裝配式輕質混凝土復合保溫外墻板系統構造技術探討

謝紅波 許紅升 夏勇

（1 廣東省建筑材料研究院有限公司；2 山東省建筑科學研究院有限公司）

裝配式建筑是提前在工廠內完成部分或全部建筑構配件的生產，然后通過運輸方式將其運輸至現場，利用機械設備進行吊裝并采用合適的拼裝技術拼裝成具有相應功能的建筑物[1]。相較于傳統現澆建筑施工方式，裝配式建筑具有施工便捷、效率高、環境破壞小、能源消耗少、碳排放量低等優點[2]。隨著科學技術的發展以及各級政府的大力推動，近些年來裝配式建筑在我國得到快速發展，國務院在2016 年2 月發布《關于進一步加強城市規劃建設管理工作的若干意見》，提出力爭用10 年左右的時間，使裝配式建筑占新建建筑的比例達到30%[3]。

提升建筑外墻板的保溫性能有利于降低建筑能耗，是可持續性發展的重要體現，為此，有大量研究人員對保溫墻板展開了豐富的研究[4-9]。有研究人員提出一種墻板內外葉為內置鋼筋網片輕骨料混凝土、保溫層為聚苯顆粒混凝土的保溫外墻板，該墻板的內外葉及芯層材料有助于實現墻板一體化生產，保溫材料作為芯層設在墻板內外葉之間，減少保溫層受環境因素的影響，降低熱量損失[7]；也有學者提出一種新型保溫與結構一體化的加氣混凝土復合保溫墻板系統及其施工方法[8,9]。研發性能良好的保溫外墻板雖能提升建筑的保溫性能，但對保溫外墻板系統進行科學、合理的設計亦能進一步提升建筑的保溫性能，鑒于此，本文在閱讀文獻的基礎上，對裝配式輕質混凝土復合保溫板系統的構造技術展開探索。

1 復合保溫外墻板系統的構成及性能指標

1.1復合保溫外墻板系統的構成

裝配式輕質混凝土復合保溫外墻板（簡稱VPR 板）與建筑主體結構的連接節點、板縫處理構造、防水層及外飾面材料等組成的外墻圍護系統稱為裝配式輕質混凝土復合保溫外墻板系統，簡稱為VPR 板系統。圖1 顯示了VPR 板系統的基本構造形式，VPR 板系統由內到外依次為抹灰層、VPR 板、防水界面層、找平層、抹面層、防水界面層和飾面層。

圖1 VPR板系統基本構造示意圖

VPR 板即裝配式輕質混凝土復合保溫外墻板，是在輕質混凝土內配制FRPC 增強筋網籠，采用特殊的中空法夾層制成的帶有加強肋和中空構造的輕質混凝土條板，在中空構造中灌注雙組份發泡聚氨酯。防水界面層可采用由水泥基材料制成的防水涂層或防水界面砂漿。找平層采用可分散膠粉、無機膠凝材料、外加劑等制成的膠粉料與玻化微珠或聚苯顆粒攪拌而成的保溫漿料，并涂抹在VPR板外側，厚度大于20mm。抹面層是在復合保溫漿料外側抹3～5mm 厚的抹面膠漿并壓入玻纖網布。飾面層為VPR 板系統的外裝飾構造層，起裝飾與保護作用，優先選用涂料、飾面砂漿等輕質材料。

1.2復合保溫外墻板系統的性能要求

采用VPR 板系統作為建筑的外圍護結構時，VPR 板系統的熱工性能須滿足國家現行的相關標準規定，根據建筑物的使用功能和環境條件，VPR 板系統的隔聲性能須滿足《民用建筑隔聲設計規范》GB 50118-2010[10]和《民用建筑工程室內環境污染控制標準》GB 50325-2020[11]的要求；防火性能應達到《建筑設計防火規范》GB 50016-2014(2018 版)[12]中非承重外墻的相關要求，防水性能則應滿足《建筑與市政工程防水通用規范》GB 55030-2022 中有關規定[13]。表1 羅列了VPR 板系統在耐候性、抗沖擊性、抗風壓性能、水密性能、氣密性能方面的具體要求。

表1 VPR板系統的性能指標

2 復合保溫外墻板系統的設計要點

2.1基本規定

由于VPR 板系統的特殊構造形式，在進行設計時應滿足下列基本規定：①建筑前期設計時，采用BIM 技術能夠對VPR 板系統實現全過程一體化協同設計、生產、運輸、施工安裝及運營維護，提前發現潛在問題，有助于提高施工效率，同時，VPR 板及其他構配件尺寸達到標準化、模數化的目標。②系統設計時，VPR 板系統可采用建筑外圍護系統設計思路進行設計，運用建筑、結構、設備管線、內裝的裝配化集成技術和管線分離技術。③建筑設計時，采用VPR 板系統的建筑平面應該簡潔、規整且立面無突變，VPR 板豎向布置，建筑變形縫做蓋縫處置，標注預留的孔洞、管線槽口、門窗洞口、設備固定點以及后錨固的位置，并且管線不得嵌入外墻板墻體內。④構造設計時，VPR 板系統中外墻板及連接節點的結構分析、承載力計算、變形驗算和構造要求應滿足相關規范要求。VPR 板系統門窗洞口與門窗交接處、穿墻管線、變形縫、外樓梯根部及水平裝飾線腳、防排水等位置進行密封和防水構造設計。⑤抗震設計時，VPR 板系統應達到“小震不壞、中震可修、大震不脫落”的基本要求。

