因此，本文主要研究xps擠塑板與結構層間的粘結強度情況,確定穩定耐久的綜合粘結方式,以保證高層建筑外保溫層在各種荷載的沖擊作用下不脫落破壞,為外墻外保溫工程的研究和實踐提供參考。

1 試驗設計

1.1 試驗目的

基于xps擠塑板與基層墻體的粘結強度進行分析研究，找出不同粘結方式、不同粘結面積、不同粘結厚度以及輔以錨栓綜合粘結情況下的粘結強度所能承受的大抗拉粘結強度和大抗剪切強度，確定穩定和穩定的外墻外保溫綜合粘結方式。

1.2 試驗依據

本試驗主要依據《外墻外保溫工程技術規程》(JGJ144-2004)[9]中的拉伸粘結強度試驗方法而設計的抗拉和剪切粘結強度試驗。

1.3 試驗材料

1.3.1 結構層材料

模擬建筑外墻結構層，參照混凝土配合比強度要求，把砂、石、水泥和水按29 kg∶68 kg∶25 kg∶13 kg的比例拌制出一批強度等級為C30的混凝土并振搗澆鑄成型，墻體尺寸設置為300 mm×200 mm×50 mm,并按溫度(10 ℃～28 ℃)和相對濕度[(50±10)]的環境進行28 d的標準保濕養護，使強度達到要求。

按照上述同樣的方法制作一批尺寸為40 mm×40 mm×25 mm的小混凝土砂漿試塊，測得保溫板與試塊間的拉伸粘結強度。

1.3.2 保溫材料

市面上的保溫板材料很多，常見的有:膨脹聚苯板、擠塑聚苯板、巖棉板等，相比其他保溫材料xps擠塑板具有無可比擬的優越性，綜合性能較好[10]。因此，本文以工程上使用較多的EPS板為試驗對象，其具體性能指標如表1所示。

1.3.3 膠粘劑

外保溫系統所用粘結材料一般有4種，本文選用其中常用的聚合物粘結砂漿來粘結基層與保溫板,其具有粘結力強、固化時間快、性能穩定、價格便宜、防水防潮性好等諸多特性[11]。但由于市場上品種多，質量參差不齊，應選用質量合格且與保溫板變形系數相一致的膠粘劑。外保溫砂漿專用膠粘劑主要性能指標見表2。

1.3.4 其他輔助材料

本試驗的實施除具備以上主要材料外，還需要大量的其他相關配套材料,如環氧樹脂、墊塊等。

1.3.5 試件的制作

①將養護好的大小混凝土試塊擺放整體，檢查表面的平整度，確保棱角完好無損，保證外表面平整、干凈無塵，干燥無凍融破壞，做好粘接前的清理和各項準備工作。

②xps擠塑板按事先確定好的2個尺寸75 mm×75 mm×35 mm和200 mm×150 mm×50 mm裁割，數量為150個，應做到標準、規則,板面誤差控制在±2 mm。

③拌制聚合物專用粘結砂漿。將聚合物砂漿和水按《外墻外保溫工程技術規程》(JGJ144-2004)要求的比例5∶1攪拌均勻，靜置2～3 min后再次攪拌即可使用，膠粘砂漿應隨拌隨用且須在2 h內用完。

④用粘結砂漿對小保溫試塊進行粘結，粘接厚度為2 mm、3 mm、4 mm、5 mm、6 mm、7 mm、8 mm和10 mm，使用成型框控制厚度，全部采用滿粘，輕壓按緊壓實及時清除多余的粘結劑，另外進行一部分的雙面粘結，同時做好標記；對粘接成型的保溫試塊進行14 d的保濕養護。

⑤準備大小為40 mm×40 mm的鐵塊，拌制環氧樹脂膠，使用時保持通風且防止煙火，把環氧樹脂A、B組份膠按1∶1的比例拌制，若稠度較高可按2∶1或3∶1摻入稀釋劑或用熱水加熱稀釋，隨拌隨用，盡可能快速使用完畢防止凝固，圖1為粘結好環氧樹脂的小保溫試塊。

⑥將成型墊塊放在混凝土板上, 把攪拌均勻的粘結砂漿倒入成型框內，均勻填滿，用抹子抹平，移走成型框，然后將保溫板放在粘結砂漿上，輕壓，做好標記；按滿粘、條粘、點粘、點框粘和十字粘結方式粘接保溫板與結構層，粘結厚度為(4±1)mm,每種工況為一組每組5塊，輔助做一批粘結厚度為2 mm、4 mm、6 mm、8 mm和10 mm的試塊，粘結面積為40，進行28 d的標準保濕養護，圖2為養護中的外保溫試塊。

