就是自然美与手工技巧的综合体现。具有历史意义的砖砌建筑使这些外墙具备稳定的价值。无论是传统风格还是现代造型的外墙,仅仅凭其外表就提高了一座建筑物的价值。

      柔性饰面砖体系所提供的建材,不仅提供了构造独具魅力的外墙的任何可能性,而且也通过其特殊的品质而可以安装于超越传统材料局限以外的地方。

      3.1  无论在私人住宅、商业性住宅还是大型工业和行政建筑中,柔性饰面砖体系赋予每个外墙一个极其独特、个性化的外貌。其原因在于一座建筑物的外观是由外墙的材料和颜色决定的。外墙不仅要注意外观,而且也应保证在任何气候情况下对重要建筑物的保护功能。

      柔性饰面砖体系可抵御狂风暴雨。完美的功能性完善塑造出其卓越的外观。雨水触到饰面砖即出现反弹,潮湿仅限于表面并洗去尘污。它的牢固性。抵抗能力、抗晒和不褪色的性能使其成为在专业领域中早已获得公认的外墙建材。

      3.2  柔性饰面砖是专门为外墙外保温研制的一种保温复合结构体系。该体系是对柔性饰面砖体系的合理扩展,特别适用于高层、超高层外墙外保温及要求古朴高雅的高档别墅。

      3.3  柔性饰面砖体系既可以应用于新建建筑物的构造,也可以用于既有建筑绿色化改造。在诸如翻修瓷砖建筑物时因重量增加而产生的重力问题已被排除。

      3.4  由于体薄质轻,柔性饰面砖体系的制造简单经济。建造新建筑时,柔性饰面砖降低了墙体厚度,从而使纯居住面积得以扩大。在对旧建筑进行翻修时,取消了使用其他建材时所必需的加强措施,加长措施。门窗得以保持原有形状。在地震频发地带可适当减轻外墙脱落物造成的伤害。

      使用柔性饰面砖可以用最低费用进行自由造型并使之与其他建筑材料和谐一致。在建筑和翻修边界房屋以及在公共道路旁的房屋时,相关影响小,免除不必要的纠纷。

      3.5  柔性饰面砖体系用于内装时,同样赋予室内以独特和高品质的特点。住房、医院、商店、饭店、楼梯间、背景墙以及更多空间都可以使用柔性饰面砖进行具有独创性的个性造型。柔性饰面砖因其厚度之薄,也可以在室内毫无困难地进行加工,尤其是可以避免任何宝贵空间被白白浪费掉。

        

                           (图13-1)卫生间内装                        (图13-2)楼梯间内装    

      3.6  柔性饰面砖的一大优点在于其柔韧性。柱体和圆形可因此公开显露。任何同类建材都无法提供这种可能。


      4  柔性饰面砖与其它饰面材料性能的比较

         名称性能

装饰涂料

瓷砖

柔性饰面砖

耐久性

++

+++++

++++

燃烧性能

 

A

A2

颜色的多样化

+++++

+++

++++

不同的形状和尺寸

----

+++

+++++

防水抗渗

++

+++*

+++++

防开裂

++

++++

+++++

饰面材料的重量

+

+++++

++

饰面材料的抗冲击力

+

+++++

++++

与基底的粘接力

++++

+++

+++++

生产饰面材料的能耗

+

+++++

++

绿色环保

+++++

+++++

+++++

外墙外保温系统

+++++

+**

+++++

*瓷砖缝的渗漏问题        **不适合带外墙外保温的高层建筑

     

      5  应用条件

      5.1  合理安排整个工程的施工顺序,防止后续工程对柔性饰面砖造成损坏或污染。建筑物外墙或内墙工程全部完成并按标准验收合格,填写隐检记录后,方可放线施工;

      5.2  旧建筑物翻修时一定要注意清除原有涂料。在旧瓷砖上粘贴时要注意清理空鼓、油污、浮尘;

      5.3  作业环境温度不应低于5℃4级以上大风和下雨天气不宜施工;

      5.4  使用柔性聚合物砂浆作为粘接材料。每次涂抹面积不宜过大,防止粘接砂浆结皮。防止粘接砂浆对柔性饰面砖饰面污染。


      6  应用实例

      6.1  该技术体系在国内应用以来就得到了开发商、建筑界业内人士的普遍关注和欢迎。最早应用于北京市长安街南侧赛特饭店后面的富景花园(现改名为嘉华世纪),已历时12年,安全可靠的保温功效、高贵典雅的装饰风格,获得了广泛好评。12年来在北京:国家体育总局办公楼、武警某部办公楼、航空工业学校办公楼、有色金属检测所办公楼、昌平北郊农场、瑞达商务楼、富景花园、元大都、怡馨家园。山东:山东嘉诚广场、淄江花园。郑州:远大理想城、裕华第九城市。河北:张北风电厂。陕西:西安灯具厂职工小区、西北大学教职工小区、西安山水乐居。上海:松江新城,150余万平方米新建工程。

          

(图14)新建高层外墙保温贴砖

北京既有建筑绿色改造工程:古建博物馆、中船宾馆、161中学,重庆既有建筑绿色改造工程:江北董家溪改造工程、江北桥北花园旧楼改造、桥北花园小区全部旧楼改造、嘉陵五村、嘉陵三村、嘉陵四村、(华街分流道)尔菲宾馆、江北405车站旧楼改造、江北405车站俄罗斯方块、华新街桥北旅馆、江北建新路东临街旧楼改造、沙坪坝壮志路临街旧楼改造、渝北双龙东路旧楼改造13栋中交层、渝北机场路4栋、国美宾馆改造工程、渝北新华宾馆、渝北机场路旧楼改造、桥北村改造,近50万平方米既有建筑改造工程,均获得用户好评。

   

(图15)既有建筑绿色改造工程