預(yù)制混凝土夾心保溫外墻板性價(jià)比分析

鄭東華 Rk Pradhan

(長沙遠(yuǎn)大住工海外建設(shè)有限公司，湖南 長沙 410000)

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預(yù)制混凝土夾心保溫外墻板性價(jià)比分析

鄭東華 Rk Pradhan

(長沙遠(yuǎn)大住工海外建設(shè)有限公司，湖南 長沙 410000)

介紹了預(yù)制混凝土夾心保溫外墻板的制作工藝，從性能和造價(jià)兩方面，對預(yù)制混凝土夾心保溫外墻板與傳統(tǒng)砌筑墻體進(jìn)行了對比，從而體現(xiàn)出預(yù)制混凝土夾心保溫外墻板具有良好的社會經(jīng)濟(jì)效益。

預(yù)制混凝土，夾心保溫墻板，砌筑墻體，性價(jià)比

預(yù)制混凝土夾心保溫外墻板(又稱三明治墻板)，是圍護(hù)、保溫、隔音、防火、防水、裝飾等功能為一體的重要裝配式預(yù)制構(gòu)件，通過局部現(xiàn)澆或采用鋼筋套筒連接等有效的連接方式，而成為工業(yè)化住宅的外墻體。把保溫材料夾在兩層不可燃燒的建筑材料之間，形成三明治墻板，就可以有效解決外墻保溫及保溫材料抗老化問題，不但價(jià)格便宜，安裝效率高，且可以使保溫材料與建筑同壽命。經(jīng)過40多年的不斷進(jìn)化，目前預(yù)制混凝土的三明治墻板技術(shù)逐漸成熟，隨著混凝土預(yù)制建筑成為主流建筑工業(yè)化的發(fā)展，以及國內(nèi)建筑對外墻保溫節(jié)能的要求不斷提高，三明治墻板技術(shù)在國內(nèi)工程的應(yīng)用數(shù)量不斷上升，有必要對三明治墻板的真實(shí)性價(jià)比深入分析，使得三明治墻板可以在建筑行業(yè)中獲得更加有力的推廣。

1 三明治墻板的制作工藝

根據(jù)DG/T J008—2158—2015,J13019—2015預(yù)制混凝土夾心保溫外墻板應(yīng)用技術(shù)規(guī)程的定義：由內(nèi)、外葉混凝土墻板、夾心保溫層和連接件組成的預(yù)制混凝土外墻板，簡稱預(yù)制夾心外墻板。

以在平臺模上制作三明治墻板(見圖1，圖2)為例：

需要先制作外葉鋼筋混凝土墻板，然后設(shè)置夾心保溫層，最后澆筑內(nèi)葉鋼筋混凝土墻板成型(見圖3～圖5)。

在進(jìn)行三明治墻板設(shè)計(jì)時(shí)需要考慮：由于三層材料之間沒有相容性，必須使用拉結(jié)件穿透保溫層并錨入兩層混凝土之中，才能使三層不同材料可靠地連結(jié)在一起，在受力荷載作用下整體受力協(xié)調(diào)變形，同時(shí)又滿足節(jié)能保溫的要求，還能使保溫材料避免出現(xiàn)老化問題。

三明治墻板的拉結(jié)件經(jīng)過幾代的發(fā)展，從金屬拉結(jié)件、非金屬拉結(jié)件發(fā)展到目前的高強(qiáng)復(fù)核材料拉結(jié)件。最初采用單片的鋼筋焊架作為拉結(jié)件，具有一定的導(dǎo)熱性，又形成冷熱橋而造成熱損失，進(jìn)而改用不銹鋼制作的拉結(jié)件，其導(dǎo)熱系數(shù)遠(yuǎn)低于普通碳鋼，減少了拉結(jié)件的熱損失，同時(shí)提高了拉結(jié)件的耐久性。為了更有效地減少拉結(jié)件產(chǎn)生的熱損失，又升級為用非金屬材料來制作拉結(jié)件，如高強(qiáng)尼龍、高強(qiáng)塑料等，但這類拉結(jié)件一般存在易老化和塑性疲勞的問題，甚至出現(xiàn)過嚴(yán)重的質(zhì)量安全問題，已經(jīng)逐漸被市場淘汰。隨著高強(qiáng)復(fù)合材料技術(shù)開始興起，如GFRP(玻璃纖維復(fù)合)、BFRP(玄武巖纖維復(fù)合)、CFRP(碳纖維復(fù)合)等材料，由于復(fù)合材料強(qiáng)度高、導(dǎo)熱系數(shù)低、彈性和韌性好，目前被認(rèn)為是制造保溫拉結(jié)件的理想材料。《預(yù)制混凝土夾心保溫外墻板應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》認(rèn)可的連結(jié)件是FRP和不銹鋼連結(jié)件，當(dāng)有可靠依據(jù)時(shí)也可以采用其他類型連結(jié)件(見圖6，圖7)。