2 外墻外保溫拉伸粘結強度試驗分析

小試塊使用拉伸試驗機，試驗速度設為5 mm/min,荷載精度為±0.5以內。開始前要檢測試驗機設備，確定運轉正常，安裝試樣，進行調試，啟動按鈕進行拉伸試驗，直到保溫板與粘結砂漿脫離破壞，觀察整個過程中各項數據的變化情況，記錄破壞時的拉力及破壞部位，觀察破壞的過程，具體拉伸設備和構造如圖3所示。

(a) 調試好的設備

(b) 試件安裝在夾具上

2.1 粘結強度計算

依據JGJ144-2004《外墻外保溫工程技術規程》對保溫板試塊進行拉伸粘結強度計算：

式中：σ為拉伸粘結強度，MPa；P為破壞荷載，N；A為粘結面積，mm2。

單個試件的拉伸粘結強度值應至 0.001 MPa，每組數據8個，去掉大和小的，取中間6個數據的算術平均值為結果。對于拉伸破壞不符合要求的，結果無效，不予采用，若試件不夠需在每組做完后及時補充，但要養護一定的天數以保證強度符合要求，對照前后的數據情況，同時分析不符合要求的粘結情況，拉伸破壞后的外保溫試塊如圖4。

2.2 試驗結果及分析

綜合上面分析，所得結果如下：

①外墻外保溫系統中抗拉伸粘結強度薄弱的環節或容易斷裂處是保溫板與砂漿專用膠粘劑的粘結處，需加強；粘結時采用保溫板與基體雙面同時粘結比單面的粘結強度要高。

②對于40 mm×40 mm的試塊，膠粘劑厚度為4 mm時，保溫板與結構層間的拉伸粘結強度高,所有厚度中3～5 mm的粘結強度較好，10 mm時粘結強度低，實際施工過程中要嚴格把控保溫板與結構層的粘結厚度,根據保溫板的尺寸確定合理的粘結厚度。

3 外墻外保溫剪切粘結強度試驗分析

3.1 剪切強度計算

對自制剪切設備進行固定安裝調試，將試塊裝在夾具上，拉伸速度設為5 mm/min,啟動試驗機進行拉伸直到發生粘結破壞，記錄下破壞時的大荷載及破壞的部位，觀察破壞的過程?？辜羟姓辰Y強度按下列公式進行計算:

式中:τ為抗剪切粘結強度，MPa；F為施加荷載，N；A為粘結面積，mm。

根據《外墻外保溫工程技術規程》(JGJ144-2004)標準，舍棄測得的大和小值，結果取6個試驗數據的算術平均值，數值到0.001 MPa。

試驗過程中發現，在基層墻體與保溫板聯接中，90以上是xps擠塑板與粘結砂漿的界面破壞，而基層墻體與粘結砂漿的粘結強度很高，在保溫板脫落時依然牢固；保溫板從開始破壞到達到大拉力，再到終破壞完成、脫落，需要一個持續的過程，大概需要60 s的時間。

3.2 試驗結果及分析

對不同粘結方式、不同粘結面積、不同粘結厚度的試塊進行抗剪切強度檢測，測得結果如圖5所示。

(a) 點框粘結方式

(b) 條粘粘結方式

根據圖5分析知,對于200 mm×150 mm的試塊，在相同粘結方式與粘結面積等情況下，分別對不同膠粘劑厚度的保溫試塊進行抗剪強度拉伸，發現粘結強度大的為4 mm，4～6 mm時粘結強度較好，如表4、表5所示。

①在相同粘結面積S=40和粘結厚度情況下，5種粘結方式中粘結強度為：點框粘>條粘>點粘>十字粘>滿粘；另外對于5種粘結方式中，粘結面積不同其他條件相同時，粘結強度為：滿粘>點框粘>條粘>十字粘>點粘，若從經濟角度考慮，綜合效益好的是點框粘結，其強度能達到滿粘的90。

②同種施工條件下，粘結面積對粘結強度的影響較大，幾種粘結方式中，強度高的是滿粘，其粘結面積大，粘結面積小的是點粘，其粘結效果差。正常情況下，粘結面積與粘結強度正相關。另外發現施工的標準程度對粘結強度影響也較大。

