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來源：寶業集(ji)團上海建筑工(gong)業化研究院、君軒科技

摘要

本文分(fen)析了市(shi)場上常用(yong)保(bao)(bao)(bao)溫材料(liao)的(de)性能特點(dian)，包(bao)括(kuo)無(wu)機保(bao)(bao)(bao)溫材料(liao)、有機保(bao)(bao)(bao)溫材料(liao)、復合保(bao)(bao)(bao)溫材料(liao)，研(yan)究了保(bao)(bao)(bao)溫系(xi)統的(de)技術特點(dian)，包(bao)括(kuo)外墻(qiang)(qiang)(qiang)(qiang)外保(bao)(bao)(bao)溫系(xi)統、外墻(qiang)(qiang)(qiang)(qiang)內保(bao)(bao)(bao)溫系(xi)統，并探討了預(yu)制裝配式鋼筋混凝土結構中用(yong)預(yu)制保(bao)(bao)(bao)溫墻(qiang)(qiang)(qiang)(qiang)體的(de)現(xian)狀，包(bao)括(kuo)預(yu)制夾心保(bao)(bao)(bao)溫外墻(qiang)(qiang)(qiang)(qiang)板(ban)、預(yu)制外保(bao)(bao)(bao)溫外墻(qiang)(qiang)(qiang)(qiang)板(ban)、預(yu)制外掛混凝土墻(qiang)(qiang)(qiang)(qiang)板(ban)。

關鍵詞：保溫材料；保溫系統；預制裝配式鋼筋混凝土結構；預制保溫墻體　

1

引言

　　

建(jian)筑節(jie)能(neng)是在不影(ying)響(xiang)人們舒適性的前提下，減少建(jian)筑能(neng)耗，提高(gao)能(neng)源利用(yong)率。建(jian)筑外(wai)圍(wei)護結(jie)構(gou)是建(jian)筑節(jie)能(neng)技術的重(zhong)要(yao)內容之(zhi)一，選擇合適的保(bao)溫材料和保(bao)溫系(xi)統正是實(shi)現(xian)圍(wei)護結(jie)構(gou)節(jie)能(neng)的重(zhong)要(yao)保(bao)障。采用(yong)工(gong)廠(chang)化生產(chan)的預制保(bao)溫墻體，可顯著(zhu)提高(gao)圍(wei)護結(jie)構(gou)的工(gong)程質量(liang)，減少現(xian)場作業量(liang)，降低能(neng)耗水平(ping)。

預(yu)制(zhi)裝配式(shi)鋼(gang)(gang)筋混凝(ning)土(tu)結構(gou)是以(yi)預(yu)制(zhi)鋼(gang)(gang)筋混凝(ning)土(tu)為主要構(gou)件，經裝配、連接和(he)部(bu)分現澆而成的鋼(gang)(gang)筋混凝(ning)土(tu)結構(gou)。相比傳統現澆鋼(gang)(gang)筋混凝(ning)土(tu)結構(gou)，該材(cai)料通過標準化(hua)生產和(he)機械化(hua)施工，可(ke)加(jia)快施工速度，保(bao)證工程質量，大幅減(jian)少建筑垃圾、粉塵和(he)廢水排放，降(jiang)低施工噪音，真正(zheng)做到綠(lv)色環(huan)保(bao)。

　　

2

保溫材料

2.1 無機保溫材料

無機(ji)保溫材料具有A級不燃，極佳(jia)的溫度穩定性和化學穩定性，與(yu)建筑墻體同壽命(表1)。　　

表1 常用無機保溫材料性能特點

2.2有機保溫材料的特點

有機保溫材料質量輕、可加工性好、保溫隔(ge)熱效果好，但(dan)單一(yi)有機保溫材料難(nan)以達(da)到A級(ji)防火要求（表2）。

表2 常用有機保溫材料性能特點

2.3復合保溫材料的特點（表3）

表3 常用復合保溫材料性能特點

保溫系統

3.1 外墻外保溫系統

外墻外保溫(wen)系(xi)統(tong)主要由基層（鋼筋混凝土墻體）、粘結層（粘結砂(sha)漿(jiang)(jiang)）、保溫(wen)層、抹面層（耐(nai)堿(jian)網格布+抹面膠(jiao)漿(jiang)(jiang)+錨(mao)栓）、飾面層組(zu)成。其可有效避免建筑物產生冷熱橋， 已成為應用(yong)最為廣(guang)泛(fan)的保溫(wen)系(xi)統(tong)。

