免模泡沫混凝土現(xiàn)澆墻體的設(shè)計與應(yīng)用研究

耿飛+尹萬云+劉曉軍+劉守成+習(xí)雨同+邵傳林

摘 要：文章介紹了國內(nèi)常用墻體制備方式的優(yōu)缺點，取長補短，結(jié)合流動性大，導(dǎo)熱系數(shù)低的泡沫混凝土發(fā)明了一種無需立模、人力較少、簡單方便的泡沫混凝土現(xiàn)澆免模墻體，示范工程表明免模墻體性能滿足規(guī)范要求，耐久性能良好，能較好的適應(yīng)住宅產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)要求。

關(guān)鍵詞：墻體；模板；泡沫混凝土；空心磚；導(dǎo)熱系數(shù)

墻體在建筑物中主要起保溫、圍護(hù)、分隔、裝飾或承重等功能，需要有適宜的強度、耐久性、防火性和保溫隔熱性能，是建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的重要組成部分。目前墻體的制備方式主要有砌體墻體、預(yù)制板材墻體和現(xiàn)澆墻體等，砌筑墻體是使用膠結(jié)料將磚、空心砌塊或者加氣混凝土等砌塊壘筑成墻體，雖然施工簡單，但是墻體的抗震性能卻很差，而且相對于混凝土墻體來說其強度也較低；預(yù)制板材墻體是將墻體分成幾個部分在工廠進(jìn)行模式化生產(chǎn)后運至現(xiàn)場拼接而成的，這種制備方式大大提高了施工效率，而且其成本較低，造型多樣，可以適應(yīng)不同的建筑環(huán)境，是目前研究較為廣泛的墻體制備方式，但是其墻板之間以及墻板與梁柱之間的拼裝連接是保證墻體整體性和熱工性能的關(guān)鍵，同樣也是設(shè)計和施工的難點；現(xiàn)澆墻體顧名思義就是通過現(xiàn)場澆筑混凝土制備的墻體，這種墻體強度較高、整體抗震性能優(yōu)異，但是其施工過程中的立模、拆模過程非常繁瑣，不僅大大降低了施工進(jìn)度，也極大的增加了施工成本。泡沫混凝土現(xiàn)澆墻體是近幾年發(fā)展起來的一種節(jié)能現(xiàn)澆墻體制備方式，它是基于泡沫混凝土節(jié)能、利廢和制備簡單等優(yōu)點發(fā)展起來的一種節(jié)能墻體，但是目前常用的泡沫混凝土現(xiàn)澆墻體存在較嚴(yán)重的冷（熱）橋問題，處理起來較為復(fù)雜。

針對上述幾種墻體制備方式的缺點，同時結(jié)合它們的優(yōu)點，本文設(shè)計了一種高性能免模墻體，它結(jié)合了砌體墻體施工簡單、預(yù)制墻體施工快捷、現(xiàn)澆墻體整體性強和泡沫混凝土性能優(yōu)異等特點，為現(xiàn)澆泡沫混凝土墻體施工提供一種快捷、高效的技術(shù)，在未來的墻體市場將具有較好的競爭力。為指導(dǎo)免模泡沫混凝土現(xiàn)澆墻體的設(shè)計和施工，本文計算了它的熱工性能并開展了工程示范應(yīng)用，結(jié)果表明此墻體的熱工性能優(yōu)異，施工簡單，墻體性能指標(biāo)均滿足要求，可以廣泛應(yīng)用于框架結(jié)構(gòu)。

