建筑外墻保溫板兼模板一次成形的技術(shù)應(yīng)用

劉 薇，劉 杰，滕一峰

（1.浙江科技學(xué)院 建筑工程學(xué)院，杭州310023；2.中國(guó)建筑第七工程局有限公司 西南公司重慶分公司，重慶400037）

墻體保溫工程是建筑節(jié)能中的一部分，而外墻保溫尤其重要。目前外墻保溫形式主要有三種：外墻內(nèi)保溫、外墻自保溫和外墻外保溫［1］。本研究在分析三種外墻保溫形式的基礎(chǔ)上，探討了外墻外保溫板兼模板的一次成形技術(shù)，分析了XPS模板體系的綜合效益及推廣前景。

1 三種外墻保溫形式分析

在實(shí)際工程應(yīng)用中，外墻內(nèi)保溫、外墻自保溫和外墻外保溫三種保溫方式各有優(yōu)劣（表1）。外墻內(nèi)保溫法主要采用石膏保溫砂漿和聚合物保溫砂漿，由于保溫層處于外墻內(nèi)側(cè)，施工時(shí)不受氣溫的影響，因此操作方法簡(jiǎn)單、方便；但是采用這種材料和方法來(lái)施工的內(nèi)墻保溫層，內(nèi)墻容易開裂，材料易發(fā)霉。外墻自保溫法主要采用加氣混凝土砌塊，利用這種材料的自保溫性能；但是這種材料抗裂性差，且作為外墻墻體強(qiáng)度不夠，長(zhǎng)時(shí)間外露大氣層易開裂，與另外兩種保溫方法比較，要使外墻的傳熱系數(shù)為0.6W/（m2·K），墻體厚度要達(dá)到440mm［2］，墻體厚度增加導(dǎo)致室內(nèi)空間減少。外墻外保溫法主要是運(yùn)用聚苯顆粒保溫砂漿、噴聚氨酯硬泡保溫材料、聚合物保溫砂漿等材料，在外墻的外側(cè)附加保溫層［3］，主要特點(diǎn)是保溫效果好，能消除外墻冷橋效應(yīng)，保護(hù)主體結(jié)構(gòu)，增加室內(nèi)面積。

表1 三種外墻保溫方式的比較Table 1 Comparison of three ways for thermal insulation

2 外墻外保溫板兼模板的材料選擇

外墻外保溫法的熱損失較小，保溫性能好，這種外墻保溫方式的優(yōu)越性越來(lái)越受到重視。鑒于這些優(yōu)點(diǎn)，如何把外墻外保溫法推廣應(yīng)用，并使施工方法相對(duì)簡(jiǎn)化、工程造價(jià)相對(duì)降低，已成為施工技術(shù)應(yīng)用研究的重點(diǎn)。

當(dāng)前，外墻外保溫材料的選擇，普遍采用的是EPS（模塑法發(fā)泡成形聚苯乙烯板材）和XPS（擠出法發(fā)泡成形聚苯乙烯板材）。這兩種用于外墻外保溫的材料性能比較見表2。

表2 EPS和XPS保溫性能比較Table 2 Property comparison of thermal insulation between EPS and XPS

因?yàn)橥獗夭牧喜捎肵PS板比EPS板的抗壓性能更好、吸水率更低、導(dǎo)熱系數(shù)更小、工作溫度范圍更廣，所以外保溫與結(jié)構(gòu)層一次成形研究選擇了XPS作外墻外保溫板兼模板。當(dāng)然，鑒于在中國(guó)目前市場(chǎng)上XPS生產(chǎn)企業(yè)多采用回收料進(jìn)行生產(chǎn)，成本低更適合中國(guó)市場(chǎng)的國(guó)情［4］。經(jīng)過(guò)材料學(xué)方面的研究得知，XPS材料的阻燃性已經(jīng)達(dá)到了B2級(jí)阻燃材料的性能標(biāo)準(zhǔn)。外墻外保溫材料在工程應(yīng)用中，對(duì)外裝修面還要進(jìn)行二次裝飾，以避免直接接觸明火，才可以提高在陽(yáng)光直射下的抗老化作用［5］。

3 建筑外墻外保溫XPS保溫板兼模板體系一次成形設(shè)計(jì)及應(yīng)用

3.1 外墻保溫板兼模板體系的構(gòu)造設(shè)計(jì)

