裝配式輕質(zhì)混凝土復(fù)合保溫外墻板系統(tǒng)構(gòu)造技術(shù)探討

謝紅波 許紅升 夏勇

（1 廣東省建筑材料研究院有限公司；2 山東省建筑科學(xué)研究院有限公司）

裝配式建筑是提前在工廠內(nèi)完成部分或全部建筑構(gòu)配件的生產(chǎn)，然后通過運輸方式將其運輸至現(xiàn)場，利用機械設(shè)備進行吊裝并采用合適的拼裝技術(shù)拼裝成具有相應(yīng)功能的建筑物[1]。相較于傳統(tǒng)現(xiàn)澆建筑施工方式，裝配式建筑具有施工便捷、效率高、環(huán)境破壞小、能源消耗少、碳排放量低等優(yōu)點[2]。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展以及各級政府的大力推動，近些年來裝配式建筑在我國得到快速發(fā)展，國務(wù)院在2016 年2 月發(fā)布《關(guān)于進一步加強城市規(guī)劃建設(shè)管理工作的若干意見》，提出力爭用10 年左右的時間，使裝配式建筑占新建建筑的比例達到30%[3]。

提升建筑外墻板的保溫性能有利于降低建筑能耗，是可持續(xù)性發(fā)展的重要體現(xiàn)，為此，有大量研究人員對保溫墻板展開了豐富的研究[4-9]。有研究人員提出一種墻板內(nèi)外葉為內(nèi)置鋼筋網(wǎng)片輕骨料混凝土、保溫層為聚苯顆?；炷恋谋赝鈮Π?，該墻板的內(nèi)外葉及芯層材料有助于實現(xiàn)墻板一體化生產(chǎn)，保溫材料作為芯層設(shè)在墻板內(nèi)外葉之間，減少保溫層受環(huán)境因素的影響，降低熱量損失[7]；也有學(xué)者提出一種新型保溫與結(jié)構(gòu)一體化的加氣混凝土復(fù)合保溫墻板系統(tǒng)及其施工方法[8,9]。研發(fā)性能良好的保溫外墻板雖能提升建筑的保溫性能，但對保溫外墻板系統(tǒng)進行科學(xué)、合理的設(shè)計亦能進一步提升建筑的保溫性能，鑒于此，本文在閱讀文獻的基礎(chǔ)上，對裝配式輕質(zhì)混凝土復(fù)合保溫板系統(tǒng)的構(gòu)造技術(shù)展開探索。

1 復(fù)合保溫外墻板系統(tǒng)的構(gòu)成及性能指標

1.1復(fù)合保溫外墻板系統(tǒng)的構(gòu)成

裝配式輕質(zhì)混凝土復(fù)合保溫外墻板（簡稱VPR 板）與建筑主體結(jié)構(gòu)的連接節(jié)點、板縫處理構(gòu)造、防水層及外飾面材料等組成的外墻圍護系統(tǒng)稱為裝配式輕質(zhì)混凝土復(fù)合保溫外墻板系統(tǒng)，簡稱為VPR 板系統(tǒng)。圖1 顯示了VPR 板系統(tǒng)的基本構(gòu)造形式，VPR 板系統(tǒng)由內(nèi)到外依次為抹灰層、VPR 板、防水界面層、找平層、抹面層、防水界面層和飾面層。

圖1 VPR板系統(tǒng)基本構(gòu)造示意圖

VPR 板即裝配式輕質(zhì)混凝土復(fù)合保溫外墻板，是在輕質(zhì)混凝土內(nèi)配制FRPC 增強筋網(wǎng)籠，采用特殊的中空法夾層制成的帶有加強肋和中空構(gòu)造的輕質(zhì)混凝土條板，在中空構(gòu)造中灌注雙組份發(fā)泡聚氨酯。防水界面層可采用由水泥基材料制成的防水涂層或防水界面砂漿。找平層采用可分散膠粉、無機膠凝材料、外加劑等制成的膠粉料與?；⒅榛蚓郾筋w粒攪拌而成的保溫漿料，并涂抹在VPR板外側(cè)，厚度大于20mm。抹面層是在復(fù)合保溫漿料外側(cè)抹3～5mm 厚的抹面膠漿并壓入玻纖網(wǎng)布。飾面層為VPR 板系統(tǒng)的外裝飾構(gòu)造層，起裝飾與保護作用，優(yōu)先選用涂料、飾面砂漿等輕質(zhì)材料。