2.2節能設計要點

由于VPR板系統由多個構造層組成，因此，VPR板系統的熱阻值應按照各個構造層的厚度計算得出，不同構造層材料導熱系數的修正系數如表2所示，其中，VPR板的熱阻系數應取實測值且不得小于1.15。

表2 構造層材料的修正系數

在施工構造過程中，通過相關構造措施如控制VPR板與主體結構之間的縫隙來阻斷VPR 板與建筑主體結構連接處的熱橋，減少建筑物內部熱量損失，從而提升建筑物的保溫性能，但縫隙須小于35mm 且采用巖棉填塞并做密封、防護處理。當VPR 板采用嵌掛結合的方式進行安裝時，需要采用一體化防火保溫模板對梁、柱等熱橋部位進行保溫處理，減弱熱量的傳遞。此外，利用發泡聚氨酯灌注填充VPR 板與VPR 板、門窗框之間的縫隙并用密封膠進行嵌縫，以提高建筑的保溫性能，實現建筑節能的目標。

2.3 VPR板的設計要點

VPR板作為VPR板系統的一個主要構件，VPR板的結構設計、構造設計對VPR 板系統的性能至關重要。進行VPR 板系統結構設計時，VPR 板與主體結構可采用下托上掛或嵌掛式的連接方式，且VPR 板系統的支承構件應具有足夠的承載力和剛度以滿足連接節點的固定要求。VPR 板系統承載能力極限狀態計算包括風荷載、抗震以及VPR 板吊裝的承載力驗算，以及VPR 板構件、VPR 板與主體結構連接節點的承載力計算；VPR 板系統正常使用極限狀態計算包括VPR 板面外變形驗算、VPR 板與主體結構連接節點的變形能力驗算，以保證VPR 板滿足使用要求。同時，VPR 板配筋、剛度的計算應參考《混凝土結構設計規范》GB 50010-2010(2015 年版)[14]中相關條文、公式。

進行VPR板構造設計時，板中FRPC筋籠的基本構造要求如表3所示，除此之外，VPR板的構造要求還應滿足下列要求：①VPR 板結構設計時若僅考慮配筋板的作用，則VPR 板的長厚比須小于30；②VPR 板內頁板、外頁板的厚度需大于100mm，端肋、板側肋寬度分別大于100mm 和50mm；③VPR 板中空構造中PU 保溫層厚度在60～110mm 之間；④VPR 板內頁板與外頁板之間應均勻設置加強肋，板長度方向相鄰加強肋之間的間距應小于500mm、直徑為80～100mm，加強肋中拉結筋的兩端應與兩端網片可靠連接，拉結筋直徑大于5mm。

表3 VPR板中FRPC筋籠的基本構造要求（mm）

2.4構造要求

VPR 板系統設計時需要滿足構造要求，禁止直接在VPR 板外側墻面上吊掛設備或重物，可利用機械錨栓、膠粘型錨栓或尼龍錨栓在VPR 板內側墻面懸掛空調、熱水器、吊柜等重物。這是因為VBR 板的承載能力相對較小，直接吊掛設備或重物將對VPR 板系統的安全性產生不利影響。因此，VPR 板與部品及附屬構件、配件連接時，重型部品如金屬遮陽板、空調板、防盜網等應與主體結構可靠連接，輕型部品如窗簾盒、掛鏡線、管線槽等可采用預埋件進行固定連接，穿過夾心保溫層的預埋件應對其進行防腐處理，且穿墻孔應進行防火、保溫處理。

由于VPR 板系統中VPR 板先進行拼裝，然后連接在建筑主體結構中，因此，VPR板與VPR板以及建筑主體結構交接處的處理方式對VPR 板系統的性能具有重要影響。VPR 板系統的構造要求VPR 板與VPR 板的連接處可采用專用粘結砂漿通過擠漿法膠結或采用高性能聚氨酯發泡膠連接，而VPR 板與建筑主體結構之間的縫隙須小于35mm，并用巖棉板或發泡聚氨酯填充縫隙，再用抹面膠漿封堵。此外，VPR 板與VPR 板以及建筑主體結構交接處需利用抹面膠漿壓入玻纖網布進行抗裂處理，然后在其表面涂抹水泥基防水涂料或水泥基防水界面砂漿以達到防水的目的。

除此之外，仍需注意VPR 板通過嵌掛結合方式安裝時，嵌入深度須大于2/3 板厚；采用保溫一體化模板系統處理梁、柱等熱橋部位時，模板、保溫板外側面應與VPR 板保持平齊；安裝窗戶時窗框外表面應在外墻板2/3 厚度處平齊安裝，通過連接件與VPR 板、加強鋼板（或角鋼）連接，外窗臺應設置披水板。

3 結論

VPR 板系統作為一種新型建筑保溫構件構造方式，本文從VPR 板系統的基本構造組成、性能指標、設計要點等方面展開了闡述，主要得到如下結論：

⑴VPR 板系統的基本構造包括抹灰層、VPR 板、防水界面層、找平層、抹面層、防水界面層和飾面層，VPR 板系統的性能指標應滿足現行相關標準、規范的要求。

⑵當建筑采用VPR 板系統時需要從基本規定、節能設計、VPR 板設計以及構造要求等多方面考慮VPR 板系統的設計工作，同時需要注意VPR 板與VPR 板及建筑主體結構之間的連接方式以及建筑梁、柱構件的保溫處理方式，避免發生熱橋現象。