1 泡沫混凝土現(xiàn)澆墻體的制備現(xiàn)狀

1.1 泡沫混凝土性能特點

泡沫混凝土是由水泥、石灰、粉煤灰、砂、外加劑和泡沫等材料經(jīng)拌合均勻后澆注硬化而成的。它內(nèi)部含有大量的封閉細(xì)小氣孔，不僅保證泡沫混凝土擁有較好的力學(xué)性能，還大大降低了自身容重，減輕了建筑物整體重量，減少施工中的機械和勞力，同時其還具有較好的抗震和隔聲性能。最重要的是其導(dǎo)熱系數(shù)很小，只有普通混凝土的1/7～1/15，泡沫混凝土中沒有大顆粒、易堆積的材料，在細(xì)小、均勻泡沫的“滾珠”效應(yīng)下它的流動性非常大，澆筑時無需振搗便可均勻填充模具，因此不僅可以減少澆筑時的機械、勞力，還能廣泛用于不方便振搗的墻體和地下空間。同時泡沫混凝土的攪拌和施工均可置于封閉的環(huán)境中，對環(huán)境沒有粉塵等污染，是一種具有廣泛應(yīng)用前景的墻體節(jié)能材料。

1.2 泡沫混凝土現(xiàn)澆墻體的制備和性能缺陷

泡沫混凝土現(xiàn)澆墻體是今年發(fā)展起來的一種新型墻體制備方式，泡沫混凝土現(xiàn)澆墻體的模板是施工環(huán)節(jié)中最為關(guān)鍵的所在。目前現(xiàn)澆普通混凝土模板主要分為三大類：組合鋼模板、竹膠合板模板和木膠合板模板。組合鋼模板雖然可以重復(fù)使用，節(jié)約材料成本，但是其粗重、笨大，而且組裝和拆卸也繁瑣；竹膠合板模板雖然優(yōu)點很多，例如膠合性較強，容易脫模等，但是其相對于其它兩種模板價格較貴；木模板雖然材料來源廣泛，價格便宜，但是施工之前木模板的固定及混凝土成型后的拆模也會消耗大量的時間和人力，而且木模板重復(fù)利用率低，加劇了木材的消耗和砍伐。在傳統(tǒng)的模板工程中，為了方便模板的拆卸，通常會在模板的內(nèi)側(cè)刷油或者脫模劑，不僅浪費資源，而且會對后期的抹灰、粉刷埋下隱患，造成空鼓、剝落等問題。而且在某些工程例如地下混凝土、箱梁構(gòu)件中，由于施工條件的限制，模板的拆卸非常困難。針對上述模板的一些缺點有人便提出了免拆模板（永久性模板）的概念，這種模板在混凝土成型后便直接作為墻體的外表面，可以預(yù)先布置花紋和裝飾，不僅節(jié)約大量人力，減少施工成本，免除模板的外部支撐，同時也解決的刷油，拆卸等煩惱，因此有人稱之為以后模板發(fā)展的趨勢。

泡沫混凝土的顆粒小和流動性大的特點決定了其澆筑時模板必須具有較好的封閉性，這對于上述三種模板來說難度較大，目前應(yīng)用較為廣泛的泡沫混凝土現(xiàn)澆墻體模板是輕鋼龍骨固定復(fù)合面板，其具體做法是：在保證泡沫混凝土澆筑過程中不漏漿、不裂模的前提下，將面板固定在一定數(shù)量的輕鋼龍骨兩側(cè)，輕鋼龍骨等間距固定在梁和樓板上，待檢查布置的模板符合定位、強度和密封等要求后便可澆筑泡沫混凝土。輕鋼龍骨具有重量較小、強度較高、剛性強、易加工、尺寸可隨意規(guī)整和裝配性能好等優(yōu)點，能與各種墻體用薄板材組裝成形式和風(fēng)格迥異的復(fù)合墻體，而且其施工簡便、快捷，是目前國內(nèi)外使用最多的墻體面板連接構(gòu)件。但是輕鋼龍骨用于墻體會在墻體內(nèi)部形成冷（熱）橋，致使龍骨附近熱流率大為增加，墻體隔熱性能有較大幅度的降低，增加了建筑耗能，大約占墻體30%面積的輕鋼龍骨面積會使墻體熱阻降低50%。此外墻體內(nèi)部容易結(jié)露，致使部分墻體保溫材料隔熱作用減弱，進(jìn)一步降低了輕鋼龍骨墻體的保溫隔熱性能。目前歐洲國家一般都是通過鋼龍骨腹板中部開縱向細(xì)長孔、鋼龍骨腹板兩側(cè)開縱向細(xì)長孔、腹板開孔龍骨內(nèi)外側(cè)墊木條以及墻體外側(cè)布置聚苯乙烯外保溫板等方法來提高構(gòu)件的熱阻，使墻體的保溫隔熱性能得以改善，我國也提出了龍骨腹板的合理孔洞布置和使用墊木等斷橋措施等方法來增加泡沫混凝土輕鋼龍骨夾心復(fù)合保溫墻體的熱阻，但這無疑會大大增加龍骨加工及施工的難度。

