水泥基纖維復(fù)合保溫一體板的技術(shù)特點及應(yīng)用

引言隨著建筑工業(yè)化4.0的到來，人們越來越重視建筑的節(jié)能發(fā)展理念，墻體作為熱損耗較高的部件之一，其節(jié)能改造尤為重要[1]，除了要求具有基本的外圍護(hù)功能，針對墻體節(jié)能—保溫、隔音、隔熱、防火、防潮、水密性、氣密性也提出了更高的要求，也由此催生了復(fù)合結(jié)構(gòu)與保溫一體化外墻板材的研發(fā)及應(yīng)用。目前國內(nèi)外在一體化板材領(lǐng)域也取得了一些研究成果，但仍然容易出現(xiàn)結(jié)構(gòu)面層與保溫層脫粘開裂的現(xiàn)象，導(dǎo)致墻體發(fā)生破壞，從而降低墻體的使用壽命。墻體容重一般都在1000kg/m3以上，且很難進(jìn)一步降低。針對此類問題，開展了水泥基纖維復(fù)合保溫一體板的研究，該板材是將結(jié)構(gòu)體系與保溫體系同時在工廠融合為一體，產(chǎn)品擁有雙保溫系統(tǒng)，外觀設(shè)計呈相互配合的凸榫結(jié)構(gòu)和凹槽結(jié)構(gòu)，改善傳熱異常部位的設(shè)計質(zhì)量問題。板材可有效減少施工現(xiàn)場濕作業(yè)、揚塵等問題，改善現(xiàn)場施工作業(yè)環(huán)境，降低施工現(xiàn)場人員的勞動強度，同時也能降低施工成本。板材產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)構(gòu)造及保溫材料均經(jīng)過試驗驗證，具有較好的強度、保溫、防火、防潮、隔音等性能。

1、水泥基纖維復(fù)合保溫一體板簡介

水泥基纖維復(fù)合保溫一體板（如圖1所示）是通過復(fù)合B1級石墨聚苯板、聚合物混凝土、輕骨料混凝土形成的結(jié)構(gòu)保溫復(fù)合體系，該體系既具有外圍護(hù)的功能，同時輕骨料混凝土與石墨聚苯板又可形成雙保溫系統(tǒng)，板材本身全部在工廠預(yù)制完成，施工現(xiàn)場通過裝配式安裝，后期無需再做外墻外保溫即可達(dá)到節(jié)能的要求，現(xiàn)場無濕作業(yè)，具有較好的環(huán)境效益。

圖1

水泥基纖維復(fù)合保溫一體板改善脆性問題，一般在板材面層敷設(shè)玻璃纖維網(wǎng)格布、鋼絲網(wǎng)片，避免出現(xiàn)此類問題，從而有效提高產(chǎn)品的韌性及強度。

1.1材料選用目前裝配式外圍護(hù)墻體針對輕質(zhì)高強提出了更高的要求，產(chǎn)品優(yōu)選工業(yè)廢渣—鐵選礦尾砂作為骨料，利用了大量的工業(yè)廢料，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益及社會效益，契合可持續(xù)發(fā)展、綠色發(fā)展的理念。輕骨料聚合物水泥混凝土采用硅酸鹽或普通硅酸鹽作為膠凝材料，摻入高分子聚合物改性劑，通過物理發(fā)泡技術(shù)引入大量閉合的細(xì)小氣泡，可適當(dāng)減少輕骨料的摻量，提升輕骨料聚合物水泥混凝土層的強度指標(biāo)，并保證輕骨料聚合物水泥混凝土層具備保溫和隔聲效果，與外粘保溫材料共同形成雙保溫系統(tǒng)，實現(xiàn)75%節(jié)能的要求。外粘保溫材料優(yōu)選聚苯乙烯保溫板、擠塑聚苯板、巖棉等，滿足保溫節(jié)能的同時兼具防火效果。水泥基纖維復(fù)合保溫一體板面層采用聚合物混凝土，聚合物混凝土同樣以硅酸鹽或普通硅酸鹽作為膠凝材料，摻入高分子聚合物改性劑以提高材料的耐久性、韌性并對增強材料（鋼絲網(wǎng)片和玻璃纖維網(wǎng)格布）起到包裹的作用，同時提高對石墨聚苯板保溫層的粘結(jié)性能。該材料經(jīng)微發(fā)泡技術(shù)提高混凝土中的含氣量進(jìn)而改善材料的隔聲和保溫性能，同時還具有良好的粘結(jié)性能，該種聚合物混凝土的韌性、耐久性、耐水性和抗凍性相較于傳統(tǒng)的水泥砂漿具有更好的效果。

