裝配式建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)節(jié)能保溫技術(shù)及應(yīng)用

隨著建筑工業(yè)4.0的到來，裝配式建筑已成為國家及地方政府關(guān)注的重點(diǎn)。裝配式建筑不僅能節(jié)約工期、保證質(zhì)量，而且具有優(yōu)異的節(jié)能效果，是實(shí)現(xiàn)建筑可持續(xù)發(fā)展的重要途徑。2020年8月，住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部發(fā)布《關(guān)于加快新型建筑工業(yè)化發(fā)展的若干意見》中明確要求以新型建筑工業(yè)化帶動建筑業(yè)全面轉(zhuǎn)型升級，推動建筑高質(zhì)量發(fā)展，充分表明裝配式建筑在我國擁有廣闊的市場和政策支持?，F(xiàn)階段，為了滿足施工質(zhì)量及居住需求，建筑施工材料必須滿足質(zhì)量及環(huán)保要求，符合我國可持續(xù)發(fā)展的目標(biāo)，因此，新型節(jié)能材料在裝配式建筑中的應(yīng)用已成為主流。

1、外圍護(hù)結(jié)構(gòu)節(jié)能材料應(yīng)用

1.1預(yù)制外墻夾心保溫預(yù)制夾心保溫墻板是一種“三明治”結(jié)構(gòu)，構(gòu)造形式從內(nèi)到外依次為：內(nèi)葉墻、夾心保溫層和外葉墻（如圖1所示），預(yù)制內(nèi)外葉墻板并非獨(dú)立工作，而是通過連接件組合成整體，夾心保溫層通?？梢圆捎脭D塑聚苯乙烯泡沫板（XPS板）、模塑聚苯乙烯泡沫板（EPS板）、聚氨酯板等。預(yù)制夾心保溫墻板施工時預(yù)先將夾心保溫材料填充進(jìn)內(nèi)外葉墻體之間，形成有效的圍護(hù)結(jié)構(gòu)保溫系統(tǒng)，這種施工方式可大大提高外墻安裝的效率，達(dá)到節(jié)約成本的目的。

圖1預(yù)制夾心保溫系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)預(yù)制混凝土夾心保溫墻板可實(shí)現(xiàn)裝飾、保溫與承重一體化，并可以達(dá)到與主體結(jié)構(gòu)同壽命的效果[1]，同時采用連接件進(jìn)行內(nèi)外葉墻板有效拉結(jié)，有效避免了薄抹灰系統(tǒng)易開裂、保溫層易脫落等問題，防火性能也得到了有效提升[2]。傳統(tǒng)夾心保溫采用鋼筋桁架進(jìn)行內(nèi)外葉墻板的連接，研究表明此種連接方式會產(chǎn)生明顯的冷熱橋，夾心保溫墻板保溫性能將受到影響。FRP是一種新型連接件，具有導(dǎo)熱系數(shù)低、耐久性好、強(qiáng)度高等特點(diǎn)。近年來FRP連接件在國外應(yīng)用較為廣泛。預(yù)制夾心保溫墻板在國內(nèi)研究起步較晚。同濟(jì)大學(xué)薛偉辰等[3]研制出新型預(yù)制混凝土無機(jī)保溫夾心墻體，采用FRP連接件，具有良好的防火性能及節(jié)能效果。此后，申亞楠[4]研制了一種新型預(yù)制夾心保溫墻板，采用FRP連接件代替鋼筋桁架，并進(jìn)行熱工模擬，得到最終模擬值為0.404W/（m2·K）。1.2預(yù)制外墻內(nèi)保溫外墻內(nèi)保溫體系是一種傳統(tǒng)的保溫方式?，F(xiàn)階段內(nèi)保溫材料主要分三種：保溫板材、現(xiàn)場噴涂發(fā)泡材料和保溫砂漿。保溫砂漿熱工性能良好、防火阻燃性好、強(qiáng)度高，并且在熱橋處理上簡單方便，是房屋節(jié)能改造優(yōu)異的選擇。然而在施工過程中，由于保溫砂漿質(zhì)量的參差不齊，操作不規(guī)范，導(dǎo)致節(jié)能效果不夠理想。余以明[5]在普通?；⒅楸厣皾{的基礎(chǔ)上加入18%～20%的石灰對其進(jìn)行改性研究，并制作了水泥鈣基?；⒅楸厣皾{復(fù)合板。毛曉紅[6]研究了膠凝材料及骨料對保溫砂漿性能的影響，確定了原材料的種類和最佳摻量?，F(xiàn)場發(fā)泡保溫材料具有保溫性能優(yōu)異、防水性能好、施工速度快等優(yōu)點(diǎn)，整體性好，減少了維修工作量。傳統(tǒng)的發(fā)泡材料，雖然保溫性能好，但易燃，并且燃燒后會產(chǎn)生有毒氣體。余文俊[7]利用甲醛和苯酚合成低溫發(fā)泡用酚醛樹脂，制備出了用于常溫發(fā)泡來制備酚醛泡沫的酚醛樹脂，大大降低施工難度。保溫板是應(yīng)用最為廣泛的保溫材料之一。常見的保溫板有XPS板、EPS板和PU板。保溫板防潮、防水性能優(yōu)異。朱原[8]采用以可膨脹石墨為主，難燃有機(jī)樹脂和P-N系阻燃劑協(xié)同阻燃的復(fù)合阻燃劑，通過特殊工藝經(jīng)發(fā)泡成型制成新型阻燃聚苯乙烯泡沫保溫板。外墻內(nèi)保溫做法簡單、造價較低、耐久性較好、施工便捷，但局部溫差過大時容易產(chǎn)生結(jié)露現(xiàn)象。預(yù)制外墻內(nèi)保溫通過在梁、柱等部位填塞防火保溫材料，以填補(bǔ)預(yù)制外掛板與主體結(jié)構(gòu)之間的縫隙，確保了內(nèi)保溫層的連續(xù)性，有效解決了外墻內(nèi)保溫體系在梁、板、柱、洞口等部位容易產(chǎn)生熱橋的問題，如圖2所示。預(yù)制外掛板可采用反打工藝實(shí)現(xiàn)外墻裝飾的耐久性。圖2預(yù)制外墻內(nèi)保溫節(jié)點(diǎn)預(yù)制外墻內(nèi)保溫技術(shù)可廣泛應(yīng)用于混凝土框架結(jié)構(gòu)或鋼結(jié)構(gòu)的建筑外圍護(hù)結(jié)構(gòu)中。1.3屋面及樓面保溫裝配式建筑屋面構(gòu)造形式豐富，且需科學(xué)設(shè)置保溫層和防水層。屋面板可采用夾心保溫構(gòu)造，但保溫層厚度和預(yù)制外墻夾心保溫有所不同，并且屋面施工完成后需要鋪設(shè)防水層。表1是常見保溫材料熱工性能的對比。表1常見保溫材料的性能此外，疊合樓板體系可與加氣混凝土結(jié)合，提升樓板的保溫隔熱、防火隔音性能，疊合樓板及屋面在施工時減少單獨(dú)設(shè)置保溫層這一工序，因此，裝配式建筑疊合體系同加氣混凝土相結(jié)合將會是重要的優(yōu)化方案。2、GRC在建筑外圍護(hù)體系中的應(yīng)用

