IV建筑气候区外墙马赛克黏结强度研究

IV建筑气候区外墙马赛克黏结强度研究

徐亚、陈路曼

上海宝冶集团有限公司， 上海 200941

摘要：IV建筑气候区长夏无冻，温度高湿气重，气温年均差和日均差均小；雨量丰沛，夏季多热带风暴和台风袭击，易有大风暴雨天气，受外界因素的多重影响容易导致建筑外墙饰面砖脱落、空鼓等质量事故的发生。本文结合泉州海上海项目实际情况，根据外墙马赛克施工工艺，对影响外墙马赛克黏结强度的不同基体、不同基层抹灰厚度、基层抹灰次数三个因素，并结合现场实际工艺参数进行正交试验。结合实验结果经计算分析，得出影响外墙马赛克强度的最主要因素是抹灰厚度，在项目施工过程中应注意对基层抹灰厚度的控制，确保施工质量处于可控状态。

关键词:外墙马赛克；黏结强度；极差分析；方差分析

1、引言

外墙马赛克是一种由难熔黏土压制成型之后，经焙烧而成的建筑外立面装饰材料。外墙马赛克相对于其他外墙材料具有成本适中、色彩外观耐久性好等优点，因此在福建泉州地区使用较为广泛。随着时间的推移，在外界环境以及施工条件的多重因素影响下，容易发生外墙马赛克空鼓、脱落、裂纹等现象。本文针对泉州市地区夏季时间长、气温较高、风大雨急等气候条件并结合本项目的实际特点，主要从内部因素即施工工艺过程中的基体材质差异、抹灰厚度差异、抹灰次数差异三个方面对影响外墙饰面砖黏结强度因素进行正交试验，找出影响本项目黏结强度的主要因素并指导现场施工，确定施工过程中的控制重点从而提高外墙马赛克施工质量和使用寿命。

2、外墙马赛克饰面砖的正交试验

2.1 项目特点及影响因素的确定

泉州海上海工程项目位于福建省泉州市丰泽区东海新区，东滨大道以北、经十九路以东、景观路以西。场地四周为空地，原始地貌属滨海滩涂地貌，后经回填平整，地势平坦。C-6-2地块住宅部分主要包括1、2#楼（33+2层）、3、5、6、7#楼（32+2层）；8、9#楼（31+2层）；5#楼、9#楼幼儿园（3层）；1#、2#变电所（2层），沿街商业及地下室等。其中住宅主楼四层以上均为外墙陶瓷马赛克做法，其做法为：1）1:1彩色水泥细砂砂浆勾缝;2）陶瓷马赛克(粘贴前先用水浸湿);3）专用黏结胶;4）20厚1:3水泥砂浆找平层内嵌复合耐碱布玻纤网格布一层(内掺5%防水剂);5）基层处理:混凝土与填充墙基层喷浆处理。

本项目所用的外墙马赛克均为甲方指定厂家提供的材料，黏结胶均为益胶泥。本项目外墙主要为砖砌外墙和混凝土材质墙体。由于混凝土模板采用的是木模板体系，会存在拆模完成后局部胀模、偏位等现象，局部抹灰厚度可能大于2cm。此外外墙抹灰主要为人工操作，在相同抹灰厚度情况下由于人工操作差异，工人会根据现场情况调整抹灰遍数。根据以上现场实际存在的情况，基体材质可划分为混凝土基层、砖砌墙体基层、砖砌墙与混凝土交接处基层共三种情况；针对抹灰遍数的不同设定2遍、3遍、4遍共三种情况；对抹灰厚度的不同设置2cm、3cm、4cm三种情况。

2.2 试验研究方案

2.2.1 正交试验设计

正交试验设计(Orthogonal experimental design)是研究多因素多水平的一种设计方法，它是根据正交性从全面试验中挑选出部分有代表性的点进行试验，这些有代表性的点具备了“均匀分散，齐整可比”的特点，正交试验设计是分析因式设计的主要方法，是一种高效率、快速、经济的实验设计方法。而全因素全水平搭配法则是影响实验指标的所有因素所有水平逐个列出并加以组合，综合所有实验情况均列为考察对象进行正交试验，例如一个三因素影响指标的设计，若每个因素存在三个水平考虑的话则共需要进行27次试验，但由于实验次数过多，不便于工程中的数据统计，限制了其广泛使用。根据现场实际情况采用正交试验的方法确定影响外墙马赛克耐久性的影响因素，确定基体类型、抹灰厚度、抹灰次数为主要影响因素，分为14d和28d两个龄期对其黏结强度进行正交试验后的黏结强度测定。