正常使用和維護下(xia)，外(wai)墻(qiang)外(wai)保(bao)溫(wen)系(xi)統的使用年限不應少(shao)于25年[1]。但在實際(ji)使用中，保(bao)溫(wen)層脫落事故屢見不鮮，因此，外(wai)墻(qiang)外(wai)保(bao)溫(wen)薄抹灰系(xi)統的安全(quan)性(xing)尤(you)為重要。影響安全(quan)性(xing)的因素很(hen)多，以EPS外(wai)墻(qiang)外(wai)保(bao)溫(wen)薄抹灰系(xi)統為例。

圖1 EPS外(wai)墻外(wai)保溫薄抹(mo)灰(hui)系統

3.1.1初期安全性

　　（1）基層與保(bao)溫層的連接(jie)，通過膠黏劑和(he)錨栓(shuan)實(shi)現連接(jie)，以粘(zhan)為(wei)主，粘(zhan)錨結合；

　　（2）保溫層各項性能應滿足相(xiang)關(guan)標準要求(qiu)；

　　（3）抹面(mian)層(ceng)不開裂，與保(bao)溫層(ceng)粘(zhan)結牢固(gu)。當(dang)涂料(liao)或裝飾(shi)(shi)砂漿飾(shi)(shi)面(mian)時，耐(nai)堿(jian)網(wang)格(ge)布不壓入錨(mao)栓；當(dang)瓷(ci)磚飾(shi)(shi)面(mian)時，耐(nai)堿(jian)網(wang)格(ge)布應(ying)壓入錨(mao)栓中；

　　（4）飾面層(ceng)用瓷磚自(zi)重(zhong)大，易(yi)發生脫落事(shi)故，涂料或(huo)裝(zhuang)飾砂漿(jiang)相對安全。

3.1.2長期安全性

　　（1）耐老化(hua)性差的保(bao)溫材料會導致(zhi)嚴重的粉(fen)化(hua)現象，造成保(bao)溫層(ceng)與基層(ceng)的虛粘，發生脫落事故；

　　（2）網格布應(ying)選用符合質量要求的耐堿網格布；

　　（3）抹面層是一層保護(hu)層，在(zai)長期(qi)環境(jing)作用下不應開裂，否則：裂縫處陽光照射加速保溫(wen)層的老化，雨水(shui)浸(jin)入保溫(wen)層造成霉變，甚至破(po)壞粘結層，發生脫落事(shi)故。

3.2 外墻內保溫薄抹灰系統

　　 外(wai)墻內(nei)保(bao)溫(wen)是(shi)將保(bao)溫(wen)層(ceng)置于外(wai)墻體(ti)的內(nei)側。外(wai)墻體(ti)可保(bao)護保(bao)溫(wen)層(ceng)免受(shou)外(wai)界環(huan)境影響(xiang)，對(dui)保(bao)溫(wen)材料耐(nai)候(hou)性要求不高，施工時不需搭設腳手架，特(te)別適合單(dan)戶居民(min)節能改造。但內(nei)保(bao)溫(wen)也(ye)存在一定(ding)問題：室(shi)內(nei)使(shi)用面(mian)積被(bei)占用，二次(ci)裝(zhuang)修和吊(diao)掛重物困難，在樓(lou)板、梁、構造柱等部(bu)位易(yi)形成冷(leng)熱橋。