1.2復(fù)合保溫外墻板系統(tǒng)的性能要求

采用VPR 板系統(tǒng)作為建筑的外圍護結(jié)構(gòu)時，VPR 板系統(tǒng)的熱工性能須滿足國家現(xiàn)行的相關(guān)標準規(guī)定，根據(jù)建筑物的使用功能和環(huán)境條件，VPR 板系統(tǒng)的隔聲性能須滿足《民用建筑隔聲設(shè)計規(guī)范》GB 50118-2010[10]和《民用建筑工程室內(nèi)環(huán)境污染控制標準》GB 50325-2020[11]的要求；防火性能應(yīng)達到《建筑設(shè)計防火規(guī)范》GB 50016-2014(2018 版)[12]中非承重外墻的相關(guān)要求，防水性能則應(yīng)滿足《建筑與市政工程防水通用規(guī)范》GB 55030-2022 中有關(guān)規(guī)定[13]。表1 羅列了VPR 板系統(tǒng)在耐候性、抗沖擊性、抗風(fēng)壓性能、水密性能、氣密性能方面的具體要求。

表1 VPR板系統(tǒng)的性能指標

2 復(fù)合保溫外墻板系統(tǒng)的設(shè)計要點

2.1基本規(guī)定

由于VPR 板系統(tǒng)的特殊構(gòu)造形式，在進行設(shè)計時應(yīng)滿足下列基本規(guī)定：①建筑前期設(shè)計時，采用BIM 技術(shù)能夠?qū)PR 板系統(tǒng)實現(xiàn)全過程一體化協(xié)同設(shè)計、生產(chǎn)、運輸、施工安裝及運營維護，提前發(fā)現(xiàn)潛在問題，有助于提高施工效率，同時，VPR 板及其他構(gòu)配件尺寸達到標準化、模數(shù)化的目標。②系統(tǒng)設(shè)計時，VPR 板系統(tǒng)可采用建筑外圍護系統(tǒng)設(shè)計思路進行設(shè)計，運用建筑、結(jié)構(gòu)、設(shè)備管線、內(nèi)裝的裝配化集成技術(shù)和管線分離技術(shù)。③建筑設(shè)計時，采用VPR 板系統(tǒng)的建筑平面應(yīng)該簡潔、規(guī)整且立面無突變，VPR 板豎向布置，建筑變形縫做蓋縫處置，標注預(yù)留的孔洞、管線槽口、門窗洞口、設(shè)備固定點以及后錨固的位置，并且管線不得嵌入外墻板墻體內(nèi)。④構(gòu)造設(shè)計時，VPR 板系統(tǒng)中外墻板及連接節(jié)點的結(jié)構(gòu)分析、承載力計算、變形驗算和構(gòu)造要求應(yīng)滿足相關(guān)規(guī)范要求。VPR 板系統(tǒng)門窗洞口與門窗交接處、穿墻管線、變形縫、外樓梯根部及水平裝飾線腳、防排水等位置進行密封和防水構(gòu)造設(shè)計。⑤抗震設(shè)計時，VPR 板系統(tǒng)應(yīng)達到“小震不壞、中震可修、大震不脫落”的基本要求。

2.2節(jié)能設(shè)計要點

由于VPR板系統(tǒng)由多個構(gòu)造層組成，因此，VPR板系統(tǒng)的熱阻值應(yīng)按照各個構(gòu)造層的厚度計算得出，不同構(gòu)造層材料導(dǎo)熱系數(shù)的修正系數(shù)如表2所示，其中，VPR板的熱阻系數(shù)應(yīng)取實測值且不得小于1.15。

表2 構(gòu)造層材料的修正系數(shù)

在施工構(gòu)造過程中，通過相關(guān)構(gòu)造措施如控制VPR板與主體結(jié)構(gòu)之間的縫隙來阻斷VPR 板與建筑主體結(jié)構(gòu)連接處的熱橋，減少建筑物內(nèi)部熱量損失，從而提升建筑物的保溫性能，但縫隙須小于35mm 且采用巖棉填塞并做密封、防護處理。當VPR 板采用嵌掛結(jié)合的方式進行安裝時，需要采用一體化防火保溫模板對梁、柱等熱橋部位進行保溫處理，減弱熱量的傳遞。此外，利用發(fā)泡聚氨酯灌注填充VPR 板與VPR 板、門窗框之間的縫隙并用密封膠進行嵌縫，以提高建筑的保溫性能，實現(xiàn)建筑節(jié)能的目標。

2.3 VPR板的設(shè)計要點

VPR板作為VPR板系統(tǒng)的一個主要構(gòu)件，VPR板的結(jié)構(gòu)設(shè)計、構(gòu)造設(shè)計對VPR 板系統(tǒng)的性能至關(guān)重要。進行VPR 板系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計時，VPR 板與主體結(jié)構(gòu)可采用下托上掛或嵌掛式的連接方式，且VPR 板系統(tǒng)的支承構(gòu)件應(yīng)具有足夠的承載力和剛度以滿足連接節(jié)點的固定要求。VPR 板系統(tǒng)承載能力極限狀態(tài)計算包括風(fēng)荷載、抗震以及VPR 板吊裝的承載力驗算，以及VPR 板構(gòu)件、VPR 板與主體結(jié)構(gòu)連接節(jié)點的承載力計算；VPR 板系統(tǒng)正常使用極限狀態(tài)計算包括VPR 板面外變形驗算、VPR 板與主體結(jié)構(gòu)連接節(jié)點的變形能力驗算，以保證VPR 板滿足使用要求。同時，VPR 板配筋、剛度的計算應(yīng)參考《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》GB 50010-2010(2015 年版)[14]中相關(guān)條文、公式。

