輕鋼輕質(zhì)墻板復合保溫系統(tǒng)在裝配式農(nóng)房上的應(yīng)用研究

盧凌寰，謝小利，劉東群

（廣西壯族自治區(qū)建筑科學研究設(shè)計院，廣西 南寧 530025）

0 引言

我國有近 6 億農(nóng)村人口，農(nóng)村農(nóng)房的建筑面積約 280 億 m2，占全國總建成建筑面積的 6 成以上。農(nóng)村農(nóng)房仍普遍采用傳統(tǒng)的磚混結(jié)構(gòu)，施工建造周期長、結(jié)構(gòu)抗震性差、嚴重浪費自然資源。隨著人們生活水平的提高，農(nóng)村人民對于更好生活的追求，農(nóng)村建筑的升級勢在必行。

隨著建筑工業(yè)化的不斷發(fā)展，裝配式建筑具有保證工程質(zhì)量、降低施工現(xiàn)場勞動強度及施工周期短等優(yōu)勢。在缺乏勞動力、缺少相關(guān)建材生產(chǎn)配套的廣大農(nóng)村地區(qū)，采用裝配式建筑是提高建筑質(zhì)量、降低成本的有效方式。

目前裝配式居住建筑可按結(jié)構(gòu)類型分為預(yù)制裝配式混凝土結(jié)構(gòu)、裝配式鋼結(jié)構(gòu)及新型復合結(jié)構(gòu)。根據(jù)發(fā)達國家和地區(qū)的農(nóng)房發(fā)展經(jīng)驗，輕鋼裝配式建筑具有建筑速度快、抗震滿足要求等特點，具有良好的發(fā)展趨勢。由于國內(nèi)農(nóng)村居住建筑大多為低層建筑且交通條件普遍存在一定限制，因此目前實際開展的農(nóng)房的建設(shè)中，采用裝配式結(jié)構(gòu)的基本也為輕鋼結(jié)構(gòu)體系，而預(yù)制裝配式混凝土結(jié)構(gòu)在農(nóng)房的實際案例已經(jīng)很少采用。隨著國家針對鋼結(jié)構(gòu)住宅提出了一系列的促進政策，鋼結(jié)構(gòu)住宅在我國未來的農(nóng)房建設(shè)中具有巨大的發(fā)展可能。

輕鋼結(jié)構(gòu)+輕質(zhì)墻板裝配式建筑具有施工周期短、主體結(jié)構(gòu)抗震性好、墻體節(jié)能及隔音效果好等優(yōu)點，適用于我國新農(nóng)村建設(shè)［1］，在一些地方已經(jīng)得到了較為廣泛的應(yīng)用［2］。但是也應(yīng)當看到，隨著建筑節(jié)能標準對墻體熱工性能的逐漸提高，對圍護結(jié)構(gòu)的熱工性能要求不斷提高，由于鋼結(jié)構(gòu)的存在，在熱工上也容易產(chǎn)生熱橋［3］。因此，裝配式農(nóng)房采用鋼結(jié)構(gòu)，在設(shè)計時應(yīng)充分考慮避免產(chǎn)生冷熱橋，對輕質(zhì)墻板的連接形式采用合適的處理措施，如外保溫相較于自保溫形式時墻板連接部位熱橋的影響區(qū)域、效果就有所減?。?］。本文通過對一個采用輕鋼結(jié)構(gòu)+石材發(fā)泡輕質(zhì)墻板+反射隔熱涂料復合保溫膠漿保溫系統(tǒng)的裝配式農(nóng)房示范項目分析，提出在適宜農(nóng)房使用的輕鋼+輕質(zhì)墻板形式下，有效改善熱工性能一種途徑。

1 項目設(shè)計及施工

該項目為一棟 3 層住宅建筑，裝配式的鋼結(jié)構(gòu)，建筑高度為 12.42 m，地上 3 層，建筑面積 258.04 m2，為廣西較為常見的農(nóng)村居住建筑樣式，建筑外觀如圖 1 所示。該建筑為裝配式鋼框架結(jié)構(gòu)+輕型鋼結(jié)構(gòu)，項目墻體采用的墻體材料為輕質(zhì)石材發(fā)泡輕質(zhì)墻板，同時采用了反射隔熱涂料-保溫膠泥外墻保溫系統(tǒng)來改善墻體圍護結(jié)構(gòu)的熱工性能。建筑墻體保溫構(gòu)造如圖 2 所示。根據(jù)進場復驗，90 mm 厚石材發(fā)泡輕質(zhì)墻板的導熱系數(shù)為0.13 W/（m·K），保溫膠漿為保溫膠泥，厚度為 5 mm，導熱系數(shù)為 0.052 W/（m·K）；外飾反射隔熱涂料太陽光反射比 0.83，半球發(fā)射率 0.86。