預制裝配式鋼筋混凝土結構用保溫系統

4.1預制夾心保溫外墻體

JGJxx-2012《裝配式混凝(ning)土結構技術規(gui)程》(征求意見(jian)稿)2.1.9中規(gui)定：預制夾心保(bao)(bao)溫(wen)(wen)外墻體是內外兩層鋼筋混凝(ning)土墻板和(he)夾在(zai)其間的(de)保(bao)(bao)溫(wen)(wen)材料通過專用連(lian)接(jie)件組成(cheng)的(de)具有特定保(bao)(bao)溫(wen)(wen)性能要求的(de)外墻板。從該定義可看出，預制夾心保(bao)(bao)溫(wen)(wen)外墻體是墻體自保(bao)(bao)溫(wen)(wen)的(de)一種形式。

4.1.1預制夾心保溫外墻板組成

圖2 預制夾心保溫外墻板構造

預(yu)制夾(jia)心(xin)保(bao)(bao)溫(wen)外(wai)墻板由(you)內層(ceng)板、保(bao)(bao)溫(wen)層(ceng)、外(wai)層(ceng)板、連接(jie)件組成，其中：內層(ceng)板一般是受力板，按(an)照力學要(yao)求設計和配(pei)筋；外(wai)層(ceng)板主要(yao)有兩個作用(yong)，一是保(bao)(bao)護(hu)保(bao)(bao)溫(wen)層(ceng)，二是為外(wai)裝飾基層(ceng)，也可直接(jie)為裝飾面(mian)層(ceng)；外(wai)層(ceng)板通過連接(jie)件穿過保(bao)(bao)溫(wen)層(ceng)將力傳遞給內層(ceng)板。

4.1.2預制夾心保溫外墻板受力情況

預制夾心(xin)保(bao)溫(wen)外墻板主要(yao)受(shou)豎直荷(he)載和水平(ping)荷(he)載。豎直荷(he)載主要(yao)是墻板、屋(wu)板、樓(lou)板自重，地(di)震力影(ying)響。水平(ping)荷(he)載包括(kuo)了溫(wen)度影(ying)和風荷(he)載影(ying)響。

圖(tu)3溫度影響

圖4 風荷(he)載影響

4.1.3連接件

為保證(zheng)預制夾心(xin)保溫外(wai)墻(qiang)板(ban)能夠有效承受水平荷載(zai)和豎直荷載(zai)，需用連接件將(jiang)內外(wai)層板(ban)連接起(qi)來。

　　（1）佩克連接件[2-3]

　　佩克夾心保溫(wen)板連(lian)接件(jian)分為(wei)鋼(gang)筋桁架連(lian)接件(jian)和(he)銷釘連(lian)接件(jian)。

　　1）鋼筋桁架連接件

圖5 鋼(gang)筋桁架連接件

　　鋼筋桁架連(lian)接件包括了PD型(xing)連(lian)接件和(he)PPA型(xing)連(lian)接件。

圖6 PD型連接件

　　PD型連接(jie)(jie)件(jian)又(you)稱作對角鋼筋桁架連接(jie)(jie)件(jian)，連接(jie)(jie)件(jian)長(chang)度L可(ke)制成300mm 的(de)倍數，連接(jie)(jie)件(jian)高(gao)度H為100mm~450mm，保溫層(ceng)厚度40~390mm。PD型連接(jie)(jie)件(jian)多(duo)用于(yu)整件(jian)板(ban)高(gao)度的(de)夾(jia)芯保溫隔熱墻板(ban)連接(jie)(jie)。

圖7 PPA型連接件

　　PPA型連(lian)接件(jian)稱作過梁鋼筋桁架連(lian)接件(jian)，保(bao)溫層厚度從90~390mm。PPA型連(lian)接件(jian)多用于低矮(ai)結構中(zhong)如：門(men)窗梁和低矮(ai)基(ji)座(zuo)構件(jian)。