2 高性能免模墻體設(shè)計

2.1 高性能免模墻體的制備

空心磚具有中空、造型多樣和砌筑簡單等特點，因此可以向其內(nèi)部澆筑泡沫混凝土來增加墻體強度和整體性，同時降低空心磚外壁導(dǎo)熱系數(shù)來彌補其熱阻的降低。使用高強、輕質(zhì)低導(dǎo)熱輕骨料混凝土制備大空隙率空心磚，空心磚如圖1所示，其前后側(cè)壁的上下、左右側(cè)面均分別設(shè)置凸起和凹槽，凹凸槽反稱設(shè)置。設(shè)置凹凸槽有兩個優(yōu)點：一是方便空心磚的砌筑；二是使空心磚之間相互卡住能夠砌筑前期墻體的穩(wěn)固?？招拇u前后側(cè)壁之間設(shè)置四個隔層，隔層高度為前后側(cè)壁的一半，相鄰的兩個隔層之間的距離相等以便澆筑時能夠很好的分擔(dān)泡沫混凝土側(cè)壓力。將空心磚用砌筑砂漿錯縫砌筑成空心墻體，空隙墻體砌筑好后向其中注入大流動性高強輕質(zhì)泡沫混凝土，為了防止?jié)仓叨冗^高導(dǎo)致泡沫破滅，一般砌筑一米便澆筑一米，待形成初始強度后再進(jìn)行下一高度的施工，從砌筑到澆筑正好可以形成一個周期。澆筑完成后進(jìn)行養(yǎng)護(hù)便形成了高強輕質(zhì)低導(dǎo)熱墻體。

圖1 高性能免模墻體主體—空心磚

2.2 高性能免模墻體的優(yōu)勢

高性能免模墻體充分利用泡沫混凝土大流動性的特性，結(jié)合砌體結(jié)構(gòu)不需模板、施工方便等優(yōu)點，具有高效簡單、節(jié)能環(huán)保等優(yōu)點，同時效仿預(yù)制墻體板塊化施工快捷的優(yōu)勢增大空隙磚尺寸，提高施工效率。墻體由空心磚和泡沫混凝土兩部分組成，其強度可以通過提升空心磚和泡沫混凝土的強度來提高?？招拇u可以進(jìn)行工業(yè)化制式生產(chǎn)，大大加速工程建設(shè)速度。為了加強高性能免模墻體的穩(wěn)固，砌筑前底部根據(jù)空心磚的尺寸設(shè)置高強混凝土卡子，砌筑時，用砌筑砂漿將底層空心磚砌筑在卡子上，兩側(cè)空心磚同樣卡在柱子上，這樣墻體與地面及兩側(cè)的柱子連接牢固，墻體的整體和抗震性能得到了保證。如果要設(shè)置門窗，門框和窗框同樣可以卡在空心磚上，不僅保證門窗與墻體的整體性，還能更易處理門窗氣密性差的問題。因此高性能免模泡沫混凝土現(xiàn)澆墻體是適應(yīng)住宅產(chǎn)業(yè)化、墻體高性能化的優(yōu)質(zhì)墻體。

圖2 墻體傳熱阻計算模型

2.3 高性能免模墻體的工程應(yīng)用

2.3.1 工程概況

為了檢測高性能免模墻體的性能，實現(xiàn)其推廣應(yīng)用，在江蘇鎮(zhèn)江句容實施了小試點工程，工程對象為一間五十平方米的隔間房，隔間房為框架結(jié)構(gòu)，柱梁均C30普通混凝土澆筑，空心磚使用1200級陶?；炷令A(yù)制，其尺寸為800×200×200mm3，空心磚前后側(cè)壁寬度為30mm，隔層厚度為20mm，內(nèi)置5mm直徑鋼絲網(wǎng)。砌筑完成后注入600級泡沫混凝土，屋頂是120mm1200級陶粒和40mm400級泡沫混凝土復(fù)合屋面。