2 三明治外墻板與傳統(tǒng)材料墻體的性能對比

三明治墻板的混凝土等級一般不低于C30，與建筑物主體結(jié)構(gòu)現(xiàn)澆連接部分的混凝土強(qiáng)度等級不低于預(yù)制部分設(shè)計(jì)混凝土強(qiáng)度等級。鋼筋的選用及性能指標(biāo)和要求應(yīng)符合現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)GB 50010混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范的規(guī)定。夾心保溫層材料可采用有機(jī)類保溫板和無機(jī)類保溫板，有機(jī)類保溫板燃燒性能不低于B1級，無機(jī)類保溫板燃燒性能不應(yīng)低于A級。三明治墻板是集墻體制造、鋁合金窗口安裝、墻體節(jié)能保溫、管線預(yù)埋、外圍防護(hù)和外墻裝飾等多道工藝于一體的復(fù)合型綜合性技術(shù)墻體，與傳統(tǒng)墻體比較，具有得天獨(dú)厚的性能優(yōu)勢。

2.1 三明治外墻板與傳統(tǒng)砌筑墻體的性能對比

傳統(tǒng)砌筑墻體全部采用人工濕作業(yè)砌筑而成，主要起外墻圍護(hù)、隔音和防火等作用，由于人工操作水平的差異和質(zhì)量不穩(wěn)定等因素的影響，容易出現(xiàn)錯縫、透光、漏風(fēng)、滲水等質(zhì)量缺陷，為滿足保溫要求，需要在砌筑墻體的內(nèi)側(cè)或外側(cè)另外施作保溫層。尤其是墻體外側(cè)，由于是高空作業(yè)，往往施工質(zhì)量控制難度較大，很難做到質(zhì)量可靠均衡。

相比之下，三明治外墻板具有以下性能優(yōu)勢：1)墻身為工廠預(yù)制混凝土構(gòu)件內(nèi)部配置鋼筋桁架，強(qiáng)度等級不低于C30，成型規(guī)整，質(zhì)量穩(wěn)定，精準(zhǔn)度高，平整度好，墻身無砌筑墻體通縫等缺陷，尺寸精度可控制在±2 mm以內(nèi)；2)內(nèi)葉墻、保溫層及外葉墻通過可靠的連結(jié)件一次成型，無需另做外墻保溫，保溫層采用50 mm耐火等級B1級的擠塑板，外飾面層采用60 mm厚鋼筋混凝土包裹，墻板整體防火性能可達(dá)到A級防火性能效果好，墻身保溫層和結(jié)構(gòu)同壽命安全可靠，兼具保溫和防火功能于一身；3)墻身平整度好，基本無需采用抹灰找平來封閉砌筑縫隙以及頂磚塞砌，預(yù)埋線盒、線管均在工廠預(yù)制于墻體中，無需現(xiàn)場開槽和修補(bǔ)，無工藝時(shí)間等待要求，施工周期大幅縮短，三明治外墻板采用焊接鋼絲網(wǎng)片整體成型工藝質(zhì)量高度可控，抗彎抗裂性能優(yōu)異且無外墻開裂和脫落風(fēng)險(xiǎn)；4)預(yù)制夾心外墻板現(xiàn)場只需拼裝、連接即可，吊裝過程中設(shè)置有效的臨時(shí)防護(hù)工裝可實(shí)現(xiàn)無外架施工，高效省時(shí)省力又節(jié)材；5)預(yù)留鋁合金窗洞在工廠定型制作完成，成型精度高質(zhì)量好，省去現(xiàn)場砌筑留設(shè)洞口工藝，且無需二次修補(bǔ)洞口，鋁合金門窗工程可以嚴(yán)格按圖紙?zhí)崆跋聠闻女a(chǎn)，適當(dāng)考慮穿插施工可以大幅縮短鋁合金門窗工程施工周期，且安裝完成后的防水性能優(yōu)越，大幅降低客戶的門窗漏水維權(quán)風(fēng)險(xiǎn)。