　　鋼筋(jin)桁架(jia)連接件數量計算

圖(tu)(tu)8 鋼筋桁(heng)架連接件受力(li)圖(tu)(tu)

　　2）銷釘連接件

　　銷釘(ding)(ding)(ding)連(lian)(lian)接件分為(wei)PPI型銷釘(ding)(ding)(ding)連(lian)(lian)接件、PDQ型銷釘(ding)(ding)(ding)連(lian)(lian)接件、Nirvana銷釘(ding)(ding)(ding)連(lian)(lian)接件。

圖9 PPI型銷釘連接件、PDQ型銷釘連接件

圖10 銷釘連接件垂直于(yu)墻板              

  圖11 銷釘(ding)連(lian)接件(jian)傾(qing)斜于墻板(ban)

　　如(ru)果銷(xiao)釘(ding)連(lian)接(jie)(jie)件(jian)垂直于(yu)墻(qiang)板(ban)表(biao)面(mian)安(an)(an)裝(zhuang)，銷(xiao)釘(ding)將不能(neng)承載墻(qiang)板(ban)的重量；這種方式的安(an)(an)裝(zhuang)，只是通(tong)過銷(xiao)釘(ding)的拉力使(shi)內外(wai)層墻(qiang)板(ban)連(lian)接(jie)(jie)在一起。也可把銷(xiao)釘(ding)連(lian)接(jie)(jie)件(jian)放置成對角傾(qing)斜方向(xiang)(xiang)使(shi)用(yong)(yong)；傾(qing)斜方向(xiang)(xiang)使(shi)用(yong)(yong)時，需要特殊長(chang)度的銷(xiao)釘(ding)連(lian)接(jie)(jie)件(jian)和安(an)(an)裝(zhuang)夾具，以便(bian)達到足夠(gou)的錨固長(chang)度；對角傾(qing)斜銷(xiao)釘(ding)連(lian)接(jie)(jie)件(jian)可以用(yong)(yong)PPA型連(lian)接(jie)(jie)件(jian)代替。

圖12 Nirvana 銷釘連接件

　　Nirvana銷(xiao)釘(ding)(ding)連接件(jian)，由(you)玻璃纖維增強樹脂擠(ji)拉成型。最大特點(dian)是有較低的導(dao)熱(re)系數，其形(xing)狀尺寸如下圖所示。Nirvana銷(xiao)釘(ding)(ding)連接件(jian)能夠把(ba)保溫隔熱(re)層(ceng)固定在內外兩層(ceng)混凝(ning)土結構墻板之間。

　　（2）哈芬錨固系統[4-5]

圖13 錨(mao)固件和約束(shu)細桿布置圖

　　哈芬(fen)錨固系(xi)統(tong)由支撐錨固件和約束系(xi)桿（連接箍(gu)筋）構成(cheng)。

　　1）哈芬支撐錨固件

　　支撐(cheng)錨固件(jian)包括SPA夾(jia)心(xin)板(ban)錨件(jian)和MVA夾(jia)芯板(ban)錨件(jian)，能夠支撐(cheng)外墻自重及其(qi)他豎向(xiang)荷載，還能有效(xiao)抵抗夾(jia)心(xin)板(ban)平面內的水平荷載。

　　SPA夾心板錨件

　　　　　　　圖14 SPA-1                          ;

圖15 SPA-2

　　MVA夾芯板錨圖

圖16 套筒式夾芯板錨件

圖17 平板式夾心(xin)板錨件

　　2）連接箍筋

　　抵抗夾心板(ban)水平荷載，使(shi)外墻板(ban)的變形和內部應力得以釋放。

圖18 連接箍筋示意圖

　　（3）GFRP連接件[6]

圖(tu)19 GFRP連(lian)接件

　　GFRP連接件(jian)由連續玻璃纖維(wei)和(he)乙烯(xi)基樹(shu)脂基體組成，可有效避免產生(sheng)冷(leng)熱橋，抗(kang)堿(jian)腐蝕性較好。主要用于非復(fu)合預制夾心保溫板(ban)，連接件(jian)是一(yi)個懸(xuan)臂受(shou)力構件(jian)，變形(xing)量如(ru)圖20。