2.3.2 高性能免模墻體的熱工計算

建筑物耗熱量是由通過建筑物圍護(hù)結(jié)構(gòu)的傳熱耗熱量和通過門窗縫隙的空氣滲透耗熱量組成，傳熱耗熱量約占70%～80%，空氣滲透耗熱量約占20%～30%。建筑物傳熱耗熱量是由圍護(hù)結(jié)構(gòu)各部分的傳熱耗熱量組成的。在建筑物輪廓尺寸和窗墻面積不變的條件下，耗熱量指標(biāo)隨圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳熱系數(shù)的降低而降低，本節(jié)進(jìn)行墻體主體的傳熱系數(shù)計算，方便高性能免模墻體的傳熱系數(shù)控制。

根據(jù)《民用建筑熱工設(shè)計規(guī)范》GB 50176-93中相關(guān)的計算規(guī)定：

（1）單層材料的熱阻Ra按式1計算：

Ra=δ/λ （1）

式中：

Ra—單層材料熱阻，m2·K/W；

δ—材料層厚度，m；

λ—材料導(dǎo)熱系數(shù)W /（m·K）。

（2）多層材料的熱阻Rb按式（2）計算：

Rb=R1+R2+…+Rn （2）

式中：R1，R2，…，Rn—圍護(hù)結(jié)構(gòu)各層材料熱阻，m2·K/W。

（3）由兩種以上材料組成的、兩向非均質(zhì)圍護(hù)結(jié)構(gòu)（包括各種形式的空心砌體、填充保溫材料的墻體等）的熱阻計算應(yīng)根據(jù)式（3）進(jìn)行計算。

（3）

式中：

R—平均傳熱阻（m2·k/w）；

F0—與熱流方向垂直的總傳熱面積（m2）；

F1、F2、…、Fn—按平行于熱流方向劃分的各個傳熱面積（m2）；

R0.1、R0.2、…、R0.n—各個傳熱面部位的傳熱阻（m2·k/w）；

Ri、Re—內(nèi)、外表面換熱阻，分別取0.11m2·k/w和0.04m2·k/w；

φ—修正系數(shù)，由于λ2/λ1=0.35，取0.93。

（4）傳熱系數(shù)表征穩(wěn)態(tài)條件下圍護(hù)結(jié)構(gòu)的傳熱能力，傳熱系數(shù)按式4計算：

K=1/R0 （4）

式中：

K—圍護(hù)結(jié)構(gòu)的傳熱系數(shù)，W/（m2·K）。

上述1200級陶粒混凝土的導(dǎo)熱系數(shù)λ1為0.34，600級泡沫混凝土的導(dǎo)熱系數(shù)λ2為0.12，鋼絲網(wǎng)的導(dǎo)熱效果忽略不計，計算模型見圖2，其厚度為140mm?？梢愿鶕?jù)式1分別計算出陶粒混凝土和泡沫混凝土部分的傳熱阻，分別為0.41m2·k/w和1.17m2·k/w，此時R為0.86m2·k/w，墻體主體傳熱阻為0.86+2×0.03/0.34=1.04 m2·k/w，傳熱系數(shù)為0.96 W /（m2·K）<1.00 W /（m2·K）。

