EPS新型節(jié)能墻體的發(fā)展與應(yīng)用前景

摘要:EPS新型節(jié)能墻體為一種輕質(zhì)承重、保溫隔熱的新技術(shù)。在我國(guó)，此墻體結(jié)構(gòu)體系的發(fā)展及其應(yīng)用還處于起步階段，將此技術(shù)應(yīng)用于我國(guó)建筑行業(yè)，既滿足我國(guó)墻改發(fā)展的總體要求，又能促進(jìn)我國(guó)墻體技術(shù)的發(fā)展。通過(guò)對(duì)新型節(jié)能墻體的發(fā)展?fàn)顩r及其特點(diǎn)的深入了解，有助于推動(dòng)此墻體在我國(guó)的廣泛應(yīng)用及墻體技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，為我國(guó)帶來(lái)更大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

關(guān)鍵詞:節(jié)能墻體;輕集料混凝土;保溫模塊;抗震性能

0 引言

墻體材料的發(fā)展至今已有幾千年的歷史，近代建筑中的墻體設(shè)計(jì)施工大多采用鋼筋混凝土、各類粘土磚及砌塊以及各種復(fù)合材料為主要材料。我國(guó)從20世紀(jì)80年代末開始實(shí)行墻體改革政策，限制實(shí)心粘土磚的應(yīng)用，大力推廣各種新型墻體材料替代實(shí)心粘土磚，但迄今為止，一些村鎮(zhèn)等落后地區(qū)民居建筑以及城市建筑的部分框架結(jié)構(gòu)的填充墻、多層建筑基礎(chǔ)部位還在使用粘土磚，每年粘土磚生產(chǎn)量達(dá)6000多億塊，耗用粘土資源13億立方米，約廢田70萬(wàn)畝左右[1]。尤其是一些耕地緊缺的地區(qū)和糧食產(chǎn)區(qū)，由于粘土磚的大量生產(chǎn)，局部地區(qū)已經(jīng)到了無(wú)土可挖、無(wú)土可用的地步，這種情況已直接影響到我們未來(lái)的生存環(huán)境。在建材行業(yè)的科研努力及政策推動(dòng)下，以節(jié)能為主的各種輕型板材、預(yù)制塊材、復(fù)合混凝土墻材、免燒磚瓦等新型墻體材料大量涌現(xiàn)，逐漸取代了2千多年來(lái)一直占據(jù)著墻體材料霸主地位的燒結(jié)粘土磚。發(fā)展新型節(jié)能墻體材料，是保護(hù)土地資源、節(jié)約能源、改善環(huán)境的重要措施，是實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的必然要求，是堅(jiān)持以人為本，構(gòu)建和諧社會(huì)的迫切需要。

近年來(lái)，我國(guó)墻體材料改革如火如荼。一種新型節(jié)能墻體結(jié)構(gòu)被越來(lái)越多的人關(guān)注，那就是“EPS新型節(jié)能”墻體結(jié)構(gòu)體系，它是由改性EPS輕集料混凝土在生產(chǎn)車間預(yù)制成橫豎帶孔洞的保溫砌塊模板，在現(xiàn)場(chǎng)粘結(jié)拼裝成墻板，在其水平和豎向芯孔內(nèi)配置鋼筋，并澆筑大流動(dòng)性自密實(shí)免振混凝土，形成網(wǎng)格式剛性骨架作為墻體的承重結(jié)構(gòu)。這種新型節(jié)能墻體是我國(guó)從外國(guó)引進(jìn)的，經(jīng)過(guò)改良的一項(xiàng)新技術(shù)。

