【摘要】挤塑聚苯板(XPS)在生产和加工过程中会形成的不同的板面形式，将板面形式与外墙外保温系统安全性问题进行结合；通过分析不同板面形式与外保温系统安全性之间的关系，找出更为科学合理的外墙外保温系统匹配方案，为外墙外保温工程应用起到了积极的指导意义。
【关键词】挤塑聚苯板；光面；光面压花；光面开槽；毛面板；去皮板；界面剂；抗拉强度；负风压；外墙外保温系统
一、引言
挤塑聚苯板是以聚苯乙烯树脂或其共聚物为主要成份，添加少量外加剂，通过加热挤塑而制成的具有闭孔结构的泡沫材料。因其导热系数较低(0.030w/m.k)、抗压及抗拉强度等性能指标较好，被广泛的应用于外墙外保温工程。随着国家节能政策、规范及标准的提升、节能指标的提高，挤塑聚苯板因其较低的导热系数、较薄的设计厚度越来越受设计师及市场的推崇，伴随着社会生产力的提高，挤塑聚苯板也随着加工设备提升出现了较多的板面形式，不同的挤塑聚苯板板面形式与外墙外保温系统应用过程中出现的安全性问题之间必然存在着密切联系；本文通过对标准、规范中的技术参数引用分析，通过实验室状态下试验参数的测试，详细阐明不同挤塑聚苯板板面形式与外墙外保温系统安全性之间的关系。
二、挤塑聚苯板的板面形式
挤塑聚苯板其生产过程是从加料、塑化、加发泡剂、发泡、整平到切割的生产过程是连续的根据设备不同可制作成以下几种形式：
光面板(①)、光面压花(②)、毛面板(③)、光面开槽(④)、去皮板(⑤)；图示如下：
三、五种板面处理形式下的抗拉强度测试值分析
为验证五种不同板面形式的挤塑聚苯板，在模拟现场实际应用状态下，挤塑聚苯板粘贴上墙后的实测抗拉强度试验。分别采用未刷界面剂和刷界面剂两种方式，用同一厂家的聚合物粘结砂浆采用满粘方式，参照外墙外保温系统现场抗拉强度试验测试方法(JGJ144-2004《外墙外保温工程技术规程》A.7.2条)，取100mm×100mm×50mm的试样块，将试样表面分别与尺寸为100mm×100mm的金属试验板粘结，通过万向接头将试样安装于拉力试验机上，拉伸至破坏，记录破坏状态下的拉力及破坏部位，并通过换算记录抗拉强度数据，试验数据如下：
表一 未刷界面剂的五种板面形式挤塑板抗拉强度
表二 刷界面剂的五种板面形式挤塑板抗拉强度
以上为模拟实际现场满粘状态下的抗拉强度测试值。通过数值可以看出，挤塑板在未刷界面剂的状态下；由于板面较为光滑，聚合物粘结砂浆与挤塑板之间的咬合力、摩擦力较小，粘结强度较低；虽然板材表面增加了表面压花或表面开槽工序，理论上是增加了粘结砂浆与挤塑聚苯板的粘结比表面积，但是因为挤塑聚苯板表面一层致密的板膜，不能将两者之间的摩擦力、咬合力实现有效提高。但是采用毛面板或者去皮板时，聚合物粘结砂浆与挤塑聚苯板之间的抗拉强度明显有较大的提高，较光面板提高5～6倍。
根据外墙外保温行业标准及规范的要求，考虑到挤塑聚苯板表面较为光滑，粘贴上墙后必须在板材表面满刷界面剂处理(界面剂为苯丙乳液，固含量约占在55%～60%，工厂预配)。通过模拟现场状态测试数值可知，五种不同板面形式的挤塑聚苯板在满刷界面剂后，抗拉强度呈大幅度增加，特别是毛面板抗拉强度可达到0.29MPa(单平米可承受29吨的拉力)，系统的安全性达到较高的状态。
四、北京高空负风压数值与五种挤塑聚苯板抗拉强度之间的关系
负风压，其产生来源于流体力学经典定理“伯努利定理”，即流体在管道中流动时，流速大的地方压力小，流速小的地方压力大。
建筑物四周全部保温工程完毕后，风吹建筑物时由于在建筑物侧风面或者背风面形成漩涡之后抽离附近空气形成风吸力，即在建筑物的侧风区或背风区会沿挤塑聚苯板与结构墙体之间的间隙部位产生向外的推力，若外保温系统的粘结砂浆与基层墙体或粘结砂浆与挤塑板粘结面粘结不牢靠，会产生外保温系统因为无法承受负风压的推力，导致外保温系统脱落等风险。故外墙外保温系统必须有足够的抗风压能力，以北京地区100m处的建筑进行风荷载计算，计算如下：
