輕鋼輕質墻板復合保溫系統在裝配式農房上的應用研究

盧凌寰，謝小利，劉東群

（廣西壯族自治區建筑科學研究設計院，廣西 南寧 530025）

0 引言

我國有近 6 億農村人口，農村農房的建筑面積約 280 億 m2，占全國總建成建筑面積的 6 成以上。農村農房仍普遍采用傳統的磚混結構，施工建造周期長、結構抗震性差、嚴重浪費自然資源。隨著人們生活水平的提高，農村人民對于更好生活的追求，農村建筑的升級勢在必行。

隨著建筑工業化的不斷發展，裝配式建筑具有保證工程質量、降低施工現場勞動強度及施工周期短等優勢。在缺乏勞動力、缺少相關建材生產配套的廣大農村地區，采用裝配式建筑是提高建筑質量、降低成本的有效方式。

目前裝配式居住建筑可按結構類型分為預制裝配式混凝土結構、裝配式鋼結構及新型復合結構。根據發達國家和地區的農房發展經驗，輕鋼裝配式建筑具有建筑速度快、抗震滿足要求等特點，具有良好的發展趨勢。由于國內農村居住建筑大多為低層建筑且交通條件普遍存在一定限制，因此目前實際開展的農房的建設中，采用裝配式結構的基本也為輕鋼結構體系，而預制裝配式混凝土結構在農房的實際案例已經很少采用。隨著國家針對鋼結構住宅提出了一系列的促進政策，鋼結構住宅在我國未來的農房建設中具有巨大的發展可能。

輕鋼結構+輕質墻板裝配式建筑具有施工周期短、主體結構抗震性好、墻體節能及隔音效果好等優點，適用于我國新農村建設［1］，在一些地方已經得到了較為廣泛的應用［2］。但是也應當看到，隨著建筑節能標準對墻體熱工性能的逐漸提高，對圍護結構的熱工性能要求不斷提高，由于鋼結構的存在，在熱工上也容易產生熱橋［3］。因此，裝配式農房采用鋼結構，在設計時應充分考慮避免產生冷熱橋，對輕質墻板的連接形式采用合適的處理措施，如外保溫相較于自保溫形式時墻板連接部位熱橋的影響區域、效果就有所減小［4］。本文通過對一個采用輕鋼結構+石材發泡輕質墻板+反射隔熱涂料復合保溫膠漿保溫系統的裝配式農房示范項目分析，提出在適宜農房使用的輕鋼+輕質墻板形式下，有效改善熱工性能一種途徑。

1 項目設計及施工

該項目為一棟 3 層住宅建筑，裝配式的鋼結構，建筑高度為 12.42 m，地上 3 層，建筑面積 258.04 m2，為廣西較為常見的農村居住建筑樣式，建筑外觀如圖 1 所示。該建筑為裝配式鋼框架結構+輕型鋼結構，項目墻體采用的墻體材料為輕質石材發泡輕質墻板，同時采用了反射隔熱涂料-保溫膠泥外墻保溫系統來改善墻體圍護結構的熱工性能。建筑墻體保溫構造如圖 2 所示。根據進場復驗，90 mm 厚石材發泡輕質墻板的導熱系數為0.13 W/（m·K），保溫膠漿為保溫膠泥，厚度為 5 mm，導熱系數為 0.052 W/（m·K）；外飾反射隔熱涂料太陽光反射比 0.83，半球發射率 0.86。

圖1 項目外觀

圖2 建筑墻體保溫構造示意圖

采用較多的輕質墻板包括蒸壓加氣混凝土墻板（ALC 板）、玻璃纖維增強水泥板板（GRC 板）等，ALC 板相關標準已經編制并應用了較長的時間，其與鋼結構的連接方式已經相對較為成熟。石材發泡輕質墻板是一種采用石材粉料（花崗巖、大理石、輝綠巖等）及工業尾料并配以外加劑，經高溫燒制的輕質墻板，其具有輕質、強度較高，吸水率低等優點。由于在制造過程中需要高溫燒制，因此不能像 ALC 墻板內置鋼筋，與鋼結構需要額外的方式連接。石材發泡輕質墻板的性能指標及連接方式根據廣西地方標準 DBJ/T 45－073－2018《石材發泡輕質墻板應用技術規程》及桂 18J703《石材發泡輕質墻板設計圖集》進行，其外墻及內隔墻的連接方式如圖 3、圖 4 所示，采用了 L 型連接件進行連接，可滿足抗震 Ⅶ 度的要求。該裝配式農房施工周期短，雖然需要使用到吊車，但是減少了大量的混凝土的現場制備及養護工作，有效保證了農房的整體結構質量。輕質墻板可以延續鋼結構的吊裝，同樣降低了現場的勞動強度及施工周期。項目的鋼結構施工及墻板施工如圖5、圖 6 所示。可見，輕鋼結構+輕質墻板，作為裝配式農房的一種形式，具有良好的應用前景。