1 EPS新型節(jié)能墻體在國(guó)內(nèi)外研究發(fā)展?fàn)顩r

1.1國(guó)外發(fā)展?fàn)顩r

為了保護(hù)土地資源，改善人類的生存環(huán)境，世界各國(guó)都在積極尋找一種兼顧節(jié)能，造價(jià)低，結(jié)構(gòu)安全性能好的新型墻體結(jié)構(gòu)體系。建筑外墻作為建筑耗能的主要部位，成為發(fā)達(dá)國(guó)家節(jié)能研究的重點(diǎn)。新型節(jié)能砌塊材料在國(guó)外的發(fā)展較為廣泛，生產(chǎn)及應(yīng)用技術(shù)也已經(jīng)比較成熟。利用工業(yè)廢料聚苯乙烯泡沫作為輕骨料，參入水泥及外加劑制成的EPS輕集料混凝土在國(guó)外的應(yīng)用取得了很大的成功。在二十世紀(jì)七十年代初，奧地利人開發(fā)的“納士塔(Rastra)”結(jié)構(gòu)體系就是采用這種EPS輕集料混凝土(密度為300-500kg/msup3;)壓制成隔熱吸聲的空心模塊，該模塊可由工廠批量加工，模塊在現(xiàn)場(chǎng)拼裝、粘接形成墻體外部結(jié)構(gòu)，再通過(guò)澆筑滿足設(shè)計(jì)強(qiáng)度的混凝土形成格構(gòu)式墻體。1996年美國(guó)加州大學(xué)對(duì)“Rastra”墻體做了平面外彎曲試驗(yàn)，其結(jié)論表明該墻體結(jié)構(gòu)在荷載不斷增加的情況下，表現(xiàn)為韌性特性，未觀察到脆性特性，墻體是逐漸屈服的。在美國(guó)，“Rastra”建筑結(jié)構(gòu)體系已通過(guò)ISO9000國(guó)際質(zhì)量認(rèn)證。1999年ICBO(國(guó)際建筑協(xié)會(huì))的評(píng)價(jià)報(bào)告宣布:“‘Rastra’建筑體系是一種永久性框架，可用于鋼筋混凝土橫梁、過(guò)梁、墻體以及地基和承重墻?！?[2]目前，該墻體結(jié)構(gòu)在世界很多國(guó)家得到廣泛的推廣及應(yīng)用。在蒙古國(guó)、法國(guó)、西班牙、斯洛文尼亞、地中海國(guó)家、英格蘭、德國(guó)、非洲、沙特阿拉伯等一些國(guó)家都有“Rastra”體系的建筑。實(shí)踐證明，此結(jié)構(gòu)在熱性能及結(jié)構(gòu)方面有相當(dāng)突出的優(yōu)勢(shì)。

1.2國(guó)內(nèi)發(fā)展?fàn)顩r

我國(guó)在近幾年開始引進(jìn)EPS新型節(jié)能墻體技術(shù)，經(jīng)國(guó)內(nèi)企業(yè)自行改良使該項(xiàng)技術(shù)逐步的廣泛應(yīng)用于各種建筑工程。在我國(guó)，EPS新型節(jié)能墻體的研究和應(yīng)用還處于起步階段，目前此墻體結(jié)構(gòu)多數(shù)用于低矮建筑，如:別墅、農(nóng)民自建3層以下民房、倉(cāng)儲(chǔ)用房等建筑。尤其是在寒冷和炎熱地區(qū)，此結(jié)構(gòu)更能發(fā)揮其節(jié)能的優(yōu)越性。哈爾濱工程大學(xué)對(duì)“Rastra”新型節(jié)能墻體的抗震性能試驗(yàn)研究中提出，此種墻體的橫向構(gòu)件類似于短梁，豎向構(gòu)件類似于短柱，形式上類似于整體小開口剪力墻。2006年中國(guó)建筑科學(xué)研究院結(jié)構(gòu)所對(duì)此墻體的抗震性能試驗(yàn)研究中得出:格構(gòu)式混凝土墻體的抗剪能力、破壞形態(tài)、抗震耗能力弱于實(shí)心混凝土墻，但對(duì)于應(yīng)用范圍縮小后，能夠適用于不超過(guò)6層住宅類建筑(如抗震烈度設(shè)防不超過(guò)8度，層高≤3m，開間≤ 4.5m)[3]。此墻體結(jié)構(gòu)能否應(yīng)用于更高層的建筑物還有待進(jìn)一步的研究。2002年清華大學(xué)土木工程系在對(duì)此種保溫砌?；炷翂w抗震性能試驗(yàn)研究中得出:保溫砌?，F(xiàn)澆承重墻體系可以滿足8度設(shè)防的7層住宅受剪承載力要求和抗震墻結(jié)構(gòu)小震時(shí)的層間位移角要求[4]。此墻體結(jié)構(gòu)能否應(yīng)用于更高層的建筑物還有待進(jìn)一步的研究。

