建筑結構保溫一體化關鍵技術研究

戎 賢 矯立超 趙士永

1河北工業大學土木與交通學院（300401）2河北省建筑科學研究院有限公司（050200）

0 前言

近年來，各地相繼發生建筑外保溫材料火災事故，造成嚴重人員傷亡和財產損失，建筑易燃可燃外保溫材料已成為新的火災隱患，由此引發的火災呈多發勢頭。無論是新建建筑，還是既有建筑的節能改造，只要解決不了保溫材料外漏的問題，就無法避免火災隱患。目前常用的外貼外掛保溫墻體設計壽命只有25年，由于我國建筑行業的粗放型以及整體技術水平不高，所以往往不能保證外貼外掛保溫墻體的設計壽命，有的設計壽命3~5年，有的7~8年，有的甚至沒完工保溫層就掉下來[1]。而常規的住宅建筑結構設計年限在50年以上，外貼外掛保溫墻體的設計壽命遠遠達不到其的時間要求，這就需要在一個建筑的全生命周期內對外貼外掛保溫墻體進行多次維修，甚至大面積更換，需要花費大量的資金。

目前，我國外保溫工程普遍采用的是聚苯板薄抹灰和干掛幕墻板填充系統，這兩種外保溫墻體均存在著不同的消防隱患。尤其是在施工過程中，保溫板一旦碰到火花，極容易發生火災[2]。盡管采用的保溫板為阻燃型的xps或eps板，但在火災發生的情況下，由于聚苯板屬熱性泡沫，遇熱收縮融化，助燃劑快速揮發，保溫板轉換成為極易燃燒的可燃體，并在熱風力和煙道效應的推動下，短時間內可使整個建筑物外立面燃毀殆盡，從而造成嚴重的財產損失和人身安全事故。而外墻結構保溫一體化則是與一次性施工完成，在板的外表面直接施工膩子或抹灰，構成過渡層、加強層，從而將保溫板進行全覆蓋，杜絕了火災隱患[3]。

在施工中無論是聚苯板薄抹灰保溫、聚苯顆粒保溫漿料保溫、硬質聚氨酯泡沫塑料板保溫，還是pvc掛板保溫都是主體完工后再進行二次施工，施工工藝較為復雜，需找平、抹抗裂砂漿、掛耐堿玻璃絲網格布、打錨栓，工序繁多，施工周期長，施工容易出現保溫板跑偏，模板支設過程及鋼筋綁扎過程中對保溫板破壞大，澆筑時混凝土密實度不好控制，模板支設必須先施工墻體在支設頂板等[4]。采用外墻結構保溫一體化后，采用傳統的施工工藝和施工方法即可，工程量顯著減少，保溫施工與主體施工同步，結果達到墻體相同目標，總體施工工期還能夠縮短1～2個月，設備租賃費、管理費、人工費等均得到大幅節約[5]。

界定一體化技術的概念要滿足三個條件:①建筑墻體保溫應與結構同步施工，保溫層外側應有足夠厚度的混凝土或其他無機材料防護層；②施工后結構保溫墻體無需再做保溫即能滿足現行節能標準要求；③能夠實現建筑保溫與墻體同壽命。建設部門對建筑節能與結構一體化技術的規定要求，該產品需集建筑保溫功能與墻體圍護功能于一體，墻體不需要另行采取保溫措施即可滿足現行建筑節能標準要求，實現保溫與墻體同壽命的建筑節能技術。目前已認定常用的建筑結構保溫一體化技術有七種，其中，屬于內置夾心形式的有三種:EPS、SD、CL；屬于外置免模板形式的有四種:SK、GES、FF、FS。

1 內置夾心形式

1.1 內置夾心形式——EPS模塊現澆混凝土剪力墻保溫系統

在墻體受力鋼筋的外側將無孔模塊經積木式相互錯縫插接拼裝成現澆混凝土墻體的夾芯保溫層，用連接橋固定無孔模塊位置。將金屬熱鍍鋅電焊網安裝在連接橋外側端頭的預制卡槽內，再通過連接橋和組合配件將內外兩側模板連接和緊固，構成無孔模塊外側有50 mm、模塊內側有與結構墻體厚度等同的兩道空腔模板組合（或稱空腔構造）。分別向空腔構造內澆筑混凝土，待達到一定強度，拆除內外兩側模板，由此構成保溫結構一體化的復合墻體，簡稱夾芯保溫現澆系統[6]。

圖1 復合剪力墻構造示意圖

1.2 內置夾心形式——SD現澆混凝土內置保溫體系

通過連接件將SD焊接鋼絲網架保溫板與主體結構鋼筋連接，循環澆筑SD焊接鋼絲網架保溫板內外側混凝土形成的現澆混凝土內置保溫體系，簡稱SD建筑保溫體系。SD建筑保溫體系由內及外一次由現澆混凝土基層墻體，SD焊接鋼絲網架保溫板，現澆混凝土保護層、抹面層和飾面層組成。保溫板一側（兩側）用兩層鋼絲網片作為支撐架，通過插絲穿過保溫板并留有一定長度做成的網架板，簡稱SD網架板[7]。