圖20 連接件變形量

抗拉力要求(qiu)：以外層板厚度(du)為(wei)50mm，采用平(ping)吊脫模的(de)方式，此時混(hun)凝土的(de)質量(liang)為(wei)1.2KN/ m2，吸力0.8KN/m2，總(zong)計2KN/m2。假(jia)設單個(ge)(ge)連接件(jian)承載面(mian)積為(wei)0.2m2，則單個(ge)(ge)連接件(jian)的(de)抗拉力為(wei)0.4KN。同時還要考慮一個(ge)(ge)安(an)全系數。

剪切力(li)要求：以外(wai)層(ceng)板(ban)厚度為(wei)50mm，采用平(ping)吊脫(tuo)模的(de)方(fang)式，此時混凝(ning)土的(de)質量為(wei)1.2KN/ m2，假設單(dan)個連接件承載(zai)面積(ji)為(wei)0.2m2，單(dan)個連接件的(de)抗拉力(li)為(wei)0.24KN。同時還要考慮(lv)一個安全系數。

4.2預制外保溫外墻體

預制(zhi)外(wai)(wai)保(bao)(bao)溫(wen)(wen)外(wai)(wai)墻(qiang)體(ti)(ti)是將保(bao)(bao)溫(wen)(wen)層與墻(qiang)體(ti)(ti)在工(gong)廠一次澆筑成型，再到現(xian)場進行安(an)裝施工(gong)。現(xian)階段預制(zhi)外(wai)(wai)保(bao)(bao)溫(wen)(wen)外(wai)(wai)墻(qiang)體(ti)(ti)缺乏(fa)相關技術(shu)標準(zhun)，但保(bao)(bao)溫(wen)(wen)材(cai)料選(xuan)用(yong)EPS板(ban)或改性EPS板(ban)時，可參考(kao)EPS板(ban)現(xian)澆混凝(ning)土外(wai)(wai)保(bao)(bao)溫(wen)(wen)系(xi)統[1]。預制(zhi)外(wai)(wai)保(bao)(bao)溫(wen)(wen)外(wai)(wai)墻(qiang)體(ti)(ti)改變了(le)傳統外(wai)(wai)墻(qiang)外(wai)(wai)保(bao)(bao)溫(wen)(wen)薄抹灰系(xi)統中需(xu)在現(xian)場粘(zhan)貼保(bao)(bao)溫(wen)(wen)板(ban)、濕作業量大的特點，可提高(gao)施工(gong)速度、縮(suo)短工(gong)期，保(bao)(bao)證(zheng)工(gong)程質(zhi)量。

4.2.1三維空間結構保溫板

圖21 特殊處理保溫板(ban)

經特殊處理，保(bao)(bao)(bao)溫板(ban)(ban)表面形(xing)成三維空間結(jie)構，無需涂(tu)抹(mo)界面砂(sha)漿，混凝土(tu)可直(zhi)接(jie)與保(bao)(bao)(bao)溫板(ban)(ban)連成一體。此時(shi)，保(bao)(bao)(bao)溫板(ban)(ban)與混凝土(tu)的連接(jie)不僅(jin)僅(jin)依(yi)靠表面粘結(jie)力，更(geng)重要(yao)是三維空間結(jie)構在混凝土(tu)中所(suo)起作用，提(ti)高了保(bao)(bao)(bao)溫板(ban)(ban)安(an)全性，杜絕脫落事故發生(sheng)。