1.2技術(shù)參數(shù)水泥基纖維復(fù)合保溫一體板的具體性能及參數(shù)見表1、表2。經(jīng)過第三方檢測，板材各項性能較好，均符合檢測標(biāo)準(zhǔn)。

表1

水泥基纖維復(fù)合保溫一體板性能及應(yīng)用表2

水泥基纖維復(fù)合保溫一體板技術(shù)參數(shù)1.3斷熱橋結(jié)構(gòu)建筑“熱橋”作為冷熱交換的重要介質(zhì)，在水泥基纖維復(fù)合保溫一體板的設(shè)計中也尤為重要。建筑中存在的一些傳熱異常的部位如過梁、墻板對接處[2]，這些部位就需要在板材設(shè)計及布置中進(jìn)行優(yōu)化，改善熱損失的問題，鋼梁與墻板外表面做法如圖2所示，這樣可避免建筑外圍護(hù)體系中熱橋的產(chǎn)生，有效提高了外墻系統(tǒng)的保溫性能。

圖2

鋼梁與墻板外表面做法（單位：mm）在解決相鄰兩塊板材連接處熱損失的關(guān)鍵點中，為了減少墻材熱橋的產(chǎn)生，在構(gòu)成板材結(jié)構(gòu)部分的兩側(cè)分別設(shè)計呈相互配合的凸榫結(jié)構(gòu)和凹槽結(jié)構(gòu)，如圖3所示，這樣可改善傳熱異常部位的設(shè)計質(zhì)量，進(jìn)一步提升室內(nèi)的保溫效果。

圖3

凸榫結(jié)構(gòu)和凹槽結(jié)構(gòu)節(jié)點（單位：mm）2、水泥基纖維復(fù)合保溫一體板的技術(shù)特點及優(yōu)勢

（1）水泥基纖維復(fù)合保溫一體板兼具外圍護(hù)墻板及外墻外保溫系統(tǒng)的功能。板材本身全部在工廠預(yù)制成型，在施工現(xiàn)場安裝后無需再做外墻外保溫即可達(dá)到75%節(jié)能。墻板的強度、耐火性能等均符合建筑主體材料及裝飾材料的性能要求。（2）水泥基纖維復(fù)合保溫一體板基本消除了熱橋的影響。經(jīng)計算，建筑熱橋部位的保溫約占整體保溫部位的25%，對于建筑整體的節(jié)能效果具有較大的影響。保溫一體化板與建筑物外墻圍護(hù)結(jié)構(gòu)緊密連接，所有外墻固梁、構(gòu)造柱、框架梁柱、門窗洞口、側(cè)邊、天溝，構(gòu)造部位均由保溫層緊密包裹無死角，所以板材的保溫節(jié)能符合我國建筑工程的節(jié)能要求，能夠基本消除建筑物熱橋的影響。

