不同保溫材料在“三明治”保溫墻板中的應(yīng)用

蓬永剛　李華　權(quán)浩

摘要：在推進(jìn)建筑產(chǎn)業(yè)現(xiàn)代化進(jìn)程中，會用到大量的“三明治”保溫一體外墻板。在不影響保溫效果的前提下，為了進(jìn)一步減少產(chǎn)品復(fù)合層數(shù)、減輕該產(chǎn)品的自重，本課題組對比了幾種常用的具備保溫性能的墻體材料，并結(jié)合本公司產(chǎn)品特點(diǎn)和生產(chǎn)工藝選取了泡沫混凝土和蒸壓砂加氣混凝土進(jìn)行了連接實(shí)驗(yàn)。發(fā)現(xiàn)蒸壓砂加氣混凝土與混凝土主體結(jié)構(gòu)連接更加簡單、可靠，更加適合在實(shí)際工程中用來替代“三明治”保溫一體外墻板中的保溫和外圍護(hù)部分。

關(guān)鍵詞：建筑產(chǎn)業(yè)現(xiàn)代化；“三明治”保溫一體外墻板；保溫墻體材料

中圖分類號：TU551 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-3024（2016）22-0007-02

前言

建筑產(chǎn)業(yè)現(xiàn)代化是指運(yùn)用現(xiàn)代化管理模式，通過標(biāo)準(zhǔn)化的建筑設(shè)計(jì)以及模數(shù)化、工廠化的部品生產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)建筑構(gòu)部件的通用化和現(xiàn)場施工的裝配化、機(jī)械化。它是解決傳統(tǒng)建筑方式不能滿足新時(shí)期經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人們?nèi)找嬖鲩L的對住房品質(zhì)的要求這一矛盾的有效途徑。

在建筑產(chǎn)業(yè)現(xiàn)代化推進(jìn)過程中會大量使用“三明治”保溫一體外墻板?！叭髦巍眾A心外墻板由內(nèi)葉墻板、保溫板和外葉墻板組成。在內(nèi)、外葉墻板之間按節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)相應(yīng)厚度的保溫層，并通過專用的連接件連接在內(nèi)、外葉墻。這種構(gòu)造有良好的保溫性能，可以有效降低建筑使用階段的能耗。但是“三明治”夾心外墻板也有一系列缺點(diǎn)：層數(shù)較多、自重較大、生產(chǎn)工藝復(fù)雜。

為了實(shí)現(xiàn)墻體材料自保溫、輕量化以及高性能，因此研究不同的保溫墻體材料與鋼筋混凝土材料的復(fù)合，形成新的保溫一體化復(fù)合墻板，替代“三明治”生產(chǎn)工藝從而滿足建筑產(chǎn)業(yè)發(fā)展方向就成為了一個(gè)新的課題。

1幾種保溫材料性能對比

為了達(dá)到綠色環(huán)保、被動節(jié)能的目的，同時(shí)盡量降低結(jié)構(gòu)自重，裝配式混凝土建筑需要大量使用復(fù)合墻板。復(fù)合墻板由于材料性能的差異，會導(dǎo)致相容性、兼容性上有一定的問題，因此混凝土與復(fù)合的材料的各項(xiàng)性能指標(biāo)越相近，彼此之間的兼容性就越好，更能發(fā)揮其各自的性能，同時(shí)考慮成本以及整體構(gòu)件的性能，因此，選擇的保溫材料有：泡沫混凝土、輕質(zhì)蒸壓砂加氣混凝土、頁巖燒結(jié)磚、真空絕熱板。這四種保溫材料與混凝土基體的性能對比見表1。

從表1中不難看出，真空絕熱板最輕、導(dǎo)熱系數(shù)最低，但是強(qiáng)度較低；頁巖燒結(jié)磚和致密性較高的砂加氣制品強(qiáng)度最高，但是自重在四種保溫材料中較大；泡沫混凝土性能介于中間。本課題組根據(jù)所在單位的產(chǎn)品種類和實(shí)際生產(chǎn)工藝，考慮真空絕熱板成本較高，頁巖燒結(jié)磚自重較大，選取了泡沫混凝土和砂加氣產(chǎn)品，配合承重混凝土墻制作了保溫一體化節(jié)能復(fù)合墻板的試件，重點(diǎn)檢驗(yàn)其連接性能。

2保溫材料在預(yù)制構(gòu)件中的應(yīng)用實(shí)驗(yàn)