2.3.3 高性能免模墻體的性能

為確保試點工程的安全，對澆筑后的墻體進(jìn)行了性能檢測，檢測結(jié)果如表1所示。

表1 高性能免模墻體性能檢測

檢測項目 性能指標(biāo) 檢測結(jié)果

容重（kg/m3） 788

抗壓強度MPa ≥3.5 5.2

抗沖擊性能 5次 無裂痕

抗彎承載（板自重倍數(shù)） ≥1.5 3.2

干燥收縮值mm/m ≤0.6 0.4

吊掛力（N） ≥1000 1kN吊掛力24h無裂紋

空氣聲隔聲量（dB） ≥40 48

燃燒性能 A級 A級

導(dǎo)熱系數(shù)（W/（m·K）） ≥0.65 0.31

放射性 A類指標(biāo) A類

如表1所示墻體檢測指標(biāo)均滿足要求，同時示范工程已建立半年，墻體均未出現(xiàn)任何的裂紋和潮濕發(fā)霉現(xiàn)象。

3 結(jié)論

3.1 高性能免模墻體無需立模，無需拆模，無需支撐，施工簡單方便，整體性能良好，具有優(yōu)異的抗震性能。

3.2 高性能免模墻體性能滿足規(guī)范要求，示范工程中的墻體未出現(xiàn)任何不良現(xiàn)象。

參考文獻(xiàn)

[1] 黎康.墻體在建筑空間中的重要作用[J].黑龍江科技信息，2010.

[2] 閆振甲，何艷君.泡沫混凝土實用生產(chǎn)技術(shù)[M].化學(xué)工業(yè)出版社， 2006.

[3] 李顯金.新型建筑模板的研究與應(yīng)用[D].浙江：浙江大學(xué)，2003.

[4] 于清緣.玻璃纖維混凝土免拆模板的試驗研究[D].北京：北方工業(yè)大學(xué)，2009.

[5] KosnyJ，Christian J E.Thermal Evaluation of Several Configurations of Insulation and Structural Materials for Some Metal Stud Walls[M].Energy and Buildings，1995，22.

[6] Mao G F， Johannesson G.Dynamic Calculation of Thermal Bridges[M].Energy and Building，1997，26.

[7] 民用建筑熱工設(shè)計規(guī)范，GB50176-93，中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn).

[8] 耿飛，秦鴻根，于東勛，等.復(fù)合保溫漿料外墻外保溫設(shè)計厚度的計算[J].江蘇建材，2008（3）.

圖1 高性能免模墻體主體—空心磚

2.2 高性能免模墻體的優(yōu)勢

高性能免模墻體充分利用泡沫混凝土大流動性的特性，結(jié)合砌體結(jié)構(gòu)不需模板、施工方便等優(yōu)點，具有高效簡單、節(jié)能環(huán)保等優(yōu)點，同時效仿預(yù)制墻體板塊化施工快捷的優(yōu)勢增大空隙磚尺寸，提高施工效率。墻體由空心磚和泡沫混凝土兩部分組成，其強度可以通過提升空心磚和泡沫混凝土的強度來提高?？招拇u可以進(jìn)行工業(yè)化制式生產(chǎn)，大大加速工程建設(shè)速度。為了加強高性能免模墻體的穩(wěn)固，砌筑前底部根據(jù)空心磚的尺寸設(shè)置高強混凝土卡子，砌筑時，用砌筑砂漿將底層空心磚砌筑在卡子上，兩側(cè)空心磚同樣卡在柱子上，這樣墻體與地面及兩側(cè)的柱子連接牢固，墻體的整體和抗震性能得到了保證。如果要設(shè)置門窗，門框和窗框同樣可以卡在空心磚上，不僅保證門窗與墻體的整體性，還能更易處理門窗氣密性差的問題。因此高性能免模泡沫混凝土現(xiàn)澆墻體是適應(yīng)住宅產(chǎn)業(yè)化、墻體高性能化的優(yōu)質(zhì)墻體。

圖2 墻體傳熱阻計算模型

2.3 高性能免模墻體的工程應(yīng)用

2.3.1 工程概況

為了檢測高性能免模墻體的性能，實現(xiàn)其推廣應(yīng)用，在江蘇鎮(zhèn)江句容實施了小試點工程，工程對象為一間五十平方米的隔間房，隔間房為框架結(jié)構(gòu)，柱梁均C30普通混凝土澆筑，空心磚使用1200級陶?；炷令A(yù)制，其尺寸為800×200×200mm3，空心磚前后側(cè)壁寬度為30mm，隔層厚度為20mm，內(nèi)置5mm直徑鋼絲網(wǎng)。砌筑完成后注入600級泡沫混凝土，屋頂是120mm1200級陶粒和40mm400級泡沫混凝土復(fù)合屋面。

