糧食平房倉“結構-隔熱”一體化墻體施工工藝

孫建峰

上海建工二建集團有限公司 上海 200080

平房倉是目前我國糧食儲藏應用最廣泛的倉型，但長期以來平房倉墻體發展較為緩慢[1-2]，90%以上的糧食平房倉仍使用黏土磚建造，未能很好地順應墻體改革的趨勢要求。糧倉建筑中的墻體要承受較大的糧食側壓力，同時還要具有很好的保溫隔熱性能，然而民用建筑中一些新型的建筑體系已不適用于糧倉建筑，基于此，本文提出一種適用于糧食平房倉的新型建筑體系[3-4]。

1 一體化墻體構造

1.1 墻體模型

傳統平房倉磚砌體墻體在糧食側壓力的反復作用下主要受彎，磚縫處會產生較多細小裂縫，且在墻體與地坪交接處和門窗洞口處容易產生貫穿墻體的裂縫，造成平房倉氣密性極差，嚴重影響儲糧性能。糧食平房倉墻體若選用鋼筋混凝土，在受力方面除承受本身自重外，主要承受糧食側壓力，并根據其四邊支承情況，可視為四邊固結的普通鋼筋混凝土板。然而混凝土的保溫隔熱性能較差，不能滿足建筑節能要求，并且傳統外墻的保溫層存在易燃、耐久性差、易老化和開裂等缺陷。為避免此類問題，采取將保溫層設置于墻體中部，外側由內葉墻和外葉墻混凝土包裹的方法。該墻體不僅能夠實現墻體保溫與結構同步施工，還能形成建筑保溫與結構墻體同壽命的建筑體系[5-6]，如圖1所示。

圖1 墻體模型

1.2 墻體構造設計

一體化墻體主要由外葉墻、內葉墻、擠塑聚苯板、GFRP（玻璃纖維增強塑料）連接件、套管等組成。一體化墻體受到的糧食荷載傳遞路徑為：糧食側壓力作用在墻體上，主要由內葉墻承受應力并產生變形，GFRP連接件傳遞部分應力至外葉墻，并協調內葉墻與外葉墻變形，使中間擠塑聚苯板不承受應力；墻體應力一部分直接傳遞給排架柱，另一部分傳遞給連梁；連梁應力傳遞給排架柱，排架柱應力傳遞給獨立基礎，獨立基礎將應力傳遞給樁基或地基[7]，如圖2～圖4所示。

圖2 墻體構造

圖3 連接件示意

圖4 墻體結構

外葉墻為厚50 mm的細骨料混凝土，內配φ6 mm@50 mm×50 mm鋼絲網片，除承受自身重力荷載外主要起圍護作用；保溫層為厚70 mm擠塑聚苯板；內葉墻為厚250 mm粗骨料混凝土，除承受自身重力荷載外，內葉墻主要承受糧食產生的側壓力和保證墻體氣密性。內外葉墻體同時具備防火性能，保護中間保溫層的安全。GFRP連接件是一種采用玻璃纖維增強塑料的新型連接件，桿部的長度按實際需要而定，彎起角度90°，彎起長度40 mm，最小錨固長度25 mm，具有強度高、導熱系數低、耐腐蝕性強等優點，可降低墻體傳熱系數，保證倉內溫度幾乎不受外界環境影響，保溫性能明顯優于傳統的鋼筋連接件。

2 關鍵節點技術處理措施

墻柱、洞口連梁、基礎部位、墻柱頂、陰陽角及凹凸處等是墻體熱交換、熱傳導最活躍、最敏感和施工時難以控制的重點部位，故對關鍵節點的處理措施和施工質量也是實現墻體節能的關鍵。

