夾心式保溫外掛墻系統設計及項目實踐*

莊天環，鄭建華，施 展，鄒瑜能，王珊珊

(浙江大東吳建筑科技有限公司，浙江 湖州 313000)

1 工程概況

裝配式混凝土外掛墻板結合材料性能特點，相比傳統墻板，具有生產效率高、施工速度快、輕質節能、綠色環保、成本低廉等優點，符合綠色建筑、建筑節能、環境保護的產業政策和社會發展需求[1]。本文以東升和府10號樓住宅項目為例，介紹夾心外掛墻板節能設計及防水技術要點。

東升和府10號樓項目位于浙江省湖州市湖東分區，為地下2層、地上17層的板式高層住宅，地上建筑面積1.1 萬m2。首層為入戶大堂及物業用房，層高5.9 m；2層及以上層為標準層，層高3m，屋面結構標高為53.800m。每個標準層由2個對稱單元組成，每個單元由140m2戶型+180m2戶型+2部電梯+1個樓梯間組成，平面長48.4m、寬12.4m。設計使用年限為50年，抗震設防烈度為6度，耐火等級為二級，屋面防水等級為Ⅰ級，屬于綠色二星設計。結構體系為部分包覆鋼-混組合框架-支撐體系，樓板為預制局部疊合板，屋面為鋼筋桁架疊合板，樓梯為預制PC樓梯，內墻為ALC條板+局部砌筑，外墻為外掛PC墻板+保溫巖棉+ALC條板體系，衛生間及廚房為集成系統產品，裝配率達94%。

2 夾心式保溫外掛墻系統特點

1)外保溫外墻系統 保溫材料位于建筑物外側，符合內隔外透(將蒸汽滲透阻力大的材料置于內側，密度小的保溫材料置于外墻)的熱工理論，能充分發揮保溫材料性能，可使用較薄的材料，達到較好節能效果。外保溫系統能避免因構造產生的熱橋，節約熱能，減少額外熱工損失，解決由于熱橋可能引起的外墻內表面潮濕、結露，甚至發霉、淌水現象。但耐久性差，易脫落、施工過程需外腳手架。

2)內保溫外墻系統 保溫層設置在外墻內側，技術不復雜、施工簡便易行、保溫材料強度要求較低、造價相對較低，但難以避免熱橋現象，在熱橋部位外墻內表面易結露、潮濕甚至發霉和淌水等。

3)夾心保溫外墻系統 保溫材料置于外墻與內頁板間，使保溫能連續鋪設，杜絕產生熱橋效應，無保溫層脫落風險，對季節和施工條件要求不高，但成本相對較高。

基于上述保溫系統特點，結合裝配式鋼結構建筑外掛墻板特點，該項目采用夾心保溫外墻體系，如圖1,2所示。

圖1 夾心保溫外墻體系

圖2 外掛PC墻板與主體結構連接

該項目夾心式保溫外掛墻系統由外掛PC墻板、中間保溫巖棉、內襯ALC條板組成，其中外掛PC墻板與部分包覆鋼-混組合柱、梁間有30mm間隙，間隙內填充30mm厚巖棉。安裝順序如下：部分包覆鋼-混組合柱、梁領先外墻板安裝層4～6層→安裝外掛PC墻板→安裝門窗→門窗完成后形成閉水，安裝保溫巖棉→驗收合格后安裝ALC條板。

夾心保溫外墻體系具有施工工序合理，提升整體安裝速度；巖棉在室內安裝；巖棉將柱、梁全包裹，杜絕熱橋；ALC條板形成保溫巖棉保護層，防火性能好等特點。

3 外掛PC墻板分板原則

外掛PC墻板分板是將完整的外墻拆分為工廠可生產的零部件，通過卡車等運輸工具把零部件運載到現場，以裝配建造進行拼裝、組合，形成滿足設計參數(包括不限于保溫、防水、抗風荷載、隔聲、平整度、防脫落、美觀、耐久性等)要求的整體外墻組合系統。墻板分板如圖3所示。外掛墻板劃分主要考慮如下因素。

圖3 外掛墻板分板示意

1)加工可行性 外掛墻板均需在工廠模臺進行加工，故需根據工廠模臺寬度考慮墻板尺寸，如墻板線模臺設計為4m×12m，考慮模具固定件的尺寸及養護窯尺寸后，墻板寬度應≤3.6m。