2.3.2 高性能免模墻體的熱工計算

建筑物耗熱量是由通過建筑物圍護(hù)結(jié)構(gòu)的傳熱耗熱量和通過門窗縫隙的空氣滲透耗熱量組成，傳熱耗熱量約占70%～80%，空氣滲透耗熱量約占20%～30%。建筑物傳熱耗熱量是由圍護(hù)結(jié)構(gòu)各部分的傳熱耗熱量組成的。在建筑物輪廓尺寸和窗墻面積不變的條件下，耗熱量指標(biāo)隨圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳熱系數(shù)的降低而降低，本節(jié)進(jìn)行墻體主體的傳熱系數(shù)計算，方便高性能免模墻體的傳熱系數(shù)控制。

根據(jù)《民用建筑熱工設(shè)計規(guī)范》GB 50176-93中相關(guān)的計算規(guī)定：

（1）單層材料的熱阻Ra按式1計算：

Ra=δ/λ （1）

式中：

Ra—單層材料熱阻，m2·K/W；

δ—材料層厚度，m；

λ—材料導(dǎo)熱系數(shù)W /（m·K）。

（2）多層材料的熱阻Rb按式（2）計算：

Rb=R1+R2+…+Rn （2）

式中：R1，R2，…，Rn—圍護(hù)結(jié)構(gòu)各層材料熱阻，m2·K/W。

（3）由兩種以上材料組成的、兩向非均質(zhì)圍護(hù)結(jié)構(gòu)（包括各種形式的空心砌體、填充保溫材料的墻體等）的熱阻計算應(yīng)根據(jù)式（3）進(jìn)行計算。

（3）

式中：

R—平均傳熱阻（m2·k/w）；

F0—與熱流方向垂直的總傳熱面積（m2）；

F1、F2、…、Fn—按平行于熱流方向劃分的各個傳熱面積（m2）；

R0.1、R0.2、…、R0.n—各個傳熱面部位的傳熱阻（m2·k/w）；

Ri、Re—內(nèi)、外表面換熱阻，分別取0.11m2·k/w和0.04m2·k/w；

φ—修正系數(shù)，由于λ2/λ1=0.35，取0.93。

（4）傳熱系數(shù)表征穩(wěn)態(tài)條件下圍護(hù)結(jié)構(gòu)的傳熱能力，傳熱系數(shù)按式4計算：

K=1/R0 （4）

式中：

K—圍護(hù)結(jié)構(gòu)的傳熱系數(shù)，W/（m2·K）。

上述1200級陶?；炷恋膶?dǎo)熱系數(shù)λ1為0.34，600級泡沫混凝土的導(dǎo)熱系數(shù)λ2為0.12，鋼絲網(wǎng)的導(dǎo)熱效果忽略不計，計算模型見圖2，其厚度為140mm?？梢愿鶕?jù)式1分別計算出陶粒混凝土和泡沫混凝土部分的傳熱阻，分別為0.41m2·k/w和1.17m2·k/w，此時R為0.86m2·k/w，墻體主體傳熱阻為0.86+2×0.03/0.34=1.04 m2·k/w，傳熱系數(shù)為0.96 W /（m2·K）<1.00 W /（m2·K）。