2.1泡沫混凝土

表明泡沫混凝土的多孔結(jié)構(gòu)，容易吸水導(dǎo)致含水率較高；而含水率對混凝土的干燥收縮值具有顯著影響。尤其是在施工砌筑前若對泡沫混凝土砌塊預(yù)澆水潤濕，將會造成泡沫混凝土砌塊含水率增大——當(dāng)含水率降低時(shí)，由于失水產(chǎn)生的毛細(xì)孔壓力，使泡沫混凝土砌塊在砌筑后產(chǎn)生較為明顯的干燥收縮。

本項(xiàng)目組以泡沫混凝土為芯材，制作了“三明治”夾心保溫外墻，其結(jié)構(gòu)由外而內(nèi)依次為：瓷磚、砂漿、泡沫混凝土、鋼筋網(wǎng)片、混凝土。試驗(yàn)?zāi)康闹饕菫榱藱z驗(yàn)泡沫混凝土與承重墻體的粘結(jié)性能，同時(shí)試驗(yàn)外表面反打瓷片工藝的可行性和效果。

實(shí)驗(yàn)整體效果較好，但是有個(gè)別試件的瓷片和泡沫混凝土之間產(chǎn)生了較大的間隙，但是泡沫混凝土本身并沒有裂縫產(chǎn)生，如圖2所示。這是由于泡沫混凝土吸收了砂漿中的水分，導(dǎo)致砂漿水化不完全，在砂漿和泡沫混凝土界面容易產(chǎn)生裂縫。因此采用此工藝時(shí)要嚴(yán)格執(zhí)行施工工藝，并推薦使用具有保水性能的砂漿。

2.2輕質(zhì)蒸壓砂加氣混凝土

蒸壓加氣混凝土是以硅質(zhì)材料和鈣質(zhì)材料為主要原材料，摻加發(fā)氣劑，經(jīng)加水?dāng)嚢琛l(fā)泡、澆注成型、預(yù)養(yǎng)、切割、蒸壓養(yǎng)護(hù)等工序制成的多孔硅酸鹽材料。蒸壓加氣混凝土是一種輕質(zhì)多孔保溫材料，在墻體材料中其保溫性能良好，同時(shí)又比其他材料制品具有較高的抗壓強(qiáng)度，因此它是墻材中為數(shù)不多的兼有保溫和強(qiáng)度為一體的良好墻體材料。

本課題組制作了砂加氣混凝土和承重混凝土墻組成的復(fù)合墻板試件，經(jīng)過如圖3所示的抗剪實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)蒸壓加氣混凝土與承重混凝土墻材質(zhì)性能指標(biāo)詳盡，連接簡單可靠，連接強(qiáng)度高。

