現(xiàn)代超大型高層冷庫結構外保溫體系關鍵技術*

劉春輝，陳躍熙，胡 銳，程 憬

(1.中國華西企業(yè)股份有限公司，四川 成都 610081； 2.四川華西集團有限公司，四川 成都 610081)

1 工程概況

銀犁農(nóng)產(chǎn)品冷鏈物流中心項目二期冷庫工程為國內首座首次自主研發(fā)、獨立完成的采用大跨度預應力無梁樓蓋及結構外保溫隔汽技術的冷庫。其由2棟獨立冷庫組成，總建筑面積14.21萬m2，地上8層，總高44.5m。凍結物冷藏間設計溫度-23℃ ，超低溫庫-55℃。冷庫為板柱-剪力墻結構，樓板為預應力無梁樓蓋，采用后張法有粘結預應力結構。單層平面(見圖1)結構尺寸為98.2m×47.8m，軸(柱)網(wǎng)尺寸主要為10.08m×11.95m，活荷載標準值達25kN/m2，冷庫樓板厚300～340mm。

圖1 銀犁二期冷庫(冷藏間)平面布置

冷庫采用結構外保溫，由內至外做法(見圖2)為：剪力墻→220mm厚硬質聚氨酯現(xiàn)場發(fā)泡(導熱系數(shù)≤0.022W/(m·K))→防水隔汽層→水泥砂漿→外圍護結構。外圍護結構通過錨系梁使外保溫體系與主體結構可靠連接，同時形成無空腔復合保溫。

圖2 結構外保溫防潮隔汽系統(tǒng)

2 難點分析

1)由于對外保溫的隔汽層設計及性能尚無相關案例數(shù)據(jù)可依據(jù)，故隔汽層的選用材料和施工工藝是保證其保溫效果的關鍵。目前國內通常采用高分子橡膠瀝青防水涂料噴涂作為防水隔汽層，其局限性在于易老化，而該工程采用新型材料抗氧化鋁箔能使用更長久。抗氧化鋁箔作為隔汽層使用，其施工工藝國內外目前還無相關文獻介紹。

2)復合保溫材料之間的可施工性及黏結性能需驗證。

3)二次施工設計外保溫防水隔汽系統(tǒng)是保溫層保溫效果的保證。

4)為保證保溫效果，在其施工工藝上，應形成具有可操作性的質量驗收標準。目前保溫隔汽層施工還無可依據(jù)的系統(tǒng)的驗收標準。

3 大型預應力冷庫保溫與隔汽控制技術

3.1 采用柔性隔汽外保溫技術

考察材料之間的可施工性及粘接性能，對隔汽層材料的隔汽性能參數(shù)進行考察測試，考察不同隔汽層對保溫層保溫效果的影響，通過對上述測試結果的對比，對冷庫外保溫隔汽層的設計提出合理的解決方案。

1)考察材料之間的可施工性及粘接性能(見圖3)。制作50mm厚發(fā)泡聚氨酯保溫層板，之后采用多種防水材料與隔汽層復合使用，在試驗模擬保溫層上進行施工，考察材料的施工性能；另外，制樣材料送往相關檢測單位進行檢測。根據(jù)標準JG 149—2003《膨脹聚苯板薄抹灰外墻外保溫系統(tǒng)》，采用萬能試驗機法，測出各種材料復合后的拉伸黏結強度(單位為kPa)，通過可施工性和材料之間的粘接性能對材料進行初步篩選。

圖3 粘接性能樣本

2)隔汽性能測試(見圖4)。針對幾種不同的防水隔汽系統(tǒng)，對防水隔汽層進行單獨制樣，考察防水隔汽系統(tǒng)對水汽的阻隔效果。制樣材料送往相關檢驗單位進行檢測。根據(jù)GB/T 17146—2015《建筑材料及其制品水蒸氣透過性能試驗方法》，采用干濕杯法，測試復合防水隔汽系統(tǒng)整體的水蒸氣滲透系數(shù)，單位為ng/(m·s·Pa)，對整個防水隔汽層的隔汽性能進行篩選。

圖4 隔汽性能樣本

3)外保溫系統(tǒng)的保溫性能測試(見圖5～7)。用隔汽保溫板作為圍護結構制作成校準箱，參照冷風機測試標準在校準箱內部和外部布置測溫點。控制實驗室內溫度35℃，控制實驗室內相對濕度為80%～85%，控制箱體內溫度-25～-30℃，運行穩(wěn)定后用熱流計法測試圍護結構的漏熱率，計算出熱阻。持續(xù)運行30d，再次測試圍護結構的漏熱率，計算出熱阻。最后測試得到的熱阻計作測試隔汽保溫板的熱阻，先后2次測試得到的熱阻之差計作測試隔汽保溫板熱阻的變化量。測試監(jiān)測完成后，采用物理稱重法測試隔汽保溫板在高濕環(huán)境中的吸水率。