2.2 三明治外墻板與傳統(tǒng)保溫材料的性能對比

傳統(tǒng)的墻體保溫是額外在已完成的墻體內(nèi)側(cè)或外側(cè)施作保溫層以達(dá)到墻體節(jié)能保溫性能要求的。常用的外墻保溫材料按材質(zhì)分為有機(jī)、無機(jī)和復(fù)合材料三類，按材料形態(tài)分為漿體和板材兩類，常見的有膨脹珍珠巖、玻化微珠、聚苯顆粒等。漿體保溫材料多數(shù)為松散性材料、價(jià)格較貴，存在受潮后保溫性能下降等缺陷，而且易燃或者可燃，火災(zāi)隱患較大。目前在長沙已被淘汰，詳見CSCR—2014—06012長沙市住房和城鄉(xiāng)建設(shè)委員會關(guān)于民用建筑保溫工程禁止使用建筑保溫漿體材料的通知。常用的板材保溫材料為聚苯板、EPS(模塑聚苯板)、XPS(擠塑聚苯板)、巖棉板等，其具有保溫隔熱性能好、整體性好、不易吸水、價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)，但同時(shí)具有可燃、易老化等缺點(diǎn)，直接應(yīng)用于墻體外皮容易老化，不能與建筑同壽命，由于安裝方式的問題使用期間容易發(fā)生外墻面脫落，現(xiàn)有的有機(jī)保溫材料的設(shè)計(jì)壽命通常為20年～25年，而建筑的設(shè)計(jì)壽命通常可達(dá)50年～100年，建筑壽命期限內(nèi)需要多次翻修，工程量大，翻修成本高。

與傳統(tǒng)保溫材料相比，三明治外墻板具有以下特點(diǎn)：

1)三明治外墻板保溫層能在結(jié)構(gòu)接縫密封混凝土的保護(hù)下同時(shí)承受高低溫度變化、陽光照射、凍融、酸堿雨水腐蝕、外力摩擦穿刺等各類條件交互作用下，仍能保持保溫層與結(jié)構(gòu)同壽命。2)保溫層與結(jié)構(gòu)層在工廠預(yù)制完成，在平臺模制作過程中，質(zhì)量可控性遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于高空豎向采用人工施作，且保溫層夾在內(nèi)外葉混凝土墻板之間不會發(fā)生受熱不均而起殼開裂，永不脫落。3)以60 mm+50 mm+50 mm三明治外墻板的耐火極限檢測結(jié)果顯示，三明治外墻板的耐火極限超3 h，且當(dāng)火災(zāi)發(fā)生時(shí)，夾心保溫層處于厭氧燃燒狀態(tài)，每層墻板有防火隔離帶，燃燒不蔓延。4)采用熱工性能、力學(xué)性能、耐久性能優(yōu)異的非金屬復(fù)合纖維筋連結(jié)內(nèi)外葉鋼筋混凝土墻板，中間采用保溫性能優(yōu)異的閉孔保溫材料。墻體整體熱工性能指標(biāo)優(yōu)異，是全斷橋夾心保溫墻體，不會產(chǎn)生熱橋問題。5)室外氣候變化引起墻體較大溫差時(shí)，主要發(fā)生在墻體夾心保溫層內(nèi)，由于混凝土的熱惰性，內(nèi)層混凝土成為一個(gè)蓄能體，中間的保溫層成為一個(gè)熱的絕緣層，延緩熱量通過墻板在內(nèi)外層之間的傳遞，從而使得室內(nèi)溫度變化較為緩慢，熱應(yīng)力減小，墻體溫度應(yīng)力產(chǎn)生的裂縫減少，避免雨、雪、凍融、干濕循環(huán)造成的主體結(jié)構(gòu)破壞，故不易產(chǎn)生結(jié)露現(xiàn)象。6)根據(jù)穩(wěn)態(tài)傳濕理論進(jìn)行冷凝分析，采用閉孔的不透氣保溫材料作為三明治外墻體保溫層，由于內(nèi)側(cè)的實(shí)體熱容量大，當(dāng)室內(nèi)受到不穩(wěn)定的熱作用，內(nèi)葉墻體和中間的保溫層能夠吸收或釋放部分能量，非常有利于室溫保持穩(wěn)定，因此三明治外墻板內(nèi)部不會發(fā)生冷凝現(xiàn)象。