圖3 裝配式鋼結構外墻安裝圖（單位：mm）

圖4 裝配式鋼結構內隔墻安裝圖（單位：mm）

圖5 鋼結構施工

圖6 輕質墻板安裝

2 實測與分析

2.1 測試設備及方法

測試的目的是通過測試墻體外表面的溫度分布、內外表面的溫度及差值，來衡量輕鋼結構+輕質墻板，采用反射隔熱涂料-保溫膠泥保溫系統后的隔熱性能。所使用的設備為記錄采集儀和紅外熱像儀、建筑聲學測量系統。

在夏季對墻體的隔熱溫差、外圍護結構溫度、墻體隔聲性能進行了現場測試。隔熱溫差將該項目分成東、西兩個朝向分別作為檢測對象進行檢測。

2.2 試驗結果及分析

測試周期內，東向內外墻溫度如圖 7 所示，西向內外墻溫度情況如圖 8 所示。由圖 7、圖 8 可知，在測試期間，東西向外墻的溫度在太陽直射時迅速升高，內墻溫度溫升略有滯后且平緩。采用了反射隔熱涂料-保溫膠泥外墻保溫系統的內外表面溫差最高為 22.1 ℃。

圖7 東向內外墻溫度

圖8 西向內外墻溫度

雖然沒有未采用反射隔熱涂料-保溫膠泥保溫系統的建筑（墻體）進行參比試驗，但是大量對于反射隔熱涂料性能的研究結果［5-7］表明，采用反射隔熱涂料可以有效減少墻體對太陽能的吸收，降低圍護結構的升溫速度。為了改善由于單獨使用反射隔熱涂層薄熱惰性小的問題，保溫膠泥的加入可以有效增強反射隔熱涂料保溫系統的整體熱惰性能。

采用紅外線熱像儀測試的北向和東向外墻的紅外圖分別如圖 9、圖 10 所示。根據紅外熱像圖，非太陽直接照射面墻體與鋼框架具有一定的溫差。太陽直接照射面，墻體溫度較高，由于墻體具有更大的熱惰性，其溫升慢，紅外熱像圖表現出較低的溫度。東向在太陽直射的情況下，墻體與鋼結構的溫差約為 2～3 ℃，可見由于采用了反射隔熱涂料-保溫膠泥保溫系統，有效改善了鋼框架熱橋的影響。

圖9 北向紅外熱像圖

圖10 東向紅外熱像圖

對墻體的空氣聲隔聲測試結果內隔墻為 48 dB，滿足綠色建筑中對內隔墻空氣聲隔聲性能≥35 dB 的要求。

3 結語

輕鋼結構+輕質墻板裝配式的結構形式具有滿足抗震標準，施工快等優點，作為裝配式農房的一種應用形式，具有良好的發展前景。針對鋼結構容易產生冷熱橋的問題，將反射隔熱涂料-保溫膠泥外墻保溫系統應用在鋼結構為主體的裝配式農房上，可有效改善圍護結構的熱工性能。在測試周期內，采用了隔熱膠泥-反射隔熱涂料保溫系統的內外表面溫差最高為 22.1 ℃。紅外熱像圖的測試結果表明，墻體與鋼結構在太陽直射的情況下，墻體與鋼結構的溫差約為 2～3 ℃，未產生熱工缺陷。因此，通過典型的裝配式農房的示范應用，表明采用輕鋼結構+輕質墻板裝配式結構形式，復合反射隔熱涂料-保溫膠泥外墻保溫系統，可以在保證建筑質量和建筑節能要求的前提下，具有施工簡便且快速的特點，是一種農村居住建筑值得推廣的技術形式。