4 輔以錨栓固定的粘結強度分析

隨著高層建筑外墻外保溫的大量應用，對整個系統的粘結質量提出了更高的要求，若單倚靠膠粘劑是不能保證粘結質量的，需求輔以錨栓來強化加固。外保溫系統用的是膨脹型錨栓，使得被打入的套筒膨脹與基材孔壁周圍產生擠壓力并互相摩擦，產生向內的拉拔力，達到使錨固件緊固的效果[13]。錨栓的主要技術性能指標見表6。

4.1 錨栓的固定安裝

保溫錨栓的安裝需要在保溫板粘結牢固24 h后安裝，按預先設計好的位置鉆孔，孔徑視錨栓直徑而定，孔深不小于設計深度，然后塞入錨釘擰緊。要求錨栓構件的圓盤與保溫板外表面平整。錨栓≥6個/m2，且間距要滿足邊距≥2H和間距≤4H(H為錨固深度)的要求[15]，以保證穩定。錨栓固定在網格布內外側均可，外側可以提高保溫板的抗拉拔力；內側設置需要錨栓布置合理，以防止邊角部位或建筑中間部位的保溫板凸出翹起。另外錨栓的質量要符合要求，生銹的禁止使用，具體不同高度處錨栓的排列布置見圖。

4.2 錨栓的抗剪切粘結強度試驗

從前面試驗中，綜合分析得出幾種不同粘結方式中抗拉和抗剪切粘結效果好的點框粘結，然后對粘結好的試塊進行鉆孔，鉆孔深度至少應比錨固深度大10 mm，擰入錨栓，分別加1個、2個、3個、4個、5個、6個和8個錨栓進行固定，每組3個，進行抗剪強度檢測觀察強度變化，對每增加一個錨栓粘結強度的提高情況做好記錄，并觀察破壞的持續過程，總結規律。測得的粘結強度情況見表8。

4.3 試驗結果及分析

組合不同錨栓連接方式情況下粘結強度的變化如表8所示。

綜合分析可知，對于200 mm×150 mm的保溫板，輔以錨栓固定時粘結強度提高明顯，單個錨栓強度較低，輔以4個或5個錨栓時粘結強度好，特別牢固，在砂漿膠粘劑破壞時仍能依靠錨栓的作用使得保溫板與墻體的聯接保持牢固，不會發生脫落影響穩定性和正常使用；錨栓使用較多時會使強度降低，局部保溫板整體性破壞甚至粘結層發生松動。

5 結 論

本文通過對多種情況下的xps擠塑板在外墻外保溫系統的拉伸和抗剪切強度試驗及結果分析，得出主要結論如下：

①在保溫板拉伸粘結強度試驗中，膠粘劑厚度為4 mm時，保溫板與結構層間的粘結強度高,所有厚度中3～5 mm的粘結強度較好，抗拉伸粘結強度易斷裂處是保溫板與砂漿膠粘劑的粘結處，需加強。試驗過程中還發現，同等條件下，采用結構層和保溫板雙面粘結的強度高于一面粘結的情況。

②對保溫板為200 mm×150 mm的試塊進行剪切粘結強度試驗，分析發現點粘、條粘等粘結方式中，在同種施工條件下，粘結面積一定時，粘結強度為: 點框粘>條粘>點粘>十字粘>滿粘；面積不同時，滿粘﹥點框粘﹥條粘﹥十字粘﹥點粘；若從經濟角度考慮，綜合效益好的是點框粘結，能達到滿粘粘結的90。另外在其他條件一樣時，粘結厚度為4 mm時，保溫板與結構層的粘結強度高，4～6 mm范圍內的粘結強度較高。

③在保溫板與基體的破壞中有90以上是xps擠塑板與粘結砂漿界面的破壞，而基層墻體與粘結砂漿的強度高且穩定，保溫板的脫落破壞需要一個持續的過程。但在實際施工過程中，其粘結厚度要根據板塊的大小調整，1 200 mm×600 mm的粘結厚度達到了10 mm。

④對200 mm×150 mm粘結強度好的保溫板試塊輔以不同數量的錨栓，發現加1個錨栓的強度低， 5個時的粘結強度好，4個次之，在砂漿膠粘劑破壞時仍能依靠錨栓的作用使保溫板與墻體的聯接保持牢固，不會發生脫落影響穩定性。

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