1.3 內置夾心形式——CL建筑體系

圖2 復合剪力墻構造示意圖

由兩層或兩層以上起受力或構造作用的鋼筋焊接網，中間保溫層，用三維斜插鋼筋（簡稱腹筋）焊接形成鋼筋網架板（簡稱CL網架板），在CL網架板的保溫層兩側同時澆筑混凝土形成兼結構受力與節能與一體的復合墻體（簡稱CL復合剪力墻）。以CL復合剪力墻為主要保溫隔熱墻體的建筑則稱為CL建筑體系。構造層、保溫層及與主體結構的拉結件的設計使用年限應與主體結構相同，構造層與結構層的拉結在正常使用年限內能夠承受自重、風荷載和室外環境的長期作用而不產生有害變形、裂縫和破壞。復合剪力墻的保溫、隔熱和防潮性能應符合現行國家標準《民用建筑熱工設計規范》GB 50176及相關建筑節能設計標準的規定。復合剪力墻的耐火極限應符合現行國家標準《建筑設計防火規范》GB 50016的有關規定。復合剪力墻的空氣隔聲量應符合現行國家標準《民用建筑隔聲設計規范》GB 50118的規定。復合剪力墻的外飾面層宜采用涂裝（涂料飾面砂漿、柔性飾面磚）飾面，也可采用面磚（陶瓷面磚、陶土面磚）、幕墻飾面[8]。

2 外置免模板形式

2.1 SK建筑復合保溫板現澆混凝土保溫系統

由抹面層、企口拼裝復合保溫板和固定材料（膠黏劑、錨固件、托架或構造挑板）構成，固定于外墻外表面，起保溫、防護作用的構造系統，適用于現澆混凝土基層墻體。企口拼裝復合保溫板，在工廠預制成型，用于外墻外保溫的板狀制品，由防護層、黏結層、保溫層（EPS聚苯板、XPS擠塑聚苯板、SXPS石墨擠塑聚苯板）、底襯組成，按防護層不同分為防護層為無石棉硅酸鈣板和防護層為高強輕質漿料兩種。

表1 三種內置夾心形式一體化技術（EPS、SD、CL）對比分析

2.2 GES免拆模復合保溫系統

以GES復合保溫板為外模板，內側澆筑混凝土，外側抹聚合物抗裂砂漿，并通過專用錨固件共同作用將GES復合保溫板與主體結構牢固連接在一起形成的保溫系統。GES復合保溫板是以硬泡聚氨酯板（PIR）、勻質改性防火保溫板、豎絲巖棉板等為保溫層，外側以輕質砂漿、豎絲巖棉板、勻質改性防火保溫板等不燃材料作為保護層，經工廠化預制而成的免拆保溫模板。

2.3 FF復合保溫模板系統

FF復合保溫模板系統是以FF復合保溫板為外模板，內側澆筑混凝土，外側做聚合物抗裂砂漿抹面層及涂料飾面層，并通過專用錨固件將FF復合保溫板與基層牢固連接在一起而形成的保溫系統。FF復合保溫模板是以低內應力型擠塑聚苯板為保溫層，外側以聚合物抗裂砂漿、爐渣砂漿或膨脹玻化微珠砂漿為保護層，內側以聚合物砂漿為底襯，所組成的復合保溫模板。

2.4 FS現澆混凝土免拆保溫模板系統

FS現澆混凝土免拆保溫模板系統是以FS復合保溫外模板為免拆外模板，內側澆筑混凝土，外側做輕質砂漿找平和抗裂砂漿抹面，通過連接件將FS復合保溫外模板與混凝土牢固連接在一起而形成的無空腔復合保溫系統，簡稱FS外模板復合保溫系統。FS復合保溫外模板經工廠化預制并在現澆混凝土墻體施工中起免拆模板和保溫隔熱作用的復合保溫板，由保溫層、黏結層、加強肋、輕質砂漿層、內外側黏結加強層等部分組成。復合剪力墻可以和剪力墻、短肢剪力墻、異形柱、框架柱組成框架剪力墻結構、剪力墻結構、部分框支剪力墻結構和筒中筒結構[9]。

結構保溫一體化外墻系統應具有保溫與隔熱的功能及使用安全性、防火安全性和環境安全性，并保證整個系統的適用性能和耐久性能。后置結構保溫一體化外墻系統應與基層墻體有可靠連接，在重力荷載、風荷載、室外氣候作用以及主體結構變形的作用下，應具有使用安全性，不產生變形和破壞。在抗震設防烈度范圍內不應從基層脫落。結構保溫一體化外墻系統外墻保溫和隔熱性能應符合現行國家規程《民用建筑熱工設計規范》GB 50176以及國家現行相關建筑節能設計標準的規定。結構保溫一體化外墻系統的各組成材料應具有物理、化學穩定性，應彼此相容并應具有耐腐蝕性。結構保溫一體化外墻系統的應用建筑高度不應大于100 m。

推行節能與結構一體化技術，應當根據以上各種形式特點和地域環境特征進行選擇或組合。一體化技術的推行不僅是豐富建筑節能體系，促進節能深入開展的工作要求，更重要的是解決了建筑保溫與墻體同壽命的關鍵問題，確保了建筑工程質量和安全，這對于實現“轉方式，調結構，促發展，保民生”的發展目標，建設資源節約型、和諧型社會都具有重大意義。