2.1 墻柱節點

如果保溫板在排架柱處斷開，墻體將會產生較為嚴重的熱橋現象，平房倉內柱子附近結露，使糧食發霉或變質，影響儲糧質量。故而將排架柱與墻體結構連接在一起，保溫板在墻柱外側連續不間斷，外面有混凝土保護層，從而避免熱橋現象，具有保溫隔熱效果好、氣密性佳等優點。在施工時，墻柱鋼筋相連易形成穩固的鋼筋骨架，在排架柱陰陽角處焊接固定鋼板用來固定保溫板，如圖5所示。

圖5 排架柱與墻體交接處構造措施

2.2 洞口連梁

當平房倉排架柱間距較大時，暗梁形式無法滿足洞口受力變形要求，可采用外凸形式。連梁尺寸較大，對墻體變形有較強的約束能力，能增加平房倉的結構整體穩定性。外凸梁部分梁墻結構連在一起，保溫板在梁墻外側連續不間斷，外面有混凝土保護層包裹，可避免熱橋現象，保證其隔熱性能，如圖6所示。

圖6 裝糧線處連梁構造措施

2.3 基礎節點

在糧食側壓力、結構自重及屋面荷載的作用下，墻體底部產生的彎矩較大，故設置基礎連梁。基礎連梁在室外地坪以上部分梁墻結構連到一起，保溫板在梁墻外側連續不間斷，外面有混凝土保護層包裹，可避免熱橋現象。在室外地坪以下部分應埋置于土中，以保證其隔熱性能。在基礎連梁頂部施工縫處設置止水鋼板兼作保溫板固定板，故在施工縫處防水性及氣密性良好。在外墻內側和地坪交接處設置變形縫，內用油膏嵌縫，以避免沉降裂縫，如圖7所示。

圖7 基礎構造措施

2.4 墻柱頂部

在墻頂保溫板處安放鍍鋅薄鋼板槽口保護套，避免混凝土澆筑時損壞保溫板。混凝土澆筑后在頂部噴涂20 mm厚聚氨酯保溫層，可避免頂部熱橋現象，如圖8所示。

圖8 墻柱頂保溫板防護

3 一體化墻體的防火及熱工性能

3.1 防火性能

外墻外保溫墻體或內保溫墻體的擠塑聚苯板防火等級為難燃B1級，離開火源后自動熄滅。一體化墻體外葉墻混凝土厚度為50 mm時，耐火極限可達2.5 h以上，其防火性能遠超出傳統外墻外保溫B1級防火的要求。

3.2 熱工性能

擠塑聚苯板的熱工性能良好，保溫層厚度與熱阻呈正相關關系。GFRP連接件是一種玻璃纖維增強塑料，導熱系數低，對熱工影響非常小，可忽略不計。

3.2.1 熱工指標

根據GB/T 29890—2013《糧油儲藏技術規范》和氣候環境條件，我國將儲糧生態區域劃分為7個區域，各區域傳熱系數限值如表1所示。

表1 各儲糧生態區圍護結構傳熱系數限值

3.2.2 理論計算

參數設置：墻板內表面換熱系數為8.7 W/（m2·K），外表面換熱系數為23 W/（m2·K）。

考慮到保溫材料受潮和施工工藝不完善等因素，根據GB 50189—2015《公共建筑節能設計標準》規定，計算建筑外墻主體部位傳熱系數時，需要對其進行修正，修正系數如表2所示。

表2 外墻傳熱系數修正系數

平房倉一體化墻板的熱阻和傳熱系數按照規范公式計算，試件各層材料的厚度和導熱系數如表3所示。經計算，一體化墻體的傳熱系數為0.46 W/（m2·K）。由表1可以看出，一體化墻板能夠滿足第1—7區域對倉壁傳熱系數的要求。

表 3 材料參數

4 一體化墻體的施工工藝

4.1 保溫板及連接件安裝

首先在基礎梁上預埋止水鋼板及保溫板底部定位鋼板，然后綁扎排架柱鋼筋形成骨架，再在與一體化墻的保溫層交接處兩側焊固定鋼板，用來在每一跨端部側面固定保溫板。將保溫板按設計要求排板，裁剪成所需要的尺寸。保溫板在裁剪時應保證平直，切口平滑無毛刺。在保溫板中預留好連接件套筒孔槽，然后再將保溫板安裝固定到底部、側面固定鋼板內。保溫板的拼縫誤差在±1 mm范圍內，避免在拼縫位置出現冷橋現象。