根據(jù)對160 mm(60 mm+50 mm+50 mm)，200 mm(60 mm+60 mm+80 mm)，320 mm(60 mm+80 mm+180 mm)三種不同厚度的三明治外墻板進(jìn)行實(shí)體墻體保溫性能檢測，經(jīng)檢測，墻體傳導(dǎo)熱系數(shù)分別為K=0.534 W/(m2·K)，K=0.486 W/(m2·K)，K=0.368 W/(m2·K)。

2.3 三明治外墻板其他性能特點(diǎn)

1)墻體外飾面采用帶色彩外墻漆或瓷磚反打工藝的，由于外飾面已經(jīng)在工廠一次成型，無需采用外腳手架進(jìn)行外飾面處理，工廠內(nèi)平臺模制作質(zhì)量高度可靠，外飾面成型質(zhì)量遠(yuǎn)勝于現(xiàn)場采用外架人工操作水平，施工周期大幅縮短，且無高空施工作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)，施工安全文明形象大幅提高；外墻有造型要求的項(xiàng)目還可安裝GRC線條或直接將外飾面做成凹凸、條紋或各種花紋樣式，使外飾面造型更加豐富多樣。

2)對于預(yù)制夾心外墻板有政策支持的地區(qū)，由于外墻板不計(jì)入容積率，預(yù)制夾心外墻板最薄可以做到160 mm，而傳統(tǒng)砌筑外墻含抹灰層最薄為240 mm，相比之下沿著外墻長度范圍內(nèi)可以增加小業(yè)主的戶內(nèi)凈使用面積80 mm/m，而無剪力墻位置的外墻，最大可以向外平移200 mm,小業(yè)主實(shí)際獲得的戶內(nèi)凈使用面積增加160 mm/m，實(shí)際得房率大幅度提高，非常有助于開發(fā)商的對外銷售，且不需額外繳納建設(shè)報(bào)建費(fèi)用及土地成本，效益相當(dāng)可觀。

3 結(jié)語

預(yù)制夾心保溫外墻板的產(chǎn)品質(zhì)量性能具有明顯優(yōu)越性，綜合造價(jià)與傳統(tǒng)砌筑保溫墻體相差不大，且綜合人工消耗約為傳統(tǒng)砌筑保溫墻體的1/3，可以大幅度縮短圍護(hù)墻體的施工周期，而且綠色環(huán)保節(jié)能節(jié)材，建筑綜合成本大為降低，社會經(jīng)濟(jì)效益明顯。

Cost performance analysis of precast concrete sandwich facade panels

Zheng Donghua Rk Pradhan

(ChangshaYuandaZhugongOverseasConstructionLimitedCompany,Changsha410000,China)

This paper introduced the production process of precast concrete sandwich insulation outer wallboard, from the performance and cost two aspects, compared the precast concrete sandwich insulation outer wallboard and traditional masonry walls, so as to reflect the precast concrete sandwich insulation outer wallboard had good social and economic benefits.

precast concrete, sandwich insulation wallboard, masonry wall, cost performance

1009-6825(2016)13-0199-02

2016-02-26

鄭東華(1980- )，男，碩士，工程師； Rk Pradhan(1984- )，男，尼瓦爾族，尼泊爾，碩士，助理工程師

TU201.5

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