鋼絲網架節能墻板熱工設計

摘要：通過對EPS輕質混凝土的材料選用和配合比研究，設計了滿足熱工性能和密度的最佳配合比，該輕質混凝土應用于鋼絲網架節能墻板，在滿足節能的前提下，減小了框架結構外圍護墻體的厚度。

關鍵詞：輕質混凝土 配合比 熱工性能

中圖分類號：TU3文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2013）01（b）-00-02

鋼絲網架節能墻板是一種以鋼絲網為骨架，水泥為膠凝材料，廢舊聚苯乙烯泡沫塑料顆粒、膨脹珍珠巖、粉煤灰等工業廢料為集料組成EPS輕質混凝土，澆注成墻體結構層和保溫層一體化的新型節能墻板。

從環境角度而言該墻板充分利用了工業廢料，減少了環境污染；從墻板自身性能而言整體性好，水平荷載作用下具有較大變形和耗能能力，且易實現與主體結構的可靠連接，能有效預防地震破壞時造成的損失。鋼絲網架節能墻板主要適用于抗震設防烈度7度、高度小于等于50 m的鋼筋混凝土框架、鋼結構框架外圍護

結構。

1 EPS輕質混凝土配合比設計

(1）材料性能分析

為了達到理想的保溫節能效果，首先應研究EPS輕質混凝土的熱工性能和配合比。其主要成分EPS顆粒具有良好的保溫隔熱性能、呈密閉孔結構不吸水、而且輕質、韌性高，是EPS輕質混凝土保溫節能的主要因素。

但是EPS顆粒用做混凝土的骨料也有一定的缺點，例如：由于EPS顆粒特別輕，表觀密度只有10 kg/m3左右，而水泥砂漿的密度達到2000 kg/m3兩者密度相差懸殊，極易產生分層離析現象；EPS顆粒是一種有機高分子物質，其表面憎水親油，且呈密閉孔結構不吸水，而水泥是一種無機膠凝材料，以離子化合物為主，其表面基團具有強烈的吸水性，兩種材料截然不同的表面性質導致了EPS顆粒難以和水泥砂漿有效的結合。針對EPS顆粒的兩大缺點，在試驗配比的過程中采用控制水灰比、摻和外加劑和摻合料的方法來獲得和易性良好的EPS輕質混凝土。

粉煤灰在EPS輕質混凝土中與水泥漿共同形成包裹聚苯乙烯顆粒的殼體，創造了將松散的聚苯乙烯粘結成整體的條件，且降低了EPS混凝土的密度。粉煤灰的水化反應主要表現在水泥水化之后，消除水泥素漿的表面裂縫，提高了輕質混凝土耐腐蝕與耐水性；減小了素水泥漿的干縮性，降低了結構溫度應力，提高了抗凍能力；增加了包裹聚苯依稀的漿體數量和質量；增加了制品的密實度，從而增加了強度。

粉煤灰摻量的增加，EPS輕質混凝土的和易性得到有效的改善，且其分層離析現象也得到很好的改善，但粉煤灰用量繼續增大則導致抗壓強度逐漸下降。因此，粉煤灰摻量易取35%。

珍珠巖具有強度高、輕質、保溫隔熱、電絕緣性能好、且防火性能良好，添加一定量的珍珠巖，可以改善EPS混凝土防火性能較差的缺點，其密度小，同時也降低了EPS混凝土的密度。

同其他混凝土一樣，聚苯乙烯混凝土拌合料中加入的水具有水泥水化和可拌性的雙重作用，用水量的高低顯著影響拌合物的和易性及混凝土制品的強度，水灰比小時，用水量少，強度較高，但拌合物的和易性較差。同時，隨著水灰比的增大，其抗壓強度減小，且會導致分層離析現象嚴重，造成EPS輕質混凝土的輕度降低，因此，添加減水劑，控制較小水灰比，保證EPS混凝土的抗壓強度，避免出現分層離析現象，保證混凝土拌合物的和易性。

纖維素醚具有增稠保水的作用，添加一定量的纖維素醚可以改善EPS混凝土的流動性和凝結特性，但摻量不宜過大，否則會導致混凝土過于黏稠而不利于施工；纖維素醚可以使得混凝土在凝結硬化過程變慢，從而延長可操作時間；另外，纖維素醚還可以增加混凝土的粘結強度，提高了EPS混凝土與鋼絲網架之間的粘結

能力。

(2）配合比設計

通過設計18個試塊，來分析不同的外加劑和摻合料對EPS輕質混凝土性能的影響，從而獲得最優配合比。18個試塊分為三組分別研究珍珠巖、減水劑及甲基羥乙基纖維素醚對EPS輕質混凝土性能的影響，每組內又通過改變粉煤灰的摻入量來研究粉煤灰的用量對混凝土的性能的影響，從而確定粉煤灰的最優用量，最后綜合各種外加劑和摻合料對混凝土性能的影響，選定最優配合比，進行試驗研究。每種試塊的材料用量見表1。

(3）試驗測定

對試塊進行導熱系數的測量，為墻體熱工性能分析提供依據。儀器采用 “迅速導熱系數測定儀”（Quick Thermal Conduct.Meter），型號：QTM-500，PD-11探頭。該儀器在短時間內就可測得試件的導熱系數，在測量過程中可觀測升溫曲線，也可自動判斷樣品的適當加熱電流值，操作簡便。

試驗測定每組試塊的密度和導熱系數，確定密度和導熱系數最佳的配合比。其中最佳導熱系數見表2所示，導熱系數見表3所示。

則平均吸水量為：

試驗測定每個試塊的密度和導熱系數，確定密度和導熱系數最佳性能比的EPS輕質混凝土的配合比為：粉煤灰：水泥：水：珍珠巖：減水劑：纖維素醚：EPS=1：3：1.38：0.15：0.028：0.015：0.055。

2 鋼絲網架節能墻板熱工設計

鋼絲網架節能墻板主要應用于嚴寒地區，其熱工設計是外圍護墻體應用的關鍵。根據當地框架結構居住建筑4～8層建筑的熱工設計要求，傳熱系數為0.4，以此進行鋼絲網架節能墻板的熱工

計算。單一材料的熱阻值由式（1）計算：

因此按照熱工計算，鋼絲網架節能墻板所需墻厚300 mm，可以滿足居住建筑節能65%要求。

3 結語

通過對EPS輕質混凝土材料選用和配合比設計，設計了滿足熱工性能和密度的最佳配合比，該配合比輕質混凝土應用于鋼絲網架節能墻板，在滿足節能的前提下，墻體厚度控制在300 mm左右，減小了框架結構圍護外墻的厚度。但是鋼絲網架節能墻板在使用中尚應注意墻板邊緣與框架梁柱、門窗洞口連接處的保溫處理，避免出現熱橋。

參考文獻

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