斷熱節(jié)能復(fù)合自保溫砌塊熱工性能與結(jié)構(gòu)構(gòu)造研究

陳海陽(yáng)， 亓學(xué)濤， 何飛， 蘭功峰

（1.中國(guó)石油大學(xué)（華東），山東 青島 266580；2.青島西海岸新區(qū)建筑工程質(zhì)量監(jiān)督站，山東 青島 266580；3.青島地質(zhì)工程勘察院（青島地質(zhì)勘查開(kāi)發(fā)局），山東 青島 266071；4.山東世德工程檢測(cè)有限公司，山東 青島 266071）

0 引言

隨著國(guó)家對(duì)建筑節(jié)能的越來(lái)越重視，更多節(jié)能新材料并被廣泛應(yīng)用于建筑工程中，《民用建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》等各地方標(biāo)準(zhǔn)對(duì)建筑物墻體圍護(hù)結(jié)構(gòu)提出較高的節(jié)能要求。自保溫砌塊又稱(chēng)微孔輕質(zhì)混凝土斷熱節(jié)能復(fù)合砌塊，是新型A級(jí)防火保溫材料，采用纖維混凝土包裹聚苯乙烯保溫芯材，達(dá)到理想的阻燃防火效果。自保溫砌塊外層使用纖維混凝土板，由主體砌塊、外保溫層、保溫芯材、保護(hù)層及“保溫連接柱銷(xiāo)”、“L型T型點(diǎn)狀連接肋”組成[1]，選用高性能輕質(zhì)保溫混凝土并輔以鋼絲加強(qiáng)，連接牢固可靠。自保溫砌塊是國(guó)家住房建設(shè)部墻體革新與建筑節(jié)能改革辦公室首推的綠色環(huán)保節(jié)能新型材料之一。斷熱節(jié)能自保溫砌塊于2008年12月24日通過(guò)由甘肅省科技廳組織，甘肅省建設(shè)廳和甘肅省墻改辦共同主持的省級(jí)科技成果鑒定，鑒定結(jié)論為“填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)外空白，達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平”。

1 生產(chǎn)工藝及技術(shù)指標(biāo)

復(fù)合自保溫砌塊設(shè)計(jì)為A級(jí)防火，采用不燃的混凝土作框架，內(nèi)部混凝土支架構(gòu)造體系空腔填充EPS保溫材料[2]。保溫砌塊砌筑完成后，EPS保溫材料外側(cè)封閉混凝土保護(hù)層厚度必須大于50mm，絕燃效果好。見(jiàn)圖1、圖2、表1、表2。復(fù)合節(jié)能砌塊的拉筋：采用2.5mm熱鍍鋅低碳鋼絲制成。拉筋設(shè)置可以將斷熱節(jié)能砌塊保溫層、塊體、面層形成整體并牢固聯(lián)接。保溫板有效厚度為保溫板總厚減燕尾槽一側(cè)槽深折算厚度為計(jì)算熱工值的依據(jù)。

圖1 砌塊效果

圖2 砌塊結(jié)構(gòu)

表1 斷熱節(jié)能復(fù)合砌塊的主要性能指標(biāo)

表2 砌塊的熱工性能

灰縫壓條：復(fù)合保溫砌塊保溫層設(shè)計(jì)專(zhuān)用配件，用阻燃聚苯乙烯泡沫塑料制成，用以阻斷水平灰縫熱橋，使整個(gè)保溫層在墻體內(nèi)形成一體。

排氣孔：為外墻體與室內(nèi)濕度較大的廚房、衛(wèi)生間及防止在雨季施工時(shí)雨水進(jìn)入墻體內(nèi)等專(zhuān)為排水、排濕功能設(shè)計(jì)的技術(shù)方案。也可防止梁、柱、窗臺(tái)下等部位產(chǎn)生結(jié)露、發(fā)霉。

接口槽：為組合砌筑時(shí)對(duì)接塊與塊設(shè)有的防止豎縫砂漿熱橋的技術(shù)。

防裂槽：為保溫異型塊設(shè)計(jì)的端頭面層裂縫的有效措施。復(fù)合節(jié)能砌塊采用半封底結(jié)構(gòu)，便于鋪灰漿，也可提高砌體的抗剪能力。

