鋼邊框復(fù)合輕質(zhì)板中巖棉保溫裝飾一體板的應(yīng)用研究

黃 鑫（廣西商貿(mào)技師學(xué)院，廣西 南寧 530007）

鋼結(jié)構(gòu)裝配式住宅是一種新型的住宅建筑類型，其主要承重結(jié)構(gòu)為鋼結(jié)構(gòu)，通過預(yù)制構(gòu)件和裝配施工的方式，將住宅的各個部分進行組裝，形成一個完整的住宅建筑[1]。與傳統(tǒng)混凝土建筑相比，鋼結(jié)構(gòu)裝配式住宅具有建造速度快、抗震性能好、保溫、隔熱性能優(yōu)良等優(yōu)點，能夠有效降低建筑能耗，提高建筑使用性能和質(zhì)量[2-3]。盡管鋼結(jié)構(gòu)住宅體系的發(fā)展已較為成熟，但關(guān)于鋼結(jié)構(gòu)住宅圍護體系的研究較少[4]。隨著建筑行業(yè)對節(jié)能、環(huán)保和安全的要求越來越高，保溫一體板作為一種高效、環(huán)保、安全的保溫材料，在建筑外墻、屋頂、地面等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用[5]。其優(yōu)良的保溫性能可以有效降低建筑能耗，提高能源利用效率，同時，其較好的裝飾效果和防護功能可以大幅提升建筑的整體品質(zhì)和壽命，保溫一體板中常用的保溫材料包括真金板、石墨聚苯板、巖棉條等[6]。鋼邊框復(fù)合輕質(zhì)板作為一種由鋼邊框和復(fù)合輕質(zhì)材料組成的新型建筑材料，具有輕質(zhì)、高強度、保溫、防火、防水等特點，已廣泛應(yīng)用于建筑領(lǐng)域[7]。基于上述板材兩種板材的優(yōu)點，通過組合巖棉保溫裝飾一體板與鋼邊框復(fù)合輕質(zhì)板，形成新型鋼結(jié)構(gòu)外墻圍護結(jié)構(gòu)，并對其錨固性能、粘結(jié)性能、燃燒性能以及整體安全性進行分析，為類似工程提供指導(dǎo)和借鑒，并推動鋼結(jié)構(gòu)圍護體系的進一步發(fā)展。

1 工程概況

某住宅工程外墻圍護體系為鋼邊框復(fù)合輕質(zhì)板+巖棉保溫裝飾一體板，兩種材質(zhì)的板料通過錨固和粘結(jié)的方式連接為一個整體，并依靠 “干” 字形托件進行支撐。安裝后通過密封膠和嵌縫材料密封縫隙，提高外墻防滲性能。本工程所用巖棉保溫裝飾一體板厚度為3cm，保溫裝飾板由襯板、巖棉保溫層、飾面層等材料組成，整體密度低于30kg/m2。參考施工場地環(huán)境溫度和濕度配制粘結(jié)砂漿，確保砂漿與基體、裝飾板的粘結(jié)強度分別大于0.6MPa和0.15MPa。

2 巖棉保溫裝飾一體板+鋼邊框復(fù)合輕質(zhì)板外墻外保溫體系

2.1 巖棉保溫裝飾一體板

巖棉保溫裝飾一體板是一種復(fù)合型墻體保溫材料，主要由巖棉保溫材料和裝飾面層等粘結(jié)組合而成，其優(yōu)點在于能夠一次性完成保溫和裝飾層的施工，減少施工現(xiàn)場的濕作業(yè)，提高保溫層的安裝效率，縮短施工工期，同時，具有吸聲性能好、導(dǎo)熱系數(shù)低等優(yōu)點。其中巖棉由火山玄武巖或石英巖通過高溫熔化并纖維化而成的無機纖維材料，因其具有優(yōu)異的保溫隔熱性能、良好的吸聲性能、不燃性和抗火性能以及較強的耐用性等特點，常用于建筑外墻的內(nèi)側(cè)來提高建筑結(jié)構(gòu)的保溫性能和節(jié)能性能，表1和表2分別為巖棉和巖棉保溫裝飾一體板的性能指標(biāo)。

表1 巖棉性能指標(biāo)

表2 巖棉保溫裝飾一體板性能指標(biāo)

