談水工實驗類建筑材料選用要點

高陽

（中船第九設計研究院工程有限公司，上海 200082）

1 引言

水工實驗類建筑是用于海洋、海岸、船舶及航道工程等水利工程實驗項目的一種建筑類型。該類型建筑通常由模型試驗大廳和配套輔助用房2 部分組成。模型試驗大廳為水工實驗類建筑中的主要功能，具有大跨度空間結構廠房的空間特性、研發實驗類建筑的功能特性和對室內環境有一定要求的環境特性。配套輔助用房主要為研發性質的辦公用房，與普通辦公用房的區別在于，其樓層位置、房間位置需根據水工工藝流程排布。基于水工實驗類建筑的上述特性，筆者從建筑設計角度出發，淺談模型試驗大廳和配套輔助用房在墻體、地面裝飾和屋面材料上的選用要點。

2 墻體材料選用要點

從建筑構造角度看，墻體材料由基層墻體和面層材料組成，根據室內環境需要，還會增加保溫、防水、隔汽等建筑材料。針對模型試驗大廳和配套輔助用房材料選用要點，筆者在本要點中談談基層墻體、保溫材料和面層裝飾材料的選用要點。

2.1 模型試驗大廳墻體材料選用要點

基于模型試驗大廳的功能需要，內部空間通常不設置隔墻，為單層大跨度空間結構的研發實驗用廠房，因此，在模型試驗大廳墻體材料選用要點中所提及墻體材料均指外墻材料。

外墻基層墻體多數采用混凝土小型空心砌塊，少數采用蒸壓加氣混凝土砌塊作為墻體基層材料。從水工實驗類建筑的室內環境特性角度看，具有內部濕度大的環境特性；從水工工藝角度看，須考慮模型試驗大廳內部模型及其他輔助試驗器材的貨物流線。綜上2 點，優先選用混凝土小型空心砌塊作為墻體基層材料，其防水、防潮、防撞性能均優于蒸壓加氣混凝土砌塊，只有對防火和保溫性能上有更高要求的水工實驗類建筑才會采用蒸壓加氣混凝土砌塊。所以，在模型試驗大廳外墻基層墻體材料選用中，混凝土小型空心砌塊為優選墻體基層材料。

外墻保溫材料以巖棉為主。模型試驗大廳部分通常對于室內溫度和濕度有一定要求，在外墻構造中須增設保溫層，位于墻體基層外側。從建筑構造角度看，外墻基層墻體和裝飾面層通過鋼龍骨或檁條進行連接，選用棉類保溫比選用有塊材類、砂漿類、液體發泡類等保溫材料更適合，而棉類保溫材料以巖棉或離心玻璃棉卷氈為主，綜合導熱系數、耐高溫程度來看和施工便利性來看，巖棉更適合于玻璃棉，所以，模型大廳外墻保溫材料多選用巖棉。

外墻內表面裝飾材料以防霉涂料為主，外表面裝飾材料常用鋁板幕墻或鋁鎂錳合金板較多，少數情況采用彩色壓型鋼板。由于實驗模型大廳地面通常以線型、環形或大面積水體為主，濕度較大，內墻面層裝飾材料常選用防霉涂料，以免潮濕過大時導致內墻面開裂或脫皮。在外墻外表面裝飾材料選用上，受造價因素影響較大，資金充足可選用鋁板幕墻或鋁鎂錳合金板作為裝飾材料，資金情況不充足情況下則選用彩色壓型鋼板金屬材料。而水工實驗類建筑作為研發類建筑，一般通過撥款方式來籌集資金，具有一定的資金保障，選用鋁板幕墻或鋁鎂錳合金板作為外墻裝飾材料的情況下較多，少數情況會采用彩色壓型鋼板作為外墻外表面裝飾材料。此外，一些科研類單位對立面造型有美觀要求，而鋁板幕墻和鋁鎂錳合金板在空間形體及表面樣式種類上均多于彩色壓型鋼板的樣式種類，表面質感及美觀度也優于彩色壓型鋼板，因此，選用鋁板幕墻或鋁鎂錳合金板作為外墻面層裝飾材料較多。

綜上，模型大廳外墻內側裝飾材料以防霉涂料為主，外側選用鋁板幕墻或鋁鎂錳合金板較多，少數情況下選用彩色壓型鋼板作為外墻外表面裝飾材料。

2.2 配套輔助用房墻體材料選用要點

配套輔助用房為研發辦公區域，滿足模型運行控制、儀器存放及檢修、模型測量、采樣分析等研發用房，每個房間有獨立的使用功能，用過墻體進行物理分隔，所以，配套輔助用房不僅有外墻材料，還有起分隔作用的內墻材料。

內墻材料由墻體基層材料和面層裝飾材料組成，墻體基層材料通常與主要試驗功能用房墻體材料相同，面層裝飾材料與辦公類建筑內墻面層裝飾材料相同。配套輔助用房在水工實驗類建筑中占比小，出于采購和標準化設計，配套輔助用房在內墻基層材料選用上與模型試驗大廳相同，除非有結構荷載或防火等特別要求的情況下，才選用蒸壓加氣混凝土砌塊作為墻體基層材料。配套輔助用房內墻面層裝飾材料與辦公類建筑基本相同，做法常規，不再贅述。

外墻基層墻體材料、保溫材料及飾面材料與模型試驗大廳外墻基本相同。上文中提到，配套輔助在水工實驗類建筑中占比較少，除了外墻基層墻體材料與模型試驗大廳基本相同之外，保溫材料及裝飾材料也通常保持一致。需要說明的是，出于立面造型設計需要，如虛實變化、體塊關系表達等因素，輔助用房的外墻外表面裝飾材料會有所變化，但其面層裝飾材料種類與辦公類建筑外墻外表面基本相同，不會超出辦公類建筑外墻外表面裝飾材料的種類范疇。