4.2.2開槽處理保溫板

圖22 開槽處理保(bao)溫板

開(kai)槽(cao)后保(bao)溫(wen)(wen)板表(biao)面(mian)(mian)積(ji)增加(jia)，以1m×1m正方形(xing)保(bao)溫(wen)(wen)板為例(li)，若開(kai)9個寬0.02m，長1m，高(gao)0.01m的矩(ju)形(xing)槽(cao)，保(bao)溫(wen)(wen)板表(biao)面(mian)(mian)積(ji)增加(jia)0.18m2；改變保(bao)溫(wen)(wen)板受(shou)力(li)狀態，從“平面(mian)(mian)受(shou)力(li)”轉變為“空間受(shou)力(li)”，安全性大(da)大(da)提(ti)高(gao)。

4.3預制外掛混凝土墻板

預制外掛混(hun)凝土墻(qiang)板可(ke)做內保溫，也可(ke)做成外保溫，在這方面研究比較多的如北(bei)京榆構有限(xian)公司[7]。

4.3.1預制混凝土外掛墻板內保溫

圖23 預制混(hun)凝土外掛(gua)墻板(ban)內保溫

外掛板內附(fu)保(bao)溫板、外附(fu)裝飾面，在現場安裝到主體結(jie)構上，與主體結(jie)構外側設(she)計要求保(bao)持(chi)30~50mm的(de)(de)間隙，在梁柱等部位(wei)可(ke)采用噴涂(tu)或填塞防火保(bao)溫材料的(de)(de)方(fang)法保(bao)證內保(bao)溫的(de)(de)連續，從而有效解(jie)決內保(bao)溫的(de)(de)熱(re)橋效應。

4.3.2預制混凝土外掛墻板外保溫

圖24 預制(zhi)混凝土外(wai)(wai)掛墻板(ban)外(wai)(wai)保溫

現場(chang)在(zai)剪力墻或砌體墻外側(ce)粘(zhan)貼保溫材料(liao)，將帶飾面(mian)的(de)預制(zhi)鋼筋混凝土(tu)外掛板外掛到主結構上(shang)。

4.4預制夾心保溫外墻體與預制外保溫外墻體比較

表4 預制夾心保溫外墻體與預制外保溫外墻體比較

結語

全球氣候逐漸(jian)變暖(nuan)、環境(jing)污(wu)染日趨嚴重(zhong)、霧霾(mai)頻(pin)現，綠色節能(neng)成為當今社(she)會的(de)(de)(de)(de)(de)兩大主(zhu)題，建筑施(shi)工粉塵已是霧霾(mai)產生(sheng)主(zhu)要原(yuan)因之一，建筑能(neng)耗(hao)占社(she)會總能(neng)耗(hao)50%左右(you)，預(yu)制(zhi)保(bao)(bao)溫墻(qiang)體(ti)作為外圍護結構(gou)，不(bu)僅減少(shao)現場(chang)濕作業量提(ti)高(gao)了(le)施(shi)工效(xiao)率，而且(qie)保(bao)(bao)證了(le)保(bao)(bao)溫層的(de)(de)(de)(de)(de)質量，滿(man)足建筑能(neng)耗(hao)要求。但預(yu)制(zhi)保(bao)(bao)溫墻(qiang)體(ti)在(zai)國內應用(yong)時間(jian)較短，仍存在(zai)一些問題有待解(jie)決：部分技術(shu)實際應用(yong)過程中的(de)(de)(de)(de)(de)節能(neng)和(he)安(an)全性能(neng)尚無充分的(de)(de)(de)(de)(de)實測(ce)數據資料；相關政策和(he)標準落(luo)后于技術(shu)的(de)(de)(de)(de)(de)發(fa)展進步。隨著裝配式住宅市場(chang)機遇(yu)的(de)(de)(de)(de)(de)到來，預(yu)制(zhi)保(bao)(bao)溫墻(qiang)體(ti)技術(shu)在(zai)不(bu)斷改進和(he)發(fa)展，預(yu)制(zhi)保(bao)(bao)溫墻(qiang)體(ti)正在(zai)向多功能(neng)化的(de)(de)(de)(de)(de)方向發(fa)展，將(jiang)具有越來越廣闊(kuo)的(de)(de)(de)(de)(de)發(fa)展前景。

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