泡沫混凝土密肋復合墻板研究現狀及發展趨勢

杜 彬

(江蘇建筑職業技術學院，江蘇 徐州 221116)

0 前 言

目前復合墻板夾心層大多采用輕質混凝土或者砌塊，其強度相對不高，保溫與隔聲性能一般，距離綠色建筑的推廣與發展仍有距離。作為一種全新的結構體系，密肋復合板主要由預制復合墻板、現澆的外框架與樓板體系組成，并在空腔內嵌入輕質砌塊或泡沫混凝土等填充材料。復合墻板主要通過現澆邊緣構件及暗梁與梁板進行連接，可以保證密肋復合墻板、隱形框架與樓板相互約束，變形協調，從而可以共同工作[1]。密肋復合板結構體系不僅整體性良好，而且具有優異的抗震性能，主要原因是密肋復合墻板可以形成“填充體-密肋框格-外框架”三級抗震體系。與傳統的框架結構砌塊填充墻相比，新型密肋裝配式復合墻板具有輕質、節能、保溫、耐火、隔聲等優勢，在多層與中高層鋼框架結構與混凝土框架結構中具有廣闊的應用前景。本文主要從熱工性能與力學性能兩個方面對裝配式泡沫混凝土復合墻板的研究現狀進行了介紹，并展望了該復合墻板的發展趨勢。

1 泡沫混凝土密肋復合墻板的研究現狀

由于泡沫混凝土具有質量輕、保溫隔熱性能好、易制取等優點，人們開始探討將其應用在復合墻板中的可能性，尤其是在國家大力倡導節能環保的大背景下，具有重要的工程價值與應用前景，本文主要從復合墻板熱工性能與力學性能對其研究現狀進行闡述。

1.1 泡沫混凝土密肋復合墻板熱工性能研究現狀

在現有的建筑結構體系中，采用空心磚或者保溫砌塊來砌筑填充墻是一種普遍的做法，相比于黏土磚砌筑的填充墻，其保溫性能有了一定程度的提升，但是仍存在施工效率低、勞動強度大、保溫隔聲性能不足等弊端。由于墻體能耗占外部維護結構能量損失的50%以上，因此，采取可靠的措施減少墻體的能耗具有重要意義。隨著科技的進步和建筑節能政策的落實，新型墻體材料不斷涌現，墻體結構也出現很大的改進，其中泡沫混凝土密肋復合墻板是其中的優秀代表，這種復合墻板顯著地降低了墻體的能耗，眾多學者通過實驗或者數值模擬證實了這個結論。

徐建軍等[2]研究了礦物摻量、減水劑與夾芯墻板面密度對泡沫混凝土復合夾芯墻板物理力學性能的影響，結果表明礦物摻量和減水劑對復合墻板的性能有顯著的影響。謝斌等[3]對泡沫混凝土保溫板的熱工性能、防火性能與耐候性能進行了綜合研究，提出了基于干密度與強度的優化設計方法。李良等[4]設計了不同的泡沫混凝土墻板的配方，研究了墻板性能隨密度的變化規律，發現隨著密度的增加，墻體強度和導熱系數逐漸提高，而吸水率逐漸下降，墻板的隔音和耐火性能滿足國家的規范要求。王建軍等[5]對輕鋼泡沫混凝土墻體裂縫控制問題進行了試驗研究，結果表明：為了減小泡沫混凝土的收縮，在保證施工性能的基礎上，可以減少水膠比或者添加纖維和輕骨料；在輕鋼骨架兩側設置鐵絲網或收口網、灑水覆膜養護和延長養護時間是控制墻體裂縫的可靠措施。以室內環境與墻體換熱能量總值作為指標評判，韓珀等[6]對纖維水泥板-泡沫混凝土復合墻板的保溫節能特性進行了數值模擬，發現與粘貼聚苯板外保溫涂料飾面墻體相比，泡沫混凝土復合墻體的保溫節能效果更理想。王海軍等[7]對外圍結構中的泡沫混凝土外保溫墻體、EPS外保溫墻體、EPS內保溫墻體和泡沫混凝土自保溫墻體的熱工性能參數進行了分析，發現泡沫混凝土自保溫墻體的室內熱環境與熱穩定性最好。朱文祥等[8]對一種新型預制泡沫混凝土墻板的熱工性能進行了測試，研究發現復合墻板的傳熱系數、蓄熱系數與熱惰性指標等完全符合《江蘇省居住建筑熱環境和節能設計標準》(DGJ32/J71—2014)的要求，其中泡沫混凝土對墻板熱阻的提高具有重要影響。