2.3.3 高性能免模墻體的性能

為確保試點工程的安全，對澆筑后的墻體進(jìn)行了性能檢測，檢測結(jié)果如表1所示。

表1 高性能免模墻體性能檢測

檢測項目 性能指標(biāo) 檢測結(jié)果

容重（kg/m3） 788

抗壓強度MPa ≥3.5 5.2

抗沖擊性能 5次 無裂痕

抗彎承載（板自重倍數(shù)） ≥1.5 3.2

干燥收縮值mm/m ≤0.6 0.4

吊掛力（N） ≥1000 1kN吊掛力24h無裂紋

空氣聲隔聲量（dB） ≥40 48

燃燒性能 A級 A級

導(dǎo)熱系數(shù)（W/（m·K）） ≥0.65 0.31

放射性 A類指標(biāo) A類

如表1所示墻體檢測指標(biāo)均滿足要求，同時示范工程已建立半年，墻體均未出現(xiàn)任何的裂紋和潮濕發(fā)霉現(xiàn)象。

3 結(jié)論

3.1 高性能免模墻體無需立模，無需拆模，無需支撐，施工簡單方便，整體性能良好，具有優(yōu)異的抗震性能。

3.2 高性能免模墻體性能滿足規(guī)范要求，示范工程中的墻體未出現(xiàn)任何不良現(xiàn)象。

參考文獻(xiàn)

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[6] Mao G F， Johannesson G.Dynamic Calculation of Thermal Bridges[M].Energy and Building，1997，26.

[7] 民用建筑熱工設(shè)計規(guī)范，GB50176-93，中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn).

[8] 耿飛，秦鴻根，于東勛，等.復(fù)合保溫漿料外墻外保溫設(shè)計厚度的計算[J].江蘇建材，2008（3）.

圖1 高性能免模墻體主體—空心磚

2.2 高性能免模墻體的優(yōu)勢

高性能免模墻體充分利用泡沫混凝土大流動性的特性，結(jié)合砌體結(jié)構(gòu)不需模板、施工方便等優(yōu)點，具有高效簡單、節(jié)能環(huán)保等優(yōu)點，同時效仿預(yù)制墻體板塊化施工快捷的優(yōu)勢增大空隙磚尺寸，提高施工效率。墻體由空心磚和泡沫混凝土兩部分組成，其強度可以通過提升空心磚和泡沫混凝土的強度來提高。空心磚可以進(jìn)行工業(yè)化制式生產(chǎn)，大大加速工程建設(shè)速度。為了加強高性能免模墻體的穩(wěn)固，砌筑前底部根據(jù)空心磚的尺寸設(shè)置高強混凝土卡子，砌筑時，用砌筑砂漿將底層空心磚砌筑在卡子上，兩側(cè)空心磚同樣卡在柱子上，這樣墻體與地面及兩側(cè)的柱子連接牢固，墻體的整體和抗震性能得到了保證。如果要設(shè)置門窗，門框和窗框同樣可以卡在空心磚上，不僅保證門窗與墻體的整體性，還能更易處理門窗氣密性差的問題。因此高性能免模泡沫混凝土現(xiàn)澆墻體是適應(yīng)住宅產(chǎn)業(yè)化、墻體高性能化的優(yōu)質(zhì)墻體。

圖2 墻體傳熱阻計算模型

2.3 高性能免模墻體的工程應(yīng)用

2.3.1 工程概況

為了檢測高性能免模墻體的性能，實現(xiàn)其推廣應(yīng)用，在江蘇鎮(zhèn)江句容實施了小試點工程，工程對象為一間五十平方米的隔間房，隔間房為框架結(jié)構(gòu)，柱梁均C30普通混凝土澆筑，空心磚使用1200級陶粒混凝土預(yù)制，其尺寸為800×200×200mm3，空心磚前后側(cè)壁寬度為30mm，隔層厚度為20mm，內(nèi)置5mm直徑鋼絲網(wǎng)。砌筑完成后注入600級泡沫混凝土，屋頂是120mm1200級陶粒和40mm400級泡沫混凝土復(fù)合屋面。

2.3.2 高性能免模墻體的熱工計算

建筑物耗熱量是由通過建筑物圍護(hù)結(jié)構(gòu)的傳熱耗熱量和通過門窗縫隙的空氣滲透耗熱量組成，傳熱耗熱量約占70%～80%，空氣滲透耗熱量約占20%～30%。建筑物傳熱耗熱量是由圍護(hù)結(jié)構(gòu)各部分的傳熱耗熱量組成的。在建筑物輪廓尺寸和窗墻面積不變的條件下，耗熱量指標(biāo)隨圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳熱系數(shù)的降低而降低，本節(jié)進(jìn)行墻體主體的傳熱系數(shù)計算，方便高性能免模墻體的傳熱系數(shù)控制。