2.2 鋼邊框復(fù)合輕質(zhì)板

鋼邊框復(fù)合輕質(zhì)板端肋、加勁肋和主肋主要為熱鍍鋅輕型槽鋼和熱軋輕型槽鋼，內(nèi)部放置填充料、鋼絲網(wǎng)，并將水泥砂漿面層和玻璃纖維網(wǎng)鋪設(shè)在上下面層。其中，內(nèi)部填充料由聚苯顆粒、各類外加劑、水泥、河砂組成，具有足夠的抗壓強度和保溫性能。鋼邊框復(fù)合輕質(zhì)板材具有無空腔和遵循應(yīng)力釋放原則等特點，表3為其主要組成材料及材料性能指標(biāo)，表4為鋼邊框復(fù)合輕質(zhì)板材整體性能指標(biāo)。

表3 主要組成材料及材料性能指標(biāo)

表4 鋼邊框復(fù)合輕質(zhì)板材整體性能指標(biāo)

3 復(fù)合輕質(zhì)外墻體系性能分析

通過錨固與粘貼的方式連接鋼邊框復(fù)合輕質(zhì)板和巖棉保溫裝飾一體板，連接節(jié)點示意如圖1所示。粘貼材料主要為聚合物水泥砂漿，用于增強保溫體系耐久性和拉伸強度；錨固件為不銹鋼材質(zhì)，用于增強保溫體系防腐蝕性能。

圖1 復(fù)合外墻體系連接節(jié)點示意圖

3.1 錨固性能和粘結(jié)性能分析

一般情況下，保溫裝飾一體板錨固方式分為板邊卡錨和開槽插錨，前者在面板邊棱開槽，并在槽中固定U 形壓插錨固件進行連接固定，如圖2所示；后者在裝飾面板側(cè)面開槽，并在槽中固定插入式錨固件進行連接固定，如圖3所示。用錨固件在鋼邊框復(fù)合輕質(zhì)板上固定巖棉一體板，并根據(jù)相關(guān)規(guī)范對單點錨固力進行檢測，板邊卡錨和開槽插錨的單點錨固力檢測值分別為0.5kN 和0.3kN，均滿足規(guī)范要求。為進一步增強巖棉保溫裝飾一體板外墻的安全性，錨固方式和錨固件分別選擇板邊卡錨和干字型連接件。

圖2 板邊卡錨固定方式

圖3 開槽插錨固定方式

參考規(guī)范要求對粘貼砂漿的拉伸粘結(jié)強度進行測試，表5為各用量粘貼砂漿的測試結(jié)果。由表5可知，粘結(jié)砂漿用量不得小于6kg/m2，且粘結(jié)拉伸強度達到了標(biāo)準(zhǔn)要求。

表5 拉伸粘結(jié)強度檢測結(jié)果

3.2 選擇錨栓

固定所用的錨栓規(guī)格為A8mm×60mm，根據(jù)規(guī)范JG/T 287-2013對錨栓的拉拔力進行測試，拉拔力標(biāo)準(zhǔn)值F的計算方式見式（1）。

表6 為對同規(guī)格5 個錨栓的拉拔力測試結(jié)果。由表6可知，各A8mm×60mm錨固拉拔力均在0.6kN以上，其中最小值為0.83kN，最大值為0.92kN，平均值為0.84kN，表明鋼邊框復(fù)合輕質(zhì)板中A8mm×60mm錨栓具有較好的抗拉拔性。

表6 錨栓的拉拔力測試結(jié)果

3.3 燃燒性能分析

參考GB 50016-2014《建筑設(shè)計防火規(guī)范》中的規(guī)定，當(dāng)其他建筑類型高度超過50m、建筑住宅高度超過100m 時，建筑外墻所用保溫材料的燃燒性能等級為A級。建筑住宅高度為27m～100m、其他建筑類型高度為24m～50m時，建筑外墻所用保溫材料的燃燒性能等級要在B1級以上。此次所用鋼邊框復(fù)合輕質(zhì)板+巖棉保溫裝飾一體板中巖棉屬于無機材料，燃燒性能等級可達到A1級，符合規(guī)范要求。

3.4 復(fù)合輕質(zhì)外墻體系整體安全性分析

為了對鋼邊框復(fù)合輕質(zhì)板+巖棉保溫裝飾一體板外墻的安全性進行驗證，對復(fù)合墻體抗風(fēng)荷載能力和耐候性進行了測試，整個外墻系統(tǒng)中保溫材料和基層墻體分別為巖棉保溫裝飾一體板和鋼邊框復(fù)合輕質(zhì)板。