3 地面裝飾材料選用要點

地面裝飾材料種類很多，常規分為塊材或卷氈鋪貼類、環氧滾涂類、自流平饅涂類、架空地板鋪設類、混凝土澆筑類及砂漿抹平類，不同類型建筑選用地面裝飾材料也不同。

3.1 模型試驗大廳地面裝飾材料選用要點

地面裝飾材料通常使用混凝土密封固化劑或自流平環氧砂漿。模型試驗大廳有內部貨物流線，如模型運輸等，地面裝飾材料常選用抗壓、耐磨且大面積施工便捷的材料，常規選用澆筑類地面裝飾材料中的混凝土密封固化劑地面裝飾超材料，但這種材料的裝飾性和防滑程度不如饅涂類中的自流平環氧砂漿地面裝飾材料。除此之外，房間內濕度較大時，自流平環氧砂漿比混凝土密封固化劑防滑效果好。需要說明的是，混凝土密封固化劑燃燒性能等級為A 級，自流平環氧砂漿燃燒性能等級為B2 級，根據GB 50222—2017《建筑內部裝修設計防火規范》規定，水工實驗類建筑生產火災危險性定性為高層丙類或更高級別時，不可采用自流平環氧砂漿地面裝飾材料，但常規水工實驗類建筑生產火災危險性定性為多層丁、戊類廠房，少部分定性為高層丁、戊類廠房。

綜上，地面有防滑或裝飾要求的情況下，可選用自流平環氧砂漿地面裝飾材料，除此之外，均可采用混凝土密封固化劑作為模型試驗大廳地面裝飾材料。

3.2 配套輔助用房地面裝飾材料選用要點

配套輔助用房與辦公類建筑地面裝飾材料基本相同，對地面有特殊功能性要求情況極少。配套輔助用房作為模型試驗的輔助功能用房，整體建筑面積占比小，由若干個研發功能房間組成，它不像一個完整的研發類建筑，如醫藥研發類建筑，房間多，對地面有特殊功能要求，如潔凈、架空、抬高或保溫等功能性要求，進而地面裝飾材料選用也要具有不同的性能。

4 屋面材料選用要點

模型試驗大廳屋面跨度大，基本采用結構找坡，根據防水材料性能不同，常規采用雙層壓型鋼板復合保溫隔熱屋面或壓型鋼板復合保溫卷材防水屋面2 種形式。形式不同，屋面材料選用要點也不同。需要說明的是，混凝土排架結構形式的屋面已越來越少，這里不再贅述。

4.1 模型試驗大廳屋面材料選用要點

雙層壓型鋼板復合保溫隔熱屋面形式在大跨度空間結構中常見，造價、防水性能適中，隔聲效果偏差，一般模型試驗大廳屋均可采用這種防水方式。值得注意的是，模型試驗大廳并非普通的大跨度鋼結構建筑，對溫度、濕度等室內環境有一定要求，不僅在材料選用上有所考量，還要在構造設計上嚴謹。本文分享筆者在雙層壓型鋼板復合保溫隔熱屋面的選用材料和構造做法，供同行設計師參考和使用（構造層次由上到下）：

1）鍍鋁鋅360°直立鎖邊彩色壓型鋼板0.60mm 厚（鍍鋁鋅量 165g/m2）；

2）反射型紡粘聚乙烯防水透氣膜0.18mm 厚，面密度≥64g/m2，拉伸強度：縱向≥260N/50mm，橫向≥270N/50mm；

3）離心玻璃保溫棉氈（厚度、干密度及導熱系數根據節能計算后確定），紙基金屬化聚丙烯塑料貼面0.2mm 厚；

4）聚烯烴涂層紡粘聚丙烯膜0.25mm 厚，面密度≥108g/m2，拉伸強度：縱向≥150N/50mm，橫向≥110N/50mm；

5）鍍鋁鋅壓型鋼板0.5mm 厚（鍍鋁鋅量100g/m2）；

6）隔熱墊片（僅用于檁條外面）；

7）鍍鋁鋅鋼檁條（鍍鋁鋅量275g/m2）。

壓型鋼板復合保溫卷材防水屋面形式在大跨度空間結構中也是比較常見的1 種屋面類型，防水和隔聲性能均優于雙層壓型鋼板復合保溫隔熱屋面，不過，單位造價要高于雙層壓型鋼板復合保溫隔熱屋面，對保溫隔熱或隔聲有較高要求的模型試驗大廳可采用這種屋面形式。壓型鋼板復合保溫卷材防水屋面構造層次和做法較為普遍，不再贅述。需要注意的是，在屋面防水材料選用上，建議選用TPO 防水卷材，而后選用PVC 防水卷材，原因在于PVC 防水卷材中含有氯元素，屬于有毒有害氣體，在熱風焊接防水卷材時有一定量的揮發，對環境保護和職業健康有輕微危害。

4.2 配套輔助用房屋面材料選用要點

配套輔助用房位于模型大廳內部或外部。配套輔助用房位于內部，屋面材料使用地面砂漿找平、抹光即可；配套輔助用房位于外部，則屋面材料與辦公類建筑屋面材料基本相同，即屋面保溫材料為阻燃型擠塑聚苯板或泡沫玻璃板，防水材料為SBS 或APP 改性瀝青防水卷材。

5 結語

水工實驗類建筑為水利工程實驗項目提供探索的依據，而恰當地選用建筑材料又為其功能的實現提供支撐和保障。希望本文為同行設計師提供一定技術參考和依據，對我國船舶與海洋工程技術發展盡綿薄之力。