預制混凝土外掛墻板產品體系研究綜述

趙明月 周錦泉

摘? ? 要：本文綜述了不同材料組成外掛墻板的類型及物理力學性能，以及在結構設計中考慮的荷載因素、與主體結構連接節點設計，外圍護體系防水、防火設計。通過國內外研究現狀總結外掛墻板研究存在的問題以及研究方向。

關鍵詞：外掛墻板;結構設計;物理力學性能;系統研究

1? 概述

目前，國內建筑外圍護結構多采用傳統砌體，濕法砌筑，施工程序多，作業時間長，材料損耗大。隨著裝配式建筑的迅猛發展，各類輕質墻板等正逐步得到重視。預制混凝土外掛墻板在工廠預制，現場干掛式安裝，減少現場施工作業、提高施工質量，符合“四節一環保”的發展理念。

2? 外掛墻板種類

根據組成材質和結構構造的不同，目前研究應用的外掛墻板主要包括以下種類：

清水混凝土外掛板。清水混凝土是混凝土材料中高級的表達形式，不需二次裝飾，顯示一種本質美感。清水混凝土掛板一次成型，有利于保護環境。

泡沫混凝土外掛板。泡沫混凝土由水泥漿和砂制成，通過不同的發泡方式，產生疏松多孔的內部結構，其不含粗骨料，可歸類于輕質混凝土。

蒸壓加氣混凝土外掛板。蒸壓加氣混凝土是一種多孔輕質材料，容重約為400kg/m3～650kg/m3，其抗拉強度和抗壓強度都較低，在均勻荷載作用下的破壞形態、裂縫開展、開裂荷載計算等都不同于普通混凝土。

輕集料混凝土外掛板。輕集料混凝土包括天然輕集料混凝土、人造輕集料混凝土、工業廢料輕集料混凝土，混凝土密度在1550kg/m3～1950kg/m3，具有輕質、保溫、隔熱、耐火等性能。

復合保溫外掛墻板。簡稱“三明治墻板”，由內外葉板夾保溫層構成，通過改變保溫層厚度來滿足不同的節能要求。三明治墻板實現了多道施工程序一體化，輕質高強的材料性能要求和板型設計是大范圍推廣應用的關鍵因素。

3? 外掛墻板性能

3.1? 基本性能

外掛墻板作為建筑構件產品，從材料，制作工藝，應用條件等多方面都應符合適用性，安全性和經濟性要求。《混凝土外掛墻板》JG/T2356中對其基本性能提出了相關要求，制作檢驗指標包括外觀質量、容許偏差等;物理性能檢驗指標包括面密度、抗彎承載、抗沖擊性能、抗壓強度等;防火防水保溫性能檢驗指標包括燃燒性能等級、材料含水率、干燥收縮、不透水性、抗凍性等。

3.2? 系統設計性能

外掛墻板作為建筑外圍護結構，主要承受垂直于墻板平面的水平荷載（風荷載和地震作用）和豎向荷載（自重），在地震作用下，外掛墻板可與主體結構共同作用，給主體結構提供一部分側向剛度。除此之外，預制外掛板還需滿足在脫模吸附力、吊裝及運輸等環節最不利施工工況下的力學要求。

節點和拼縫設計是外掛墻板體系設計的關鍵因素。拼縫設計應滿足荷載作用下墻板和主體結構變形。連接節點設計是保證外掛墻板與主體共同作用的關鍵，外掛墻板與主體結構的連接方式主要有：彈性滑移節點連接（柔性連接）、彈塑性節點連接（半剛性連接）、剛性連接。節點的形式、布置方式、數量、剛度都對結構有一定的影響。

4? 外掛墻板體系研究現狀

目前國內關于外掛墻板的研究方向包括固體廢棄物資源化利用研究，與主結構連接受力性能研究，提高保溫防水性能的研究等，以下是一些系統性成果的簡述。

崔琪等采用擠出成型法制備了以建筑垃圾、廢渣等固體廢棄物為原材的外掛板，抗壓強度為15MPa～20MPa，容重為1600kg/m3～2200kg/m3，復合墻體傳熱系數為0.37W/m2·k，最大變形率為 0.08%，外掛板經過了地震波試驗，完整性良好，未出現開裂和損壞。徐磊等完成了輕骨料混凝土配制和外掛板的制作，輕骨料混凝土強度為36MPa，容重為1420kg/m3，連接方式為墻板上端預留甩出鋼筋，與框架結構現澆筑的邊梁連接固定。閆亞杰等等對粉煤灰陶粒混凝土加珍珠巖空心墻板、輕骨料頁巖陶粒加C型鋼墻板進行試驗，研究顯示均可滿足抗彎承載及剛度要求，可供跨度為3.0m～7.5m的內外墻使用，外墻板推薦使用150mm和200mm厚的粉煤灰陶粒混凝土墻板。李國強等對條板型外掛板鋼結構住宅體系進行了兩層模型的振動臺試驗，試驗表明：鋼結構建筑輕質砂加氣混凝土外墻板具有較好的抗震性能;外掛板與鋼結構的連接宜采用有一定變形能力的柔性連接可減輕破壞。

5? 外掛墻板產品體系的研究方向

開發新型外掛墻板產品不僅包括產品自身的材料工藝性能研究，還要研究其安裝連接技術體系，以下幾個方向有待于深入研究。

（1）輕骨料混凝土外掛板的收縮性研究。不同材料外掛板與主體結構膨脹系數及彈性模量的不同，溫度、濕度因素所引起的收縮與膨脹可能導致墻板的變形及開裂。JGJ 51中，僅可見強度等級為LC20～30輕骨料混凝土的收縮徐變規定，高強輕骨料混凝土的耐久性尚待應深入研究。

（2）外掛板與主體結構的連接節點性能目標研究。JGJ 1的計算要求為墻板與節點均為小震彈性;GB/T51231要求墻板小震彈性，節點接近中震彈性。國內在外掛板的設計、加工、施工缺乏經驗，應該對墻板和節點在罕遇地震作用下的情況進行研究。

（3）不同地區對防水抗滲、防火保溫要求不同，外掛板產品體系需要根據不同氣候進行合理構造、材料防水、保溫性能的設計。

6? 總結與展望

本文針對國內的外掛墻板體系研究尚不完善、系統的現狀，對外掛墻板的種類、性能、系統研究現狀進行了分析，對開發新型外掛墻板產品的注意事項及研究方向做了論述，提出了應重點考慮的研究方向。

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