2)運輸可行性 根據《超限運輸車輛行駛公路管理規程》，規定總寬度超過2.55m的，屬于超限運輸，應辦理相關手續；同時，應提前確定運輸路線上收費站、橋梁及涵洞等寬度是否滿足運輸要求。

3)受力性能 考慮加工、安裝及使用階段的受力情況，門窗洞口墻板一般按四周封閉劃分，上下最窄邊寬400mm，左右最窄邊寬250mm。若出現倒U形墻板，在加工、運輸及安裝中應予以加固。

4)美觀性 墻板間的分縫為變形縫，如采用掛網覆蓋，后期易通高裂紋，故宜保留分縫。分縫時應考慮美觀整潔，宜上下對齊，邊縫盡量設置在非主立面處。

4 外墻保溫設計

本項目外墻系統由外掛墻板+巖棉+ALC條板組成，屬于夾心保溫外墻體系。根據GB/T 50378—2019《綠色建筑評價標準》，圍護結構熱工性能需要提高10%。DB 33/1015—2015《浙江省居住建筑節能設計標準》中對外圍護結構的要求指標為≤1.50W/(m2·K)，可得出外圍護傳熱系數≤1.36W/(m2·K)。各組成部分的熱工參數如表1所示。

表1 墻體各組成部分參數

根據GB 50176—2016《民用建筑熱工設計規范》，DB 33—1015—2015《浙江省居住建筑節能設計標準》，得到如下公式：

R0=R1+∑R+Re

(1)

K0=1/R0

(2)

式中：K0為 復合外導熱系數W/(m2·K)；R1為外墻內表面換熱阻(m2·K/W)，根據規范要求，取0.11m2·K/W；R0為復合外墻總熱阻(m2·K/W)；Re為外墻外表面換熱阻(m2·K/W)。根據規范要求，取0.04m2·K/W。經計算，傳熱系數為1.16W/(m2·K)，滿足≤1.36W/(m2·K)指標要求。

梁、柱等熱橋部位先用巖棉鋪貼，巖棉厚度滿足節能計算所要求的厚度時，再掛PC外墻板，從而避免因缺乏操作空間而無法進行保溫層施工的問題。熱橋部位保溫層做法如圖4所示。

圖4 熱橋部位保溫層做法

5 外墻防水設計

該項目外掛墻板防水設計遵循導水為主、防水為輔、防排結合的設防原則，主要體現在以下方面：①構造防水 引導水流從而防水；②材料防水 體現封堵防水的思路。

5.1 板縫防水設計

預制外墻板縫防水設計基本理念如表2所示。

表2 預制外墻接縫防水設計基本理念

基于水垂落和毛細管作用原理，板縫防水具有水平縫企口搭接和豎向縫減壓空腔結合導水管的構造措施。企口縫的構造可有效防止雨水流入，減壓空腔可杜絕毛細水吸入，且沿豎直縫方向每3層設置阻斷水下流的封堵，并設置1根PVC導水管，以便排出偶爾進入空腔的水。防水材料封堵采用室外側的耐候密封膠條與室內側的防水膠條。水平縫防水構造如圖5所示。豎直縫防水構造如圖6所示。外墻防水構造如圖7所示。

圖5 水平縫防水構造

圖6 豎直縫防水構造

圖7 外墻防水構造

5.2 門窗洞口處防水構造

該項目外窗為不預埋窗框的濕法安裝方式[5]，即PC預制外掛墻板加工制作后，運抵現場吊裝完成，粉刷前采用連接件將窗框固定到窗洞口上，再進行密封及后續處理。根據水的垂落性原理，通過滴水線條防水處理法，在門窗洞口上下邊分別設置出挑約50mm寬的窗楣和窗臺，窗楣、窗臺出挑處的下面通過在工廠一次預制成型的10mm×10mm滴水槽，在上面接水側設置呈向外找坡5%的斜面。封堵采用與填縫處一樣的耐候密封膠，將窗框與抹灰縫隙處封堵密實。窗臺防水節點構造如圖8所示。

圖8 窗臺防水節點構造

5.3 防水封堵密封膠

裝配式外掛墻板構造方式客觀上導致外墻出現很多拼接縫，因此縫的封堵成為裝配式建造方式需面對的全新問題。外掛墻板接縫處的密封材料，除應滿足抗剪切和伸縮變形等力學性能要求外，還應滿足防霉、防水、防火、耐候等性能要求[6]。