巖棉保溫裝飾一體板系統(tǒng)主要組成包括A8mm×60mm錨栓、巖棉保溫裝飾一體板、泡沫棒、干字形連接件、密封膠及粘貼砂漿等。通過錨固和粘貼的方式施工上述外墻保溫體系，點框粘貼面積超過60%，同時滿貼小規(guī)格以及邊角部位保溫裝飾板。錨固方式為板邊卡錨，錨固點平均數(shù)量8個/m2，每兩塊保溫裝飾板由一個錨固件進行固定，錨固深度60mm，錨固后將泡沫棒塞入板縫中并密封。根據(jù)JG/T 287-2013《保溫裝飾板外墻外保溫系統(tǒng)材料》規(guī)范對系統(tǒng)的耐候性進行測試，對外墻體系開展5 次冷熱循環(huán)、80 次熱雨循環(huán)以及25次凍融循環(huán)。試驗過后，外墻未出現(xiàn)起泡、粉花、脫落等質(zhì)量問題，表明復(fù)合外墻體系有較好的耐候性。對復(fù)合外墻體系的抗風(fēng)能力進行測試，發(fā)現(xiàn)在負風(fēng)壓7kPa 下外墻體系未發(fā)生破壞，表明復(fù)合外墻體系抗風(fēng)性能較好。

4 質(zhì)量控制措施

實際工程中上述復(fù)合外墻體系施工時容易受到環(huán)境因素、人為因素以及材料質(zhì)量因素的影響，從而降低外墻體系的安全性和整體質(zhì)量，因此，要對采取相應(yīng)的控制措施，保證復(fù)合外墻的施工質(zhì)量。

4.1 板材拉拔問題

每批次板材運送至施工現(xiàn)場后，隨機抽取板材開展拉拔試驗，測試板材抗拉拔能力，若抽取對象拉拔性能合格后方可驗收入場并施工，若有一個板材試驗結(jié)果不合格，則該批次板材全部進行測試，記錄不合格板材并退回返工，以此保證外墻復(fù)合體系中基本板材的質(zhì)量。

4.2 虛錨、假錨現(xiàn)象

在施工過程中，為了減少人工成本，提高施工速度，往往會發(fā)生假錨的現(xiàn)象，即施工人員在板塊上直接放入錨固件但并未錨固，或者沒有安裝膨脹管而產(chǎn)生了虛錨，板材間連接不牢固，抗拉性能不達標(biāo)，板材容易出現(xiàn)脫落，影響施工安全和質(zhì)量。對此，要定期開展技能培訓(xùn)和安全意識教育，提高施工人員的技能和安全意識，加強施工過程中的檢查力度，同時，設(shè)置獎懲制度提升和督促施工人員工作態(tài)度和責(zé)任感。

4.3 粘結(jié)面積不足的現(xiàn)象

粘結(jié)一體板時容易出現(xiàn)打漿不足的現(xiàn)象，從而導(dǎo)致一體板粘結(jié)面積達不到設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)。對此要加大抽查力度和提高現(xiàn)場檢測次數(shù)，對于粘結(jié)面積不達標(biāo)的板材應(yīng)立刻拆除，并對相關(guān)施工人員進行教育和懲罰。

5 結(jié)語

巖棉保溫裝飾一體板能夠一次性完成保溫和裝飾層的施工，減少施工現(xiàn)場的濕作業(yè)，提高保溫層的安裝效率，縮短施工工期，并且具有吸聲性能好、導(dǎo)熱系數(shù)低等優(yōu)點，鋼邊框復(fù)合輕質(zhì)板具有足夠的抗壓強度、保溫性能、無空腔和遵循應(yīng)力釋放原則等特點。通過組合巖棉保溫裝飾一體板與鋼邊框復(fù)合輕質(zhì)板，形成新型鋼結(jié)構(gòu)外墻圍護結(jié)構(gòu)，并對其錨固性能、粘結(jié)性能、燃燒性能以及整體安全性進行分析。結(jié)果表明：經(jīng)過試驗得出板邊卡錨和開槽插錨的單點錨固力檢測值分別為0.5kN和0.3kN，均滿足規(guī)范要求；粘結(jié)砂漿用量不得小于6kg/m2，拉伸粘結(jié)強度達到了設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)；復(fù)合外墻體系具有較好的耐候性和抗風(fēng)性能。這表明巖棉保溫裝飾一體板+鋼邊框復(fù)合輕質(zhì)板外墻體系可以應(yīng)用于鋼結(jié)構(gòu)建筑中，且具有較好的效果，能夠推動鋼結(jié)構(gòu)圍護體系的進一步發(fā)展。