待保溫板安裝固定后，將GFRP連接件插入套管中，連接件按照矩形間距500 mm布置，再把套管插入保溫層內，然后將活動夾片旋入螺紋部分，夾緊保溫板，再旋入蝴蝶定位螺母并擰緊，待內外葉墻體的鋼筋骨架綁扎完成后，在連接件兩端穿孔處用扎絲牢固綁扎到鋼筋骨架上，形成整體骨架，如圖9所示。

圖9 固定保溫板及鋼筋安裝

4.2 鋁模安裝

鋁合金模板體系具有安裝方便、強度高、拼縫少、重復利用率高、綜合成本較低及節能環保等特點，用于清水混凝土墻體中，能夠免去后續施工工序和飾面問題，節約建造成本及后期維護成本，因而優于竹木、鋼模板等模板體系。采用拉片式鋁模板加固體系，可以達到清水混凝土墻體整體效果。

該拉片體系按墻厚定制拉片長度即可控制截面尺寸，較常見對拉螺桿加背楞的加固體系安拆更為方便，斜撐更為輕便短小，對拉片加固較為靈活機動，無需開孔，取消外墻螺桿眼防水處理工序，無需水泥內支撐。

拉片使用操作簡單，拉片的收容部位在兩墻板之間，澆入混凝土并待混凝土干結后，使用器物將露出于墻體的外露部分敲斷即可，收容部位留在混凝土墻內，可避免在墻體上留下傳統螺栓孔，提高了施工效率，有利于加強墻體的防潮性能和氣密性，特別適用于糧食平房倉墻體[8]，如圖10所示。

圖10 鋁模安裝

4.3 混凝土澆筑

采用自密實混凝土現澆，施工前確定粗細骨料比例，控制好混凝土配合比及坍落度，使用粗細骨料自動分離技術對外葉墻和內葉墻、排架柱同時進行澆筑，將含有粗骨料的混凝土分離到內葉墻中，將不含粗骨料的混凝土分離到外葉墻中。

此澆筑方法可以滿足2種不同骨料混凝土同時澆筑的要求，提高施工速度和密實性，減少裂縫，內外葉墻澆筑高差不大于200 mm，兩側保溫板的位置偏移非常小。在混凝土澆筑時不留施工縫，混凝土下落時使用溜槽或串通方式，墻體較高時墻中預留澆筑孔，防止混凝土分層離析。自密實混凝土的養護時間應達到14 d以上[9]。

使用自密實混凝土可以免去普通混凝土的振搗環節，若使用普通混凝土澆筑，則混凝土難以密實。由于內葉墻較厚，故澆筑時混凝土可以含有較多粗骨料；而外葉墻較薄，當含有粗骨料時，粗骨料容易卡在保溫層和鋼筋骨架之間，造成澆筑不密實，出現質量通病，如圖11所示。

圖11 混凝土澆筑

5 結語

本文考慮糧倉荷載和儲糧工藝的特殊性，設計“結構-隔熱”一體化墻體構造，提出關鍵節點的技術處理措施，滿足其隔熱、防火及氣密性的要求，然后對施工工藝進行研究，提出一種綠色化施工方法。在施工中采用對拉片式鋁模板、粗細骨料自動分離技術，現澆成為清水混凝土墻體，可以省去內外墻抹灰、保溫等工序，從而節約工期和成本。在使用期間無需進行維修維護，同主體使用壽命，無更換成本，環保無污染。

“結構-隔熱”一體化墻體在糧食平房倉中的應用是成功的，今后可在儲糧性能、抗震性能和整體受力方面進行更加深入的理論研究工作。