1)抗位移能力 外掛墻板因熱脹冷縮產生變形，要求填縫的密封膠需具備一定的抗位移能力及彈性性能。一般國內外掛墻板的接縫寬度≥15mm且宜≤35mm。密封材料的厚度≥8mm且不小于縫寬的一半[7]。

2)黏結性 為保證密封膠的防水密封效果，密封膠應具有足夠強的黏結力。通常做法為增強密封膠與混凝土界面間的黏結性能，可在密封膠施工前在混凝土界面涂抹界面劑。

3)耐候性 耐候性較差的密封膠會發生粉化、變硬或變脆等問題，如果建筑結構變形易因斷裂或拉裂發生滲水現象。因此，耐候性是密封膠使用壽命的評價標準之一。

4)耐污染性 在使用密封膠過程中應避免游離出各種污染墻體的雜質成分，以此避免破壞建筑外墻的美觀效果。常用防水密封膠性能對比如表3所示。

表3 常用的防水密封膠性能對比

通過比較可以得知，改性硅膠系列的密封膠比較適合裝配式外掛墻板填縫劑，該項目外墻填縫劑采用MS改性硅酮密封膠。

6 施工技術措施

當前階段裝配式建筑外掛墻板接縫處防水處理技術較復雜，施工時難度較大，應制定詳細的外掛墻板施工方案及措施。

6.1 外觀檢查

1)構件檢查 安裝前應檢查預制外掛墻板和ALC條板，不得崩邊或有裂紋，嚴禁不合格的構件上墻安裝。

2)接縫檢查 包括縫寬是否與設計要求一致，應核查平整度、垂直度等相關指標。

6.2 外掛墻板安裝及打膠操作要點

若局部有破損缺口，應先將墻板底部缺口修補完整。根據板的大小及質量選定合適的鋼梁、鋼絲繩、吊鉤，并按照要求將吊鉤安裝在吊釘上，安裝纜風繩把板吊至指定位置，先初擰下部固定點，復核標高、尺寸等，再初擰上部固定點，再次復核無誤后，先終擰下部固定點，再終擰上部固定點。板塊拼縫寬度約20mm，使用鏟刀及毛刷清理接縫內及接縫周圍的殘留物，保證基層表面平整、清潔。密封膠施工前，在接縫邊緣2mm左右兩側粘貼美紋紙膠帶，避免密封膠施工時不慎污染墻板表面。接著在縫內塞入PE棒作為背襯材料以控制施膠厚度，PE棒本身自有的膨脹性阻止水流，填塞時注意盡量避免使用銳器，以防戳破泡沫棒。縫內兩側涂刷界面劑，以保證密封膠與混凝土間的黏結性能。該工程接縫厚度為 20mm，施膠厚度為10mm。根據所需填縫寬度，將膠嘴沿45°方向切割至合適口徑以方便施工。密封膠施工時，將膠嘴探至接縫底部，并保持合適的擠壓速度，以保證施膠密實。當連接密封膠時，尾部修整成45°斜角，接縫處施膠完成后，對膠體進行刮平、壓實，特別于膠體邊緣處應注意涂抹充實，避免孔洞缺陷。美紋紙膠帶可在填壓刮平后撕除。

6.3 防水驗收

施工完成后，應按相關規范進行淋水試驗，檢驗接縫處防水效果。試驗過程中，注意檢查墻體內部是否存在漏點，若出現漏水則進行點位標記，分析漏水原因，并進行修補。修補漏點后，再次進行淋水試驗，若該次試驗未發現漏點，則外墻防水施工驗收合格。

7 結語

隨著國家戰略層面雙碳要求的提出，裝配式建筑因符合綠色環保、節能減排的理念要求，受到建設主管部門的大力推崇，發展迅速。裝配式建筑的特點是構件由工廠生產，現場拼接建造，各部件間存在接縫。外墻涉及拼接處的節能、防水設計及施工問題。外墻構造層為預制混凝土外墻板+巖棉+ALC條板的夾心式保溫外掛墻系統，以滿足節能需求。板塊間接縫處采用企口縫與耐候密封膠相結合的方式解決防水問題。通過東升和府10號樓住宅項目預制外掛墻板，驗證節點防水及保溫構造能夠達到預期設計要求。