（3）水泥基纖維復(fù)合保溫一體板的施工簡單快捷。由于是裝配式施工，墻體高度3m的100m2建筑，10人在一周內(nèi)即可完成全部板材安裝。與砌筑墻體施工相比，效率提高10倍以上，有效縮短了現(xiàn)場的施工周期，安裝過程無需外搭腳手架，為整個施工過程提供了極大的便利。（4）應(yīng)用水泥基纖維復(fù)合保溫一體板可有效增大房屋使用面積。按國家建筑隔墻板規(guī)范要求，就隔音及保溫角度而言，可采用120mm的隔墻板代替240mm的傳統(tǒng)磚墻，房屋使用面積增加約10%～15%。（5）結(jié)構(gòu)保溫一體化板一般采用粘結(jié)及錨固2種形式[3]，由于多數(shù)受結(jié)構(gòu)因素影響，不適于應(yīng)用錨固連接，因此目前主要以粘結(jié)為主。裝配式原常用板材安裝后，結(jié)構(gòu)層與保溫層易出現(xiàn)脫粘開裂的現(xiàn)象，導(dǎo)致墻體發(fā)生破壞，從而降低墻體的使用壽命。本板材區(qū)別于原有點粘技術(shù)，采用100%全面積粘貼，同時采用耐堿玻璃纖維網(wǎng)格布、鋼絲網(wǎng)片等增強材料進(jìn)行增強，有效增加粘結(jié)效果，改善了脫粘、開裂的問題，同時提高板材的耐久性能，具有良好的效果。（6）結(jié)構(gòu)保溫一體化板的安裝多受限于容重過大，不便于施工。通過改進(jìn)膠凝材料配方，在保證強度的情況下，優(yōu)選輕質(zhì)骨料作為摻合料，有效降低容重，并提升了產(chǎn)品的保溫性能，方便后期的運輸及現(xiàn)場施工安裝。（7）應(yīng)用水泥基纖維復(fù)合保溫一體板無需二次復(fù)合即可達(dá)到節(jié)能需求，本板材的保溫層由聚苯顆粒輕骨料混凝土與B1級石墨聚苯板（或巖棉）形成雙保溫系統(tǒng)，保證了板材的保溫效果，避免了傳統(tǒng)板材安裝后仍需復(fù)合保溫板的工序。3工程應(yīng)用

水泥基纖維復(fù)合保溫一體板已在宏都大廈項目中應(yīng)用（如圖4所示），該項目地上十三層，地下一層，總用地面積11656.9m2，建筑高度57.35m。完成了施工圖紙范圍內(nèi)的外墻150mm厚水泥基纖維復(fù)合保溫一體板，約6000m2。

圖4水泥基纖維復(fù)合保溫一體板實際工程應(yīng)用該工程應(yīng)用的水泥基纖維復(fù)合保溫一體板，通過預(yù)埋連接件與主體結(jié)構(gòu)連接，與傳統(tǒng)施工相比，施工周期短，降低了現(xiàn)場工人的勞動強度。同時具有防火、保溫、隔音、防潮、易裝飾等多重優(yōu)點。水泥基纖維復(fù)合保溫一體板材作為綠色建材產(chǎn)品，同時充分考慮了民建商品房及農(nóng)房建設(shè)的“四節(jié)兩環(huán)保”要素，即“節(jié)能、節(jié)地、節(jié)水、節(jié)材以及室外環(huán)境保護(hù)與室內(nèi)環(huán)境質(zhì)量提升”[4]，保護(hù)環(huán)境減少污染，為用戶提供了更健康的空間。板材施工作業(yè)對周圍環(huán)境無影響，現(xiàn)場能做到文明施工、綠色施工。該項目的完成為打造“宜居、宜業(yè)”的裝配式項目起到了推動作用。這種新型綠色建材的應(yīng)用讓建房插上了“科技的翅膀”，讓群眾充分體驗到科技創(chuàng)新帶來的成果，住上“安全實用、節(jié)能減廢、經(jīng)濟(jì)美觀、健康舒適”的綠色房屋。展望

我國房地產(chǎn)建筑建材相關(guān)能耗占社會總能耗的49.5%，建筑施工面積巨大，且每年還在以大比重增加，建筑能耗的