圖5 樣品構成

圖6 保溫性能樣本制作

圖7 保溫效果試驗

4)經(jīng)過試驗對比，采用非固化瀝青+抗氧化鋁箔+噴涂速凝瀝青形成柔性外隔汽層，保證了因外保溫材料在受室外氣候作用下保溫系統(tǒng)變形時，外隔汽層始終保持與外保溫系統(tǒng)可靠的密閉性和粘接性，增強了外保溫體系的耐候性；克服了長期困擾現(xiàn)有冷庫隔汽層因室外氣候變化，造成的隔汽層破壞與保溫層失效現(xiàn)象，從根本上解決了冷庫圍護結構受潮凍害難題(見圖8)。

圖8 抗氧化鋁膜

5)現(xiàn)場監(jiān)測(見圖9，10)。對現(xiàn)場進行長期監(jiān)測，監(jiān)測參數(shù)為壁面熱流密度、保溫層內外溫度。根據(jù)現(xiàn)場確定最不利墻面作為測試點。

圖9 監(jiān)測方案

對采用外保溫技術的冷庫庫房(銀犁一期同體量冷庫)用電量進行監(jiān)測，記錄每天冷庫運行的用電量，與內保溫冷庫運行耗電量進行對比。上述技術降低了冷庫的能耗，節(jié)能率達26.3%。

3.2 無冷熱橋高性能連續(xù)防潮隔汽

采用非固化瀝青+抗氧化鋁箔+噴涂速凝瀝青，形成高密封、連續(xù)、高附著的防潮隔汽膜層，避免了預應力混凝土鋼絞線連接而造成的冷橋影響，阻斷了剪力墻與保護墻錨系梁熱傳遞通道，有效防止了結露現(xiàn)象，減小了溫差造成的預應力筋的預應力損失，控制了樓板預應力張拉約束和混凝土早期收縮裂紋(見圖10)。

圖10 熱流密度曲線

為了解決隔汽層在錨系梁處難以保持完整連續(xù)性的問題，在已完成外圍護結構框架上反噴瀝青材料，接著反敷抗氧化鋁膜，再施工聚氨酯保溫層，形成連續(xù)隔汽保溫層，控制錨系梁柱與框架相交節(jié)點造成的隔汽層薄弱點，防止了保溫材料失效，保證了大型冷庫墻體保溫、隔汽系統(tǒng)的耐候性(見圖11)。

圖11 錨系梁處隔汽層節(jié)點大樣

3.3 構建冷庫超長空間隔汽層、保溫層連續(xù)不間斷

采用100m以上超長冷庫不設伸縮縫的預應力技術，突破了現(xiàn)有國家規(guī)范規(guī)定“冷間采用鋼筋混凝土結構時，伸縮縫的最大間距不宜大于50m”的相關規(guī)定，避免了因冷庫設伸縮縫造成的保溫層、隔汽層不連續(xù)而導致的冷庫圍護結構熱性能下降。

4 隔汽層施工及驗收

隔汽層設計根據(jù)試驗結果由內至外選用1.0mm厚速凝高彈橡膠瀝青涂料+鋁箔隔汽膜+涂刷高彈橡膠瀝青涂料。因速凝高彈橡膠瀝青涂料隔汽層設置在凍庫硬泡聚氨酯保溫層外側，主要為了阻隔水蒸氣由高溫一側向低溫一側遷移，避免在隔汽層結露、結冰，保證硬泡聚氨酯保溫層不被水蒸氣凍脹破壞，可延長保溫層壽命、耐久性，降低凍庫的能量消耗。

4.1 主要材料

4.1.1鋁箔隔汽膜

輕薄型節(jié)能隔汽材料，采用高反射性純鋁箔加優(yōu)質復合編織材料及防抗老化材料經(jīng)熱壓技術復合而成。冷庫項目在保溫層外側鋪裝該鋁箔隔汽膜，可有效隔絕水蒸氣，同時可有效隔絕熱輻射，增強外墻系統(tǒng)的保溫效果，從而達到節(jié)能效果。鋁箔隔汽膜技術特點為：水蒸氣透過率<0.2g/(m2·d)，熱輻射反射率>93%，拉伸強度縱、橫向分別為700，600N/50mm，延伸度縱、橫向均為20%，撕裂強度縱、橫向分別為320，300N，不透水。