2 EPS新型節(jié)能墻體的性能特點(diǎn)

2.1新型節(jié)能墻體的優(yōu)點(diǎn):

2.1.1材料加工:(1)EPS保溫模塊可以批量生產(chǎn)，生產(chǎn)工業(yè)化集中程度高;(2)生產(chǎn)EPS保溫模塊的材料，來(lái)自工業(yè)廢料，加工過(guò)程屬于廢物再利用，既環(huán)保又經(jīng)濟(jì)(3)造價(jià)低廉。

2.1.2結(jié)構(gòu)自身:(1)混凝土澆筑與模塊良好的固結(jié)，墻體的整體性好，剛度大;(2)結(jié)構(gòu)本身自重輕，既輕質(zhì)又承重;(3)保溫隔熱，節(jié)能性好;(4)防火性能較好;(5)抗震性能優(yōu)越，相比實(shí)心鋼筋混凝土剪力墻能夠抵抗更大的變形。

2.1.3施工過(guò)程:(1)對(duì)施工人員的技術(shù)水平要求較低;(2)保溫承重一體化施工，施工速度快，周期短。

2.2新型節(jié)能墻體的缺點(diǎn):

(1)墻體的剛度及承載力比相同尺寸的實(shí)心剪力墻小;(2)房間的開間受限制，層高受限制，因此應(yīng)用此墻體結(jié)構(gòu)的建筑其空間布局收到一定限制。

3 EPS新型節(jié)能墻體的制作及施工工藝

3.1EPS保溫模塊的生產(chǎn)工藝

采用流水施工生產(chǎn)線，其生產(chǎn)流程:聚苯乙烯發(fā)泡料→裝料混合攪拌(加水、水泥、外加劑)→漿料入?！訅骸叽缈刂啤撃！B(yǎng)護(hù)→組合粘結(jié)→成型→檢驗(yàn)合格為成品

3.2新型節(jié)能墻體的現(xiàn)場(chǎng)施工工藝

①基礎(chǔ)施工→②預(yù)埋豎向鋼筋→③墻體保溫模塊拼裝、粘接牢固→④綁扎水平鋼筋→⑤澆筑自密實(shí)混凝土→⑥養(yǎng)護(hù)→⑦屋面工程→⑧墻體抹灰→⑨裝飾工程，其中③和④分層交替進(jìn)行。(注:由于墻體外部結(jié)構(gòu)的保溫模塊具有良好的保溫性能，因此灌注的混凝土可以利用自身的自由水和水化熱進(jìn)行獨(dú)立養(yǎng)護(hù)，早期強(qiáng)度增長(zhǎng)快，免除了夏季施工的保濕措施和冬季施工的保溫措施，施工條件可以不受季節(jié)限制。)

4結(jié)論:

(1)EPS新型節(jié)能墻體實(shí)現(xiàn)了半預(yù)制和半現(xiàn)澆的完美結(jié)合，其結(jié)構(gòu)兼顧保溫隔熱、輕質(zhì)承重、環(huán)保經(jīng)濟(jì)等特點(diǎn)，符合我國(guó)墻改的要求，緊跟時(shí)代腳步，該墻體在我國(guó)應(yīng)用及推廣將帶來(lái)巨大的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益;

(2)EPS新型節(jié)能墻體施工速度快，周期短，且抗震性能良好，尤其適合地震災(zāi)區(qū)重建;

(3)EPS新型節(jié)能墻體既保溫又隔熱，適宜在東北寒冷地區(qū)及南方炎熱地區(qū)房屋建筑中廣泛推廣。

參考文獻(xiàn)

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【2】張國(guó)俠.新型節(jié)能墻體結(jié)構(gòu)的抗震性能研究[D].哈爾濱工程大學(xué)，2007 (6).

【3】劉軍進(jìn)，王翠坤，肖從真.水泥聚苯模殼格構(gòu)式混凝土墻體抗震性能研究[J].建筑結(jié)構(gòu)，2006(6).

【4】孫建超，錢稼茹，方鄂華，胡慶昌，馮葆莼.小剪跨比保溫砌?；炷翂拐鹦阅茉囼?yàn)研究[J].建筑結(jié)構(gòu)學(xué)報(bào)，2002，23(2):19-26.