進行VPR板構(gòu)造設(shè)計時，板中FRPC筋籠的基本構(gòu)造要求如表3所示，除此之外，VPR板的構(gòu)造要求還應(yīng)滿足下列要求：①VPR 板結(jié)構(gòu)設(shè)計時若僅考慮配筋板的作用，則VPR 板的長厚比須小于30；②VPR 板內(nèi)頁板、外頁板的厚度需大于100mm，端肋、板側(cè)肋寬度分別大于100mm 和50mm；③VPR 板中空構(gòu)造中PU 保溫層厚度在60～110mm 之間；④VPR 板內(nèi)頁板與外頁板之間應(yīng)均勻設(shè)置加強肋，板長度方向相鄰加強肋之間的間距應(yīng)小于500mm、直徑為80～100mm，加強肋中拉結(jié)筋的兩端應(yīng)與兩端網(wǎng)片可靠連接，拉結(jié)筋直徑大于5mm。

表3 VPR板中FRPC筋籠的基本構(gòu)造要求（mm）

2.4構(gòu)造要求

VPR 板系統(tǒng)設(shè)計時需要滿足構(gòu)造要求，禁止直接在VPR 板外側(cè)墻面上吊掛設(shè)備或重物，可利用機械錨栓、膠粘型錨栓或尼龍錨栓在VPR 板內(nèi)側(cè)墻面懸掛空調(diào)、熱水器、吊柜等重物。這是因為VBR 板的承載能力相對較小，直接吊掛設(shè)備或重物將對VPR 板系統(tǒng)的安全性產(chǎn)生不利影響。因此，VPR 板與部品及附屬構(gòu)件、配件連接時，重型部品如金屬遮陽板、空調(diào)板、防盜網(wǎng)等應(yīng)與主體結(jié)構(gòu)可靠連接，輕型部品如窗簾盒、掛鏡線、管線槽等可采用預(yù)埋件進行固定連接，穿過夾心保溫層的預(yù)埋件應(yīng)對其進行防腐處理，且穿墻孔應(yīng)進行防火、保溫處理。

由于VPR 板系統(tǒng)中VPR 板先進行拼裝，然后連接在建筑主體結(jié)構(gòu)中，因此，VPR板與VPR板以及建筑主體結(jié)構(gòu)交接處的處理方式對VPR 板系統(tǒng)的性能具有重要影響。VPR 板系統(tǒng)的構(gòu)造要求VPR 板與VPR 板的連接處可采用專用粘結(jié)砂漿通過擠漿法膠結(jié)或采用高性能聚氨酯發(fā)泡膠連接，而VPR 板與建筑主體結(jié)構(gòu)之間的縫隙須小于35mm，并用巖棉板或發(fā)泡聚氨酯填充縫隙，再用抹面膠漿封堵。此外，VPR 板與VPR 板以及建筑主體結(jié)構(gòu)交接處需利用抹面膠漿壓入玻纖網(wǎng)布進行抗裂處理，然后在其表面涂抹水泥基防水涂料或水泥基防水界面砂漿以達到防水的目的。

除此之外，仍需注意VPR 板通過嵌掛結(jié)合方式安裝時，嵌入深度須大于2/3 板厚；采用保溫一體化模板系統(tǒng)處理梁、柱等熱橋部位時，模板、保溫板外側(cè)面應(yīng)與VPR 板保持平齊；安裝窗戶時窗框外表面應(yīng)在外墻板2/3 厚度處平齊安裝，通過連接件與VPR 板、加強鋼板（或角鋼）連接，外窗臺應(yīng)設(shè)置披水板。

3 結(jié)論

VPR 板系統(tǒng)作為一種新型建筑保溫構(gòu)件構(gòu)造方式，本文從VPR 板系統(tǒng)的基本構(gòu)造組成、性能指標、設(shè)計要點等方面展開了闡述，主要得到如下結(jié)論：

⑴VPR 板系統(tǒng)的基本構(gòu)造包括抹灰層、VPR 板、防水界面層、找平層、抹面層、防水界面層和飾面層，VPR 板系統(tǒng)的性能指標應(yīng)滿足現(xiàn)行相關(guān)標準、規(guī)范的要求。

⑵當建筑采用VPR 板系統(tǒng)時需要從基本規(guī)定、節(jié)能設(shè)計、VPR 板設(shè)計以及構(gòu)造要求等多方面考慮VPR 板系統(tǒng)的設(shè)計工作，同時需要注意VPR 板與VPR 板及建筑主體結(jié)構(gòu)之間的連接方式以及建筑梁、柱構(gòu)件的保溫處理方式，避免發(fā)生熱橋現(xiàn)象。