GRC是以耐堿玻璃纖維作為增強(qiáng)材料，以水泥砂漿作為膠結(jié)材料并加入適量集料組成的新型無機(jī)復(fù)合材料。具有保溫隔熱、防水、隔音、安裝清洗方便的特點(diǎn)，其物理性能見表2。表2GRC的物理性能GRC在建筑幕墻中應(yīng)用良好，張鳳軍等[9]將GRC圍護(hù)體系在南京青奧會議中心外圍護(hù)體系中進(jìn)行了應(yīng)用，利用GRC高強(qiáng)、高防水特性與維護(hù)結(jié)構(gòu)體系安裝設(shè)計相結(jié)合，提高了建筑的節(jié)點(diǎn)防水、外圍護(hù)的節(jié)能性和耐久性。目前，在低碳節(jié)能政策的指引下，GRC可與其他高性能節(jié)能材料復(fù)合，形成更高品質(zhì)和附加值的產(chǎn)品。陳偉[10]研究了15%、12%、10%三種不同冷橋比例的傳熱系數(shù)對GRC外圍護(hù)結(jié)構(gòu)保溫性能的影響，結(jié)果表明冷橋比例相同時，傳熱系數(shù)隨著保溫層厚度減小而增大；保溫層厚度相同時，傳熱系數(shù)隨著冷橋比例的增大而增加。GRC裝飾一體板實(shí)現(xiàn)了裝飾與節(jié)能一體化，縮短了施工周期，減少了現(xiàn)場濕作業(yè)，是實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的必然趨勢。3、工程應(yīng)用

上海寶業(yè)中心（如圖3所示）是上海虹橋新中心商務(wù)區(qū)二期開發(fā)的一部分，東至申貴路，南至蘭虹路，西至申長路，總建筑面積約26672.11m2，地上計容建筑面積13008m2。

圖3上海寶業(yè)中心項(xiàng)目外墻由GRC+PC外圍護(hù)與幕墻組成，內(nèi)圈為玻璃幕墻，外圈由GRC+PC單元板塊組成，共854塊單元塊，最小尺寸為1880mm×1450mm，最大尺寸為2500mm×4350mm，共405個外形尺寸，每種尺寸的內(nèi)傾角造型不同，固定玻璃窗尺寸不同，形成有序變化的波浪。GRC+PC單元幕墻板物理性能見表3。表3

GRC+PC單元板物理性能GRC+PC外圍護(hù)單元系統(tǒng)由以下部分組成：GRC+PC單元外殼、窗、背負(fù)鋼架、一次防水系統(tǒng)、二次防水保溫及防火體系、三維調(diào)節(jié)連接組合等組成，窗與GRC面板接縫處通過斷橋鋁型材進(jìn)行封閉，消除冷熱橋的影響；防火巖棉與主體結(jié)構(gòu)之間填充保溫板，達(dá)到保溫隔熱的效果。節(jié)點(diǎn)詳圖如圖4所示。圖4GRC+PC外圍護(hù)單元式幕墻系統(tǒng)橫剖圖GRC面層主要組成材料為：泰國白水泥，鐵質(zhì)顏料，石英硅砂，丙烯酸聚合物，細(xì)短玻璃纖維及CanbuildU801+T701材料；背層主要用料為：波特蘭水泥，硬質(zhì)硅砂，丙烯酸聚合物，長玻璃纖維及CanbuildU801材料。使用該類材料，達(dá)到了美觀、抗?jié)B、防凍、高強(qiáng)耐久的效果。項(xiàng)目融入了多項(xiàng)節(jié)能與先進(jìn)建造技術(shù)，綜合了裝配式建筑施工進(jìn)度快及現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)整體性好的優(yōu)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了良好的節(jié)能性和耐久性。

結(jié)論

隨著國家政策的相繼出臺，裝配式建筑逐漸推廣開來，新型節(jié)能材料和節(jié)能技術(shù)的研發(fā)和使用