不同保溫材料在“三明治”保溫墻板中的應用

蓬永剛　李華　權浩

摘要：在推進建筑產業現代化進程中，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，為了進一步減少產品復合層數、減輕該產品的自重，本課題組對比了幾種常用的具備保溫性能的墻體材料，并結合本公司產品特點和生產工藝選取了泡沫混凝土和蒸壓砂加氣混凝土進行了連接實驗。發現蒸壓砂加氣混凝土與混凝土主體結構連接更加簡單、可靠，更加適合在實際工程中用來替代“三明治”保溫一體外墻板中的保溫和外圍護部分。

關鍵詞：建筑產業現代化；“三明治”保溫一體外墻板；保溫墻體材料

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

前言

建筑產業現代化是指運用現代化管理模式，通過標準化的建筑設計以及模數化、工廠化的部品生產，實現建筑構部件的通用化和現場施工的裝配化、機械化。它是解決傳統建筑方式不能滿足新時期經濟發展和人們日益增長的對住房品質的要求這一矛盾的有效途徑。

在建筑產業現代化推進過程中會大量使用“三明治”保溫一體外墻板。“三明治”夾心外墻板由內葉墻板、保溫板和外葉墻板組成。在內、外葉墻板之間按節能標準設計相應厚度的保溫層，并通過專用的連接件連接在內、外葉墻。這種構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：層數較多、自重較大、生產工藝復雜。

為了實現墻體材料自保溫、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合，形成新的保溫一體化復合墻板，替代“三明治”生產工藝從而滿足建筑產業發展方向就成為了一個新的課題。

1幾種保溫材料性能對比

為了達到綠色環保、被動節能的目的，同時盡量降低結構自重，裝配式混凝土建筑需要大量使用復合墻板。復合墻板由于材料性能的差異，會導致相容性、兼容性上有一定的問題，因此混凝土與復合的材料的各項性能指標越相近，彼此之間的兼容性就越好，更能發揮其各自的性能，同時考慮成本以及整體構件的性能，因此，選擇的保溫材料有：泡沫混凝土、輕質蒸壓砂加氣混凝土、頁巖燒結磚、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、導熱系數最低，但是強度較低；頁巖燒結磚和致密性較高的砂加氣制品強度最高，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。本課題組根據所在單位的產品種類和實際生產工藝，考慮真空絕熱板成本較高，頁巖燒結磚自重較大，選取了泡沫混凝土和砂加氣產品，配合承重混凝土墻制作了保溫一體化節能復合墻板的試件，重點檢驗其連接性能。

2保溫材料在預制構件中的應用實驗

2.1泡沫混凝土

表明泡沫混凝土的多孔結構，容易吸水導致含水率較高；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澆水潤濕，將會造成泡沫混凝土砌塊含水率增大——當含水率降低時，由于失水產生的毛細孔壓力，使泡沫混凝土砌塊在砌筑后產生較為明顯的干燥收縮。

本項目組以泡沫混凝土為芯材，制作了“三明治”夾心保溫外墻，其結構由外而內依次為：瓷磚、砂漿、泡沫混凝土、鋼筋網片、混凝土。試驗目的主要是為了檢驗泡沫混凝土與承重墻體的粘結性能，同時試驗外表面反打瓷片工藝的可行性和效果。

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

2.2輕質蒸壓砂加氣混凝土

蒸壓加氣混凝土是以硅質材料和鈣質材料為主要原材料，摻加發氣劑，經加水攪拌、發泡、澆注成型、預養、切割、蒸壓養護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多孔保溫材料，在墻體材料中其保溫性能良好，同時又比其他材料制品具有較高的抗壓強度，因此它是墻材中為數不多的兼有保溫和強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合墻板試件，經過如圖3所示的抗剪實驗，發現蒸壓加氣混凝土與承重混凝土墻材質性能指標詳盡，連接簡單可靠，連接強度高。

2.3泡沫混凝土與加氣混凝土相比的優勢

加氣混凝土與泡沫混凝土比較，其明顯的優勢是強度比泡沫混凝土高，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勢要遠遠大于加氣混凝土，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勢有4個：1）低吸水率加氣混凝土的吸水率高達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，也經常出現粉刷層的空鼓、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%，低吸水率產品約為8%-12%，超低吸水率產品則可達2%-5%。這種低吸水率的優勢，不但避免了加氣混凝土的上述弊端，而且還填補了加強哦混凝土在高寒地帶不能應用的空白。目前，我們已在黑龍江生產應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用。可以預測，在東北、內蒙古、青海、新疆、西藏等至今加氣混凝土無法使用的地區，泡沫混凝土將大有作為。2）可以現澆施工加氣混凝土因需蒸壓，無法現場施工。泡沫混凝土一輛汽車就可把全套設備拉到現場，7個人一天可現澆100～200m³。現澆屋面保溫層、現澆地暖保溫層、現澆各種自保溫墻體、現澆外墻外保溫墻面、現澆樓地面墊層、現澆灌芯立柱，都是泡沫混凝土的強項，且將在未來的建筑保溫中大顯身手。可以毫不夸張地說，將來建筑保溫應用量最大的，可能是現澆泡沫混凝土。泡沫混凝土雖然材料成本高，但由于它可以現澆，省去了大量的生產能耗與制品加工成本，且密度低，生產原材料總用量少。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格約為200元，加上砌筑費及運費，總成本應不會低于300元。而墻體現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，則現澆泡沫混凝土的墻體造價還要更低，顯示出現澆保溫的優勢。3）投資小，易于普及中國現階段的國情，決定了建筑保溫材料的生產企業以中小型為主，動輒幾千萬元的投資，他們是無法承擔的。而加氣混凝土的投資一般也要千萬元以上，對中小企業的實施是有難度的。泡沫混凝土投資很小，一套現澆設備不超過10萬元，就可以方便施工。制品生產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施，對其在建筑保溫中的普及應用創造了有利的條件。4）工藝靈活、品種多由于受蒸壓工藝和設備的限制，加氣混凝土基本以砌塊和條板兩大產品為主，其他種類的產品還沒有，這在一定程度上縮小了它的應用范圍和市場份額。泡沫混凝土既可以進行各種現澆施工，也可采用不同工藝生產制品。目前，泡沫混凝土保溫產品已有10多種，將來會達到幾十種。泡沫混凝土對市場需求反應快，適應性強。當市場需求某種產品時，它可以很快生產出來，甚至變換一種模具，就變化出一種新產品。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的產品很少，不能穩定生產，低于300kg/m³的產品幾乎沒有。由于工藝技術的制約，加氣混凝土難以生產400kg/m³以下的超輕產品。而目前的建筑節能，最需要400kg/m³以下的超輕產品，因為其保溫性能更優異，更有利于建筑輕型化。

3結論

（1）在保溫性能方面，泡沫混凝土性能優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構材質更為接近，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，會導致與主體結構混凝土粘結不可靠，需要額外增加其他連接措施以確保連接可靠度，這將會相應增加工程造價。

（3）經過本課題組的研究，建議在嚴寒地區以保溫性能為主要設計因素，優先選用泡沫混凝土作為保溫復合墻材；在非嚴寒地區，除了保溫性能還要考慮工程造價因素，應優先考慮選用蒸壓砂加氣混凝土作為保溫復合墻材。