2.3泡沫混凝土與加氣混凝土相比的優(yōu)勢

加氣混凝土與泡沫混凝土比較，其明顯的優(yōu)勢是強(qiáng)度比泡沫混凝土高，水泥用量少。加氣混凝土的水泥用量僅5%-10%，而泡沫混凝土大多100%為水泥，至少也要50%以上的水泥。但泡沫混凝土的綜合優(yōu)勢要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于加氣混凝土，使它在未來的市場競爭中占有更大的市場份額。泡沫混凝土的最大優(yōu)勢有4個(gè)：1）低吸水率加氣混凝土的吸水率高達(dá)45%以上，這一直是它的一大劣勢。這一劣勢使之粉刷難，須使用界面劑。即使用上界面劑，也經(jīng)常出現(xiàn)粉刷層的空鼓、脫皮、裂紋等工程事故。泡沫混凝土卻可以通過調(diào)整它的閉孔率來自由控制吸水率，其一般吸水率約20%-25%，低吸水率產(chǎn)品約為8%-12%，超低吸水率產(chǎn)品則可達(dá)2%-5%。這種低吸水率的優(yōu)勢，不但避免了加氣混凝土的上述弊端，而且還填補(bǔ)了加強(qiáng)哦混凝土在高寒地帶不能應(yīng)用的空白。目前，我們已在黑龍江生產(chǎn)應(yīng)用了陶粒泡沫混凝土砌塊。這些地方最需要保溫，加氣混凝土都因高吸水率而不能應(yīng)用?？梢灶A(yù)測，在東北、內(nèi)蒙古、青海、新疆、西藏等至今加氣混凝土無法使用的地區(qū)，泡沫混凝土將大有作為。2）可以現(xiàn)澆施工加氣混凝土因需蒸壓，無法現(xiàn)場施工。泡沫混凝土一輛汽車就可把全套設(shè)備拉到現(xiàn)場，7個(gè)人一天可現(xiàn)澆100～200m³?，F(xiàn)澆屋面保溫層、現(xiàn)澆地暖保溫層、現(xiàn)澆各種自保溫墻體、現(xiàn)澆外墻外保溫墻面、現(xiàn)澆樓地面墊層、現(xiàn)澆灌芯立柱，都是泡沫混凝土的強(qiáng)項(xiàng)，且將在未來的建筑保溫中大顯身手?？梢院敛豢鋸埖卣f，將來建筑保溫應(yīng)用量最大的，可能是現(xiàn)澆泡沫混凝土。泡沫混凝土雖然材料成本高，但由于它可以現(xiàn)澆，省去了大量的生產(chǎn)能耗與制品加工成本，且密度低，生產(chǎn)原材料總用量少。就把總成本降了下來，化解了它的劣勢，成本反而低于加氣混凝土。以自保溫墻體為例，每立方米加氣混凝土北京價(jià)格約為200元，加上砌筑費(fèi)及運(yùn)費(fèi)，總成本應(yīng)不會低于300元。而墻體現(xiàn)澆泡沫混凝土總成本僅130元/m³，如考慮由于其密度低（加氣混凝土600-700kg/m³，現(xiàn)澆泡沫混凝土300-400kg/m³），可減薄墻體，降低了保溫材料用量，則現(xiàn)澆泡沫混凝土的墻體造價(jià)還要更低，顯示出現(xiàn)澆保溫的優(yōu)勢。3）投資小，易于普及中國現(xiàn)階段的國情，決定了建筑保溫材料的生產(chǎn)企業(yè)以中小型為主，動輒幾千萬元的投資，他們是無法承擔(dān)的。而加氣混凝土的投資一般也要千萬元以上，對中小企業(yè)的實(shí)施是有難度的。泡沫混凝土投資很小，一套現(xiàn)澆設(shè)備不超過10萬元，就可以方便施工。制品生產(chǎn)線一般也在幾十萬至幾百萬元之間，與加氣混凝土相比，要小的多。這非常有利于泡沫混凝土的推廣和實(shí)施，對其在建筑保溫中的普及應(yīng)用創(chuàng)造了有利的條件。4）工藝靈活、品種多由于受蒸壓工藝和設(shè)備的限制，加氣混凝土基本以砌塊和條板兩大產(chǎn)品為主，其他種類的產(chǎn)品還沒有，這在一定程度上縮小了它的應(yīng)用范圍和市場份額。泡沫混凝土既可以進(jìn)行各種現(xiàn)澆施工，也可采用不同工藝生產(chǎn)制品。目前，泡沫混凝土保溫產(chǎn)品已有10多種，將來會達(dá)到幾十種。泡沫混凝土對市場需求反應(yīng)快，適應(yīng)性強(qiáng)。當(dāng)市場需求某種產(chǎn)品時(shí)，它可以很快生產(chǎn)出來，甚至變換一種模具，就變化出一種新產(chǎn)品。加氣混凝土就無法如此。5）低密度超輕加氣混凝土密度大，一般多為500-800kg/m³，低于500kg/m³的產(chǎn)品很少，不能穩(wěn)定生產(chǎn)，低于300kg/m³的產(chǎn)品幾乎沒有。由于工藝技術(shù)的制約，加氣混凝土難以生產(chǎn)400kg/m³以下的超輕產(chǎn)品。而目前的建筑節(jié)能，最需要400kg/m³以下的超輕產(chǎn)品，因?yàn)槠浔匦阅芨鼉?yōu)異，更有利于建筑輕型化。

3結(jié)論

（1）在保溫性能方面，泡沫混凝土性能優(yōu)于蒸壓砂加氣混凝土。

（2）蒸壓砂加氣混凝土與混凝土主體結(jié)構(gòu)材質(zhì)更為接近，連接性能最好，連接簡單可靠；而泡沫混凝土由于材料自身的親水性和干燥收縮性，會導(dǎo)致與主體結(jié)構(gòu)混凝土粘結(jié)不可靠，需要額外增加其他連接措施以確保連接可靠度，這將會相應(yīng)增加工程造價(jià)。

（3）經(jīng)過本課題組的研究，建議在嚴(yán)寒地區(qū)以保溫性能為主要設(shè)計(jì)因素，優(yōu)先選用泡沫混凝土作為保溫復(fù)合墻材；在非嚴(yán)寒地區(qū)，除了保溫性能還要考慮工程造價(jià)因素，應(yīng)優(yōu)先考慮選用蒸壓砂加氣混凝土作為保溫復(fù)合墻材。