根據(jù)《民用建筑熱工設(shè)計規(guī)范》GB 50176-93中相關(guān)的計算規(guī)定：

（1）單層材料的熱阻Ra按式1計算：

Ra=δ/λ （1）

式中：

Ra—單層材料熱阻，m2·K/W；

δ—材料層厚度，m；

λ—材料導(dǎo)熱系數(shù)W /（m·K）。

（2）多層材料的熱阻Rb按式（2）計算：

Rb=R1+R2+…+Rn （2）

式中：R1，R2，…，Rn—圍護(hù)結(jié)構(gòu)各層材料熱阻，m2·K/W。

（3）由兩種以上材料組成的、兩向非均質(zhì)圍護(hù)結(jié)構(gòu)（包括各種形式的空心砌體、填充保溫材料的墻體等）的熱阻計算應(yīng)根據(jù)式（3）進(jìn)行計算。

（3）

式中：

R—平均傳熱阻（m2·k/w）；

F0—與熱流方向垂直的總傳熱面積（m2）；

F1、F2、…、Fn—按平行于熱流方向劃分的各個傳熱面積（m2）；

R0.1、R0.2、…、R0.n—各個傳熱面部位的傳熱阻（m2·k/w）；

Ri、Re—內(nèi)、外表面換熱阻，分別取0.11m2·k/w和0.04m2·k/w；

φ—修正系數(shù)，由于λ2/λ1=0.35，取0.93。

（4）傳熱系數(shù)表征穩(wěn)態(tài)條件下圍護(hù)結(jié)構(gòu)的傳熱能力，傳熱系數(shù)按式4計算：

K=1/R0 （4）

式中：

K—圍護(hù)結(jié)構(gòu)的傳熱系數(shù)，W/（m2·K）。

上述1200級陶?；炷恋膶?dǎo)熱系數(shù)λ1為0.34，600級泡沫混凝土的導(dǎo)熱系數(shù)λ2為0.12，鋼絲網(wǎng)的導(dǎo)熱效果忽略不計，計算模型見圖2，其厚度為140mm?？梢愿鶕?jù)式1分別計算出陶?；炷梁团菽炷敛糠值膫鳠嶙?，分別為0.41m2·k/w和1.17m2·k/w，此時R為0.86m2·k/w，墻體主體傳熱阻為0.86+2×0.03/0.34=1.04 m2·k/w，傳熱系數(shù)為0.96 W /（m2·K）<1.00 W /（m2·K）。

2.3.3 高性能免模墻體的性能

為確保試點工程的安全，對澆筑后的墻體進(jìn)行了性能檢測，檢測結(jié)果如表1所示。

表1 高性能免模墻體性能檢測

檢測項目 性能指標(biāo) 檢測結(jié)果

容重（kg/m3） 788

抗壓強度MPa ≥3.5 5.2

抗沖擊性能 5次 無裂痕

抗彎承載（板自重倍數(shù)） ≥1.5 3.2

干燥收縮值mm/m ≤0.6 0.4

吊掛力（N） ≥1000 1kN吊掛力24h無裂紋

空氣聲隔聲量（dB） ≥40 48

燃燒性能 A級 A級

導(dǎo)熱系數(shù)（W/（m·K）） ≥0.65 0.31

放射性 A類指標(biāo) A類

如表1所示墻體檢測指標(biāo)均滿足要求，同時示范工程已建立半年，墻體均未出現(xiàn)任何的裂紋和潮濕發(fā)霉現(xiàn)象。

3 結(jié)論

3.1 高性能免模墻體無需立模，無需拆模，無需支撐，施工簡單方便，整體性能良好，具有優(yōu)異的抗震性能。

3.2 高性能免模墻體性能滿足規(guī)范要求，示范工程中的墻體未出現(xiàn)任何不良現(xiàn)象。

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