圖1 項目外觀

圖2 建筑墻體保溫構(gòu)造示意圖

采用較多的輕質(zhì)墻板包括蒸壓加氣混凝土墻板（ALC 板）、玻璃纖維增強水泥板板（GRC 板）等，ALC 板相關(guān)標準已經(jīng)編制并應(yīng)用了較長的時間，其與鋼結(jié)構(gòu)的連接方式已經(jīng)相對較為成熟。石材發(fā)泡輕質(zhì)墻板是一種采用石材粉料（花崗巖、大理石、輝綠巖等）及工業(yè)尾料并配以外加劑，經(jīng)高溫燒制的輕質(zhì)墻板，其具有輕質(zhì)、強度較高，吸水率低等優(yōu)點。由于在制造過程中需要高溫燒制，因此不能像 ALC 墻板內(nèi)置鋼筋，與鋼結(jié)構(gòu)需要額外的方式連接。石材發(fā)泡輕質(zhì)墻板的性能指標及連接方式根據(jù)廣西地方標準 DBJ/T 45－073－2018《石材發(fā)泡輕質(zhì)墻板應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》及桂 18J703《石材發(fā)泡輕質(zhì)墻板設(shè)計圖集》進行，其外墻及內(nèi)隔墻的連接方式如圖 3、圖 4 所示，采用了 L 型連接件進行連接，可滿足抗震 Ⅶ 度的要求。該裝配式農(nóng)房施工周期短，雖然需要使用到吊車，但是減少了大量的混凝土的現(xiàn)場制備及養(yǎng)護工作，有效保證了農(nóng)房的整體結(jié)構(gòu)質(zhì)量。輕質(zhì)墻板可以延續(xù)鋼結(jié)構(gòu)的吊裝，同樣降低了現(xiàn)場的勞動強度及施工周期。項目的鋼結(jié)構(gòu)施工及墻板施工如圖5、圖 6 所示?？梢?，輕鋼結(jié)構(gòu)+輕質(zhì)墻板，作為裝配式農(nóng)房的一種形式，具有良好的應(yīng)用前景。

圖3 裝配式鋼結(jié)構(gòu)外墻安裝圖（單位：mm）

圖4 裝配式鋼結(jié)構(gòu)內(nèi)隔墻安裝圖（單位：mm）

圖5 鋼結(jié)構(gòu)施工

圖6 輕質(zhì)墻板安裝

2 實測與分析

2.1 測試設(shè)備及方法

測試的目的是通過測試墻體外表面的溫度分布、內(nèi)外表面的溫度及差值，來衡量輕鋼結(jié)構(gòu)+輕質(zhì)墻板，采用反射隔熱涂料-保溫膠泥保溫系統(tǒng)后的隔熱性能。所使用的設(shè)備為記錄采集儀和紅外熱像儀、建筑聲學測量系統(tǒng)。

在夏季對墻體的隔熱溫差、外圍護結(jié)構(gòu)溫度、墻體隔聲性能進行了現(xiàn)場測試。隔熱溫差將該項目分成東、西兩個朝向分別作為檢測對象進行檢測。

2.2 試驗結(jié)果及分析

測試周期內(nèi)，東向內(nèi)外墻溫度如圖 7 所示，西向內(nèi)外墻溫度情況如圖 8 所示。由圖 7、圖 8 可知，在測試期間，東西向外墻的溫度在太陽直射時迅速升高，內(nèi)墻溫度溫升略有滯后且平緩。采用了反射隔熱涂料-保溫膠泥外墻保溫系統(tǒng)的內(nèi)外表面溫差最高為 22.1 ℃。

圖7 東向內(nèi)外墻溫度

圖8 西向內(nèi)外墻溫度

雖然沒有未采用反射隔熱涂料-保溫膠泥保溫系統(tǒng)的建筑（墻體）進行參比試驗，但是大量對于反射隔熱涂料性能的研究結(jié)果［5-7］表明，采用反射隔熱涂料可以有效減少墻體對太陽能的吸收，降低圍護結(jié)構(gòu)的升溫速度。為了改善由于單獨使用反射隔熱涂層薄熱惰性小的問題，保溫膠泥的加入可以有效增強反射隔熱涂料保溫系統(tǒng)的整體熱惰性能。

采用紅外線熱像儀測試的北向和東向外墻的紅外圖分別如圖 9、圖 10 所示。根據(jù)紅外熱像圖，非太陽直接照射面墻體與鋼框架具有一定的溫差。太陽直接照射面，墻體溫度較高，由于墻體具有更大的熱惰性，其溫升慢，紅外熱像圖表現(xiàn)出較低的溫度。東向在太陽直射的情況下，墻體與鋼結(jié)構(gòu)的溫差約為 2～3 ℃，可見由于采用了反射隔熱涂料-保溫膠泥保溫系統(tǒng)，有效改善了鋼框架熱橋的影響。

圖9 北向紅外熱像圖

圖10 東向紅外熱像圖

對墻體的空氣聲隔聲測試結(jié)果內(nèi)隔墻為 48 dB，滿足綠色建筑中對內(nèi)隔墻空氣聲隔聲性能≥35 dB 的要求。

3 結(jié)語

輕鋼結(jié)構(gòu)+輕質(zhì)墻板裝配式的結(jié)構(gòu)形式具有滿足抗震標準，施工快等優(yōu)點，作為裝配式農(nóng)房的一種應(yīng)用形式，具有良好的發(fā)展前景。針對鋼結(jié)構(gòu)容易產(chǎn)生冷熱橋的問題，將反射隔熱涂料-保溫膠泥外墻保溫系統(tǒng)應(yīng)用在鋼結(jié)構(gòu)為主體的裝配式農(nóng)房上，可有效改善圍護結(jié)構(gòu)的熱工性能。在測試周期內(nèi)，采用了隔熱膠泥-反射隔熱涂料保溫系統(tǒng)的內(nèi)外表面溫差最高為 22.1 ℃。紅外熱像圖的測試結(jié)果表明，墻體與鋼結(jié)構(gòu)在太陽直射的情況下，墻體與鋼結(jié)構(gòu)的溫差約為 2～3 ℃，未產(chǎn)生熱工缺陷。因此，通過典型的裝配式農(nóng)房的示范應(yīng)用，表明采用輕鋼結(jié)構(gòu)+輕質(zhì)墻板裝配式結(jié)構(gòu)形式，復合反射隔熱涂料-保溫膠泥外墻保溫系統(tǒng)，可以在保證建筑質(zhì)量和建筑節(jié)能要求的前提下，具有施工簡便且快速的特點，是一種農(nóng)村居住建筑值得推廣的技術(shù)形式。