即北京地区100m高空处，墙角(阴、阳角)位置为风荷载最不利位置，其负风压数值可达到-2.43KPa(即每平米可产生243kg的抗力)。
若以北京地区100m高空处负风压2.43KPa数值为标准，不考虑其它因素影响；参照《外墙外保温工程技术标准规程》JGJ144中的规定，粘结砂浆与保温板之间的粘结面积不小于40%，则五种不同板材的抗拉强度与负风压之间的安全系数关系如下：
表三 未刷界面剂下的安全系数列表
表四 刷界面剂下的安全系数列表
通过表三、表四的安全系数分析表可知，未刷界面剂的情况下，光面板、光面压花、光面开槽板的系统安全系数较低，毛面板和去皮板与负风压数值之间的安全系数较好。但五种不同板面形式的挤塑聚苯板满刷完界面剂后系统的抗负风压安全系数明显有更大的提升，尤其是毛面板和去皮板可将安全系数提升到36～48倍之间。
实际工程施工时，鉴于工程现场的环境、工程施工技术人员的手法、水平及现场施工管理等因素的影响；工程施工现场会出现聚合物粘结砂浆粘结面积不足，界面剂粘度不够、界面剂涂刷不均匀、不刷界面剂、基层墙体处理不到位等影响会大幅度降低外保温系统安全系统，增加系统安全隐患。为有效的屏蔽因操控因素出现的安全风险，(如光面板界面剂处理不到位，系统的安全系数直接可由26.34倍降至4.44倍，几乎临界于负风压数值，波动性较大),需要增强原材料本身的抗拉强度，即选择毛面板或去皮板在即使不考虑界面剂处理的情况下系统的安全系数也可达到20-30倍，抵抗负风压方面系统的安全性更牢固。
五、规范标准中关于挤塑聚苯板现场抗拉强度数值的规定
参照JG144-2004《外墙外保温技术规程的要求》，保温板与基层墙体的抗拉强度不得小于0.1MPa，因挤塑聚苯板按照规范要求必须满刷界面剂，且界面剂的涂刷对保温板粘结强度的提升影响较大，同时考虑到其它人为因素产生的不可控安全系数降低，北京市发布了国内最高的地方标准《保温板薄抹灰外墙外保温施工技术规程》DB11/T584-2013，标准中关于挤塑聚苯板的垂直于板面的抗拉强度做了较高的规定“不得小于0.20MPa”，此标准中的数值是充分考虑因挤塑板板面形式配合界面剂涂刷情况下，因人为、基层墙体和其它辅助材料未能实现有效的配套产生的安全系数大幅度降低或影响系统安全性等安全风险而制定的。若以0.20MPa为标准，通过“表二”可知，实测能达到标准数值和要求的挤塑聚苯板有毛面挤塑聚苯板和去皮挤塑聚苯板。
六、结果分析
通过以上列表分析可知，五种不同板面形式的挤塑聚苯板在未刷界面剂及刷涂界面剂后所反映的数值直接与外保温系统的安全性相关联，且由此产生的关联直接决定着外保温系统的安全性。高空负风压作为外保温系统应用时必须得承受的一种影响较大的荷载，必须要外保温系统中的保温板与基体有较大的抗拉强度才能有效的提升系统的安全系数；但外保温系统的组成除了配套的主材及辅材外，施工技术人员的操作水平、现场的管理水平等各种主观或客观不可控因素对外保温系统的安全性更起到决定性作用，为规避不可控因素国家执行了较为严格的挤塑聚苯板规程；数据显示采用毛面或去皮型挤塑聚苯板可有效的规避因不可控因素影响带来的安全系数降低、安全风险加大等隐患。
参考文献
【1】DB11/T584-2013《保温板薄抹灰外墙外保温施工技术规程》
【2】GB10801.2-2002《绝热用挤塑聚苯乙烯泡沫塑料》
【3】JGJ144-2004《外墙外保温工程技术规程》
【4】GB50009-2001《建筑结构荷载规范》
论文作者:李维胜
论文发表刊物:《新材料·新装饰》2018年7月上
论文发表时间:2019/1/11
标签：抗拉强度论文; 安全系数论文; 界面论文; 系统论文; 风压论文; 聚苯板论文; 板面论文; 《新材料·新装饰》2018年7月上论文;