4.1.2高彈橡膠瀝青涂料

高彈橡膠瀝青涂料為由超細懸浮微乳型改性乳化瀝青和合成高分子聚合物(A組分)與特種固化劑(B組分)通過專用噴涂設備快速混合反應形成的彈性涂層，其技術特點為：(110±2)℃，無流淌、滑動、滴落；不透水；-40℃無裂紋、斷裂；拉伸強度0.6MPa；斷裂伸長率1 000%；彈性恢復率90%；隔汽、防潮、防霉變性能良好；使用壽命在50年以上。

4.2 施工環(huán)境

施工環(huán)境相對濕度宜<80%，溫度宜為15～30℃，當施工現(xiàn)場溫度<10℃，隔汽層材料應采取保溫、加熱措施。

4.3 隔汽層施工工藝流程

噴涂速凝高彈橡膠瀝青涂料→隔汽層鋁箔鋪貼(見圖12)→噴涂高彈橡膠瀝青涂料。

圖12 粘貼隔汽層鋁箔

等隔汽層鋁箔封閉后，在鋁箔表面再噴涂1層速凝高彈橡膠瀝青涂料做進一步隔汽處理，保證橡膠瀝青涂料厚度>1mm，形成連續(xù)覆蓋的隔汽層。

4.4 隔汽層質量驗收

隔汽層噴涂完成后，施工單位進行自檢，自檢合格后申報監(jiān)理專業(yè)工程師組織驗收，對于驗收不合格的部位，按要求進行返工。每500m2分為1個檢驗批，不足500m2也應劃分1個檢驗批。重點檢查材料檢驗報告、進場材料復驗報告、材料出廠合格證，隔汽層的厚度、隔汽層的細部節(jié)點做法其中有1處不合格時，應在附近加倍取點復查，若仍有50%不合格，則必須進行返工處理。

目前保溫隔汽層施工還無可依據(jù)的系統(tǒng)的驗收標準。參照防水施工質量驗收標準，通過創(chuàng)新型QC課題“冷庫外保溫防水隔汽系統(tǒng)施工關鍵技術研究”，結合現(xiàn)場操作情況，形成具有可操作性的隔汽層質量驗收標準：①主控項目 隔汽材料必須符合合同要求和相關質量標準，有出廠合格證明并經(jīng)復檢合格；隔汽施工方法和細部節(jié)點做法應符合規(guī)范、規(guī)程和設計要求；對細部節(jié)點施工的完好性、嚴密性等項目進行外觀檢驗。②一般項目 基層應牢固、潔凈、平整，不得有空鼓、松動、起砂和脫皮現(xiàn)象，基層陰陽角處應做成符合要求的圓弧形；噴涂高彈橡膠瀝青涂料顏色應均勻，涂層應連續(xù)，無漏涂和流墜，無氣泡、無針孔、無剝落、無劃傷、無褶皺、無龜裂、無異物；速凝高彈橡膠瀝青涂料層的平均厚度應符合設計要求，最小厚度不得小于設計厚度的80%；鋁箔隔汽膜與速凝高彈橡膠瀝青涂料層之間的粘接率應≥80%，不得有開裂、脫落現(xiàn)象。

5 應用效果

通過成都銀犁二期凍庫工程應用現(xiàn)代超大型高層凍庫外墻外保溫防潮隔汽系統(tǒng)施工技術，成功解決了國內超大型凍庫外墻保溫、防潮、隔汽問題。水蒸氣透過率按GB/T 26253—2010《塑料薄膜和薄片水蒸氣透過率的測定 紅外檢測器法》進行測試，其水蒸氣滲透阻>480 000m2·h·Pa/g，折合水蒸氣透過能力為0.01perms，其水蒸氣阻隔能力達到國際先進水平。通過與采用結構內保溫的銀犁一期冷庫用電量對比有明顯降低，單位面積節(jié)能(節(jié)電)率達26.3%。

6 結語

銀犁二期冷庫是迄今為止國內最大的外保溫冷庫工程，也是首次由國內自主研發(fā)、獨立完成的冷庫外保溫工程。外保溫技術與預應力的結合，與國外技術相比也較領先，在國內更是首次。

現(xiàn)代超大型高層凍庫外墻外保溫防潮隔汽系統(tǒng)施工技術解決了國內在超大型高層凍庫施工關鍵技術，相比于內保溫庫體耗能高、壽命低、空間利用率低等缺點，該技術取得了良好效果。