2.2.2 正交试验方案

根据项目实际情况选择影响因素及因素水平见表1所示。

选择 正交表，即三因素三水平的正交表。试验方案见表2所示。

表1 因素水平表

表2 正交试验方案

3、外墙马赛克的黏结强度试验

3.1 试验仪器

本次外墙马赛克黏结强度试验主要采用ZQS6-6000A型饰面砖粘接强度检测仪，基本误差：≤±1%，零点偏移：≤（%/4h±2℃），使用温度：0-45℃。最大实验力：10000N。

3.2 试验结果

参照《建筑工程饰面砖黏结强度检验标准》JGJ110-2008对试验的马赛克试块进行强度拉拔试验。每一个试验序号做两个试块，分为14d对应的强度和28d对应的强度，总共需做11个试块，每个试块可做5个面或者3个面，以平均值作为该种试验因素条件下所对应的黏结强度值，检测结果如表3所示。

图1 试块马赛克铺贴

图2 马赛克黏结强度检测

表3 拉拔试验黏结强度检测结果

从表3中总平均值2可以得出混凝土基体的马赛克黏结强度较高，砖砌基体的马赛克黏结强度最低，砖砌基体与混凝土交界基体的马赛克黏结强度居中。

4、试验结果分析

4.1 黏结强度极差（R）分析

14d、28d黏结强度极差（R）分析表参见表4所示。

表4 黏结强度极差（R）Mpa分析表

表中T1/T2/T3表示基体、抹灰厚度、抹灰次数三种影响因素在各自水平上黏结强度的试验值总和。例如在14天情况下基体A不变情况下，抹灰厚度与抹灰次数发生变化所对应的强度总值。P1/P2/P3表示基体、抹灰厚度、抹灰次数三种影响因素在各自水平上黏结强度的试验值平均值，即强度总和除以3所对应的平均值。根据极差R的计算结果，极差R值偏大说明其对应的因素对黏结强度影响较大为主要影响因素，极差R值偏小说明其对应的因素对黏结强度影响较小为次要因素。表4中当龄期为14d时，抹灰厚度对黏结强度影响较大；随着龄期的增加，当龄期达到28d时，黏结强度受抹灰厚度影响较大。

4.2 黏结强度方差（R）分析

根据试件黏结强度结果，对14d、28d的黏结强度进行方差分析。利用SPSS软件，对一般线性模型下的单因素分析。只考虑一个自变量即基体、抹灰厚度、抹灰次数对粘结强度的影响。当P值小于0.05的时候即代表该因素对因变量影响显著。

表5 黏结强度方差分析表

通过黏结强度试验结果方差分析表，在14d自然养护状态下：抹灰厚度所对应的P值为0.048小于0.05，表明抹灰厚度因素对黏结强度在 水平，置信区间为95%有显著性差异；基体影响因素及抹灰厚度影响因素所对应的P值均大于0.05。在28d自然养护状态下：抹灰厚度B所对应的P值为0.017小于0.05，表明抹灰厚度因素对黏结强度在 水平，置信区间为95%有显著性差异;基体影响因素及抹灰次数影响因素所对应的P值均大于0.05，不具有显著性差异。综上所述，抹灰厚度对黏结强度具有显著影响，抹灰次数及基体材质对黏结强度影响不显著。

根据上述结果，在泉州上实海上海项目外墙马赛克施工过程中注重对抹灰厚度的质量控制，通过对基层提前打凿处理确保抹灰基层整体强度，或者设置墙身腰线调整上下垂直度，降低结构误差对外立面上下线条垂直的影响。目前项目已完工两年，外墙整体美观，无大面积马赛克脱落现象发生。

5、结论与展望

根据外墙马赛克施工工艺流程并结合本项目实际情况，从墙体基层、抹灰厚度、抹灰次数三个方面设置不同参数并进行正交组合试验，通过对比相对应影响因子下的显著性差异，总结出抹灰厚度是影响黏结强度的主要影响因素。因此在实际施工过程中应注意对墙体基层垂直度和平整度的控制，避免出现局部抹灰厚度过大，改进施工工艺增加外墙抹灰强度，或者增加墙身腰线线条等方法保证外墙马赛克强度达到规范标准要求。

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