建筑外墻XPS保溫板兼模板體系是以傳統(tǒng)的剪力墻施工技術(shù)為基礎(chǔ)，結(jié)合XPS外墻保溫材料兼作模板一次成形技術(shù)而形成的一種思路。在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上把保溫與模板一體化，形成建筑外保溫板兼模板體系。該體系的構(gòu)造是將保溫板輔以特制的支架，形成保溫模板體系，在需要保溫的墻體外側(cè)代替?zhèn)鹘y(tǒng)模板，并同內(nèi)側(cè)的傳統(tǒng)模板配合使用，共同形成剪力墻模板體系?；炷吝_(dá)到強(qiáng)度后，拆除外墻體保溫模板的支架體系和外墻內(nèi)側(cè)傳統(tǒng)模板，結(jié)構(gòu)層和保溫層即形成。

3.2 保溫板兼模板體系的工藝設(shè)計(jì)

3.2.1 工藝過(guò)程

施工準(zhǔn)備→在保溫板上彈出塑鋼復(fù)合錨栓位置線→按設(shè)計(jì)位置插入塑鋼復(fù)合錨栓→固定XPS保溫板→保溫板安裝質(zhì)量驗(yàn)收→固定剪力墻室內(nèi)模板→鉆剪力墻對(duì)拉螺栓孔合模→在模板上口或門窗洞口處將保溫板固定到加強(qiáng)洞口模板上→加固XPS模板支架→驗(yàn)收模板→澆注混凝土→養(yǎng)護(hù)→拆除室內(nèi)模板及室外XPS模板方木支架→填塞穿墻螺栓孔→清理XPS保溫面。

3.2.2 保溫體系的設(shè)計(jì)

當(dāng)外墻鋼筋綁扎完畢，窗套加強(qiáng)模板安裝到位后，即在墻體鋼筋上按設(shè)計(jì)位置鋪放帶有塑鋼復(fù)合錨栓的XPS保溫板，將塑鋼復(fù)合錨栓與墻體鋼筋固定，外墻支架體系安裝，安裝室內(nèi)模，安裝對(duì)拉螺栓并合模。澆灌混凝土完畢后，利用塑鋼復(fù)合錨栓與混凝土的黏結(jié)性能，將保溫板固定到結(jié)構(gòu)墻體上［3］，如圖1所示。

圖1 外墻外保溫板兼模板錨栓體系與內(nèi)墻模板對(duì)拉螺栓工藝流程圖Fig.1 Technological flow chart of building's exterior wall thermal insulation board with form work function anchor bolt system and interior wall formwork split bolt

3.3 外墻保溫板兼模板體系施工實(shí)施步驟

首先根據(jù)施工圖紙，綁扎剪力墻鋼筋；再根據(jù)圖紙尺寸，選擇模板厚度和平面尺寸，設(shè)計(jì)保溫模板木方間距。根據(jù)剪力墻墻體高度和厚度計(jì)算支架的強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性，并制作支架［3］。設(shè)計(jì)支架木方80mm×120mm，間距200mm。根據(jù)剪力墻墻體保溫模板，排版設(shè)計(jì)和錨栓布置設(shè)計(jì)。XPS保溫模板厚度100mm，塑鋼復(fù)合錨栓間距500mm×500mm，入混凝土墻體深70mm；最后切割保溫模板、安裝塑鋼復(fù)合錨栓，固定保溫模板在支架上，形成保溫模板體系，如圖2所示。

保溫體系形成后，檢查保溫模板的門窗洞口尺寸位置及剪力墻鋼筋綁扎后的尺寸校核，然后將墻體內(nèi)側(cè)傳統(tǒng)模板初步就位，剪力墻螺栓PVC套管固定，完成對(duì)拉螺栓施工，完成內(nèi)外側(cè)的模板拉結(jié)、支護(hù)、固定，并調(diào)試通過(guò)隱蔽驗(yàn)收，如圖3所示。

隱蔽驗(yàn)收完成后，澆筑混凝土，完畢后進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。其強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求后，拆除內(nèi)模及外模的支架，形成XPS保溫混凝土外墻，如圖4所示。

3.4 外墻保溫板兼模板體系的性能及工程應(yīng)用

圖2 內(nèi)外墻模板安裝的剖面圖Fig.2 Sectional drawing of internal and external wall formwork installation

圖3 外墻內(nèi)外模板