1.2 泡沫混凝土密肋復合墻板力學性能研究現狀

通過鋼纖維泡沫混凝土復合墻板的水平低周往復荷載試驗，錢磊等[9]對復合墻板破壞形態、承載力、抗震性能進行了綜合分析，結果表明：相比于普通砌塊混凝土和水泥空心墻板，復合墻板的延性系數是填充墻的1.3倍，比普通混凝土砌塊高80%以上，能量耗散系數是普通砌塊混凝土的2.55倍，顯示了復合墻體優越的抗震性能。王淼等[10]對框架-密肋復合墻結構體系進行非線性時程分析，發現在框架結構中布置一定數量的密肋墻板可以形成雙重抗震防線，讓結構體系的抗震性能得到有效提高。杜東升等[11]設計了一種綠色環保泡沫混凝土-纖維石膏板，通過低周反復加載試驗，對不同構造和不同高寬比下的復合板的抗震性能進行了研究，結果表明墻板側面的齒狀凹槽有利于提高墻板的承載力，而且多塊條板的承載力更理想，墻板具有自重輕、變形能力好、耗能性能好等特點；與鋼筋混凝土框架相比，以輕鋼龍骨作為復合墻板的內支撐更有優勢，這種復合墻板不僅輕質高強，施工便捷，而且綠色環保，與綠色建筑的發展理念更相符。王靜峰等[12]對輕鋼龍骨-泡沫混凝土復合墻板進行了均布荷載作用下的抗彎性能測試，主要探討了開洞對墻板破壞形態與荷載-撓度曲線的影響規律，結果表明復合墻板抗彎承載力受鋼材屈服強度、面板厚度與面板類型的影響較大，泡沫混凝土對墻板承載力貢獻較小，開洞導致墻板承載力有一定程度的削弱。劉殿忠等[13]對型鋼-泡沫混凝土結構的界面粘結滑移性能進行了試驗研究，發現泡沫混凝土的抗剪能力對開孔型鋼承載力影響較大，而加肋型鋼的抗剪承載力主要由螺栓提供，型鋼的處理方式是兩種材料剪切作用能否最大化利用的關鍵因素。金松梅等[14]研究了不同配筋形式下泡沫混凝土復合墻板的力學性能，結果表明內嵌斜向鋼筋籠復合墻板的抗震性能與安全儲備高于配置普通鋼筋網片的墻板。

可以看出，由于在密肋骨架中填充了輕質的泡沫混凝土材料，不僅大大減輕了墻體的自重，而且可以構成多道抗震防線，抗震性能顯著提高，更容易實現小震不壞、中震可修、大震不倒的抗震設防標準，當地震來臨時，能盡可能降低人員傷亡和財產損失。

2 泡沫混凝土密肋復合墻板存在的問題及展望

雖然泡沫混凝土密肋復合墻板熱工性能優越，抗震性能好，可以滿足圍護墻體的需要，但是由于泡沫混凝土這種材料的特殊性，在復合墻板的生產和應用過程中仍存在很多問題。

1)由于泡沫混凝土吸水率高、抗凍性差、強度低等特點，限制了其在北方寒冷地區和嚴寒地區的應用。

2)由于泡沫混凝土與密肋和面板間的粘結力低，而且兩者間的收縮率和膨脹系數有較大差異，在溫差作用下，容易造成混凝土與面板的脫離，因此，如何保證泡沫混凝土與密肋、面板的共同工作是一個必須要解決的關鍵問題。

3)在外保溫構造系統中，需要克服空鼓、開裂、滲水、脫落等弊端，真正實現保溫結構一體化技術體系，讓保溫層與結構主體同壽命。

為了解決上述問題，更好地推廣復合墻板的應用，還需要圍繞以下幾點進行更深入的研究。

1)加大高效發泡劑和復合外加劑的研發力度，優化原材料配合比和施工工藝，在保證泡沫混凝土強度的基礎上，提高材料的抗凍性和粘結強度，解決泡沫混凝土的收縮吸水問題，擴大復合墻板的適用范圍。

2)研發新型密肋形式，在保證整體強度與剛度的基礎上，盡量減輕墻板的自重，探討輕鋼龍骨等輕質高強材料作為密肋的可行性，并采取可靠構造措施加強泡沫混凝土和密肋間的連接，并做好相應的防腐工作，提高墻板的使用壽命。

3)制定行業統一標準，規范復合墻板加工工藝，推廣保溫-裝飾一體化復合墻板的應用。

3 結 論

泡沫混凝土密肋復合墻板不僅保溫隔熱，而且抗震性能良好，隨著建筑技術的發展，在解決了當前面臨的技術問題后，泡沫混凝土密肋復合墻板一定會在實際工程中得到更廣泛的應用。

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