采用ABAUS有限元軟件計(jì)算孔洞率均為60%的模型熱阻，研究發(fā)現(xiàn)，隨著孔洞排數(shù)的增加，復(fù)合保溫砌塊熱阻增加如圖3所示，熱阻一般容易沿著實(shí)體部分進(jìn)行傳遞，保溫砌塊縱肋不規(guī)則排列，打亂并延長(zhǎng)傳熱路徑，導(dǎo)致砌塊熱阻增加。保溫砌塊熱阻隨著實(shí)體材料導(dǎo)熱系數(shù)增大而明顯降低如圖4所示。保溫砌塊的熱阻值隨著保溫材料導(dǎo)熱系數(shù)的增大而顯著降低如圖5所示。根據(jù)夏熱冬冷地區(qū)與山東省居住建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的要求，對(duì)圍護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行建筑節(jié)能的權(quán)衡計(jì)算，如表3所示。

圖3 孔洞率對(duì)熱阻的影響

圖5 保溫材料導(dǎo)熱系數(shù)對(duì)熱阻的影響

表3 不同墻體材料能耗對(duì)比

2 工程應(yīng)用實(shí)例

青島中德生態(tài)園德國(guó)企業(yè)中心項(xiàng)目占地2.83萬(wàn)m2，總建筑面積約7.5萬(wàn)m2，項(xiàng)目最大的特點(diǎn)就是突出了新能源應(yīng)用和節(jié)能減排降耗功能，該項(xiàng)目成為國(guó)內(nèi)首個(gè)獲得中國(guó)綠色建筑三星級(jí)標(biāo)準(zhǔn)和德國(guó)DGNB金獎(jiǎng)雙認(rèn)證項(xiàng)目。建筑節(jié)能砌塊在該項(xiàng)目中應(yīng)用，取得良好的節(jié)能效果。

3 斷熱節(jié)能砌體結(jié)構(gòu)構(gòu)造要求

3.1 梁、柱、剪力墻等熱橋部位保溫處理

根據(jù)外墻尺寸提前制作排版圖，以少規(guī)格、模數(shù)化為原則[3]。以墻體分段尺寸為依據(jù)繪制節(jié)能保溫砌塊排列施工圖，砌塊排版以主砌塊為主，輔以響應(yīng)的輔助砌塊，上、下砌塊L/2搭接長(zhǎng)度錯(cuò)縫搭砌，每?jī)善橐谎h(huán)，電線(xiàn)盒、門(mén)窗等預(yù)留位置在排塊圖上標(biāo)注。根據(jù)建筑設(shè)計(jì)圖紙，對(duì)保溫砌塊進(jìn)行排版，對(duì)外凸柱、剪力墻等異型保溫板，量好尺寸，提前對(duì)接，保溫砌塊進(jìn)行錯(cuò)縫搭接排列，與自保溫墻體形成完整的斷熱節(jié)能保溫體系。

3.2 墻體構(gòu)造要求

（1）框架柱、邊柱、構(gòu)造柱的周?chē)员仄鰤K垂直方向每隔500mm設(shè)26mm拉結(jié)鋼筋，抗震設(shè)防烈度為VI度、VII度時(shí)，拉結(jié)筋水平長(zhǎng)度沿墻全長(zhǎng)貫通且≥1.0m，VIII度時(shí)必須全長(zhǎng)貫通設(shè)置。

（2）斷熱節(jié)能砌塊使用專(zhuān)用抹面砂漿，當(dāng)外墻大面積抹灰時(shí)，為避免大面積抹面砂漿脫離，采取縱橫方向設(shè)置分隔縫，分隔縫水平距離≤6m，垂直距離≤30m2，分隔縫的設(shè)置能保證應(yīng)力有效釋放，縫內(nèi)采用密封材料嵌縫。

（3）自保溫砌塊墻體長(zhǎng)度＞5m，墻頂與梁設(shè)置拉結(jié)；墻體長(zhǎng)度＞8m或?qū)痈?倍時(shí)，宜設(shè)置鋼筋混凝土構(gòu)造柱，柱截面≥240mm×180mm且砌塊填充墻頂部宜與主體結(jié)構(gòu)的梁或頂板有可靠的拉結(jié)；墻高＞4m，在1/2墻高位置設(shè)置沿墻貫通且與主體結(jié)構(gòu)柱、梁連接的且沿墻全長(zhǎng)貫通的鋼筋混凝土水平系梁。

（4）砌筑斷熱節(jié)能砌塊，在墻體轉(zhuǎn)角和縱橫墻交接位置，沿墻體縱向每?jī)善て鰤K設(shè)置26mm末端留有直鉤的拉結(jié)筋[4]，拉結(jié)筋埋入長(zhǎng)度自墻體轉(zhuǎn)角和交接計(jì)算且＞1.0m。

（5）當(dāng)門(mén)窗洞口寬度≥2.1m時(shí)，洞口兩側(cè)應(yīng)加設(shè)邊柱，洞口過(guò)梁宜與邊柱整體連接，固定外門(mén)窗時(shí)，應(yīng)將錨固件指定位置的砌塊里面一側(cè)空腔全部或部分用C20細(xì)石混凝土灌實(shí)。門(mén)窗框、洞口砌體縫隙應(yīng)使用高效保溫材料填塞，并使用防水密封材料、密封膠等嵌縫。

（6）斷熱節(jié)能砌塊砌至頂面最后一皮，與上部結(jié)構(gòu)接觸位置宜采用微孔水泥保溫塊填塞，頂部均勻布置三角形木楔壓實(shí)頂緊后用干硬性水泥砂漿捻實(shí)。

（7）自保溫砌塊與混凝土墻柱等交接處采用后熱鍍鋅電焊網(wǎng)或耐堿網(wǎng)格布加抗裂砂漿進(jìn)行加強(qiáng)處理，防止墻體產(chǎn)生裂縫。找平層結(jié)束后，外墻面層抹灰采用聚合物抹面砂漿壓入耐堿玻纖網(wǎng)格布的薄抹灰系統(tǒng)。墻體外側(cè)貼砌節(jié)能復(fù)合砌塊形成復(fù)合圍護(hù)墻體，節(jié)能砌塊與承重墻采用鋼筋網(wǎng)片連接，分別在底層、各層樓層采用鋼制托件進(jìn)行承重處理。采用螺釘塑料膨脹螺栓錨固，塑料螺釘和帶圓壓盤(pán)的塑料膨脹套管應(yīng)采用原生工程塑料制成，不得使用再生料[5]，與聚合物抹面砂漿配套使用，用于增強(qiáng)聚苯板面薄抹灰防護(hù)層抗裂和抗沖擊能力。

（8）如果當(dāng)自保溫砌塊外墻墻體室內(nèi)吊掛重量較大的物件時(shí)（如熱水器、吊柜、洗面盆等），應(yīng)將錨固件指定位置的砌塊內(nèi)側(cè)空腔全部或部分用C20混凝土灌實(shí)。

（9）安裝空調(diào)外機(jī)等設(shè)備時(shí)，應(yīng)利用陽(yáng)臺(tái)、混凝土擱板等構(gòu)件，施工完成后嚴(yán)格在外墻墻體上吊掛設(shè)備和重物。

（10）自保溫砌塊外墻體水平方向突出部位如雨篷、出檐等應(yīng)滿(mǎn)足建筑節(jié)能要求，還需綜合考慮泛水、滴水等設(shè)置，避免積水導(dǎo)致干濕交替、局部?jī)鋈谘h(huán)造成損壞。墻體施工時(shí)承重墻與砌塊同時(shí)施工，對(duì)于一些結(jié)構(gòu)熱橋部位應(yīng)進(jìn)行保溫構(gòu)造要求。

4 結(jié)語(yǔ)

斷熱節(jié)能復(fù)合保溫砌塊符合國(guó)家建筑節(jié)能技術(shù)要求，能夠降低建筑能耗，具有環(huán)保、利廢、低碳等綜合優(yōu)勢(shì)，耐久性好，可與建筑物主體同壽命。由于采用外墻內(nèi)保溫形式，提高整體結(jié)構(gòu)的抗風(fēng)性能。產(chǎn)品塊型及尺寸設(shè)計(jì)合理利用，且無(wú)需再做輔助保溫，施工工藝簡(jiǎn)便，易操作，為斷熱節(jié)能砌塊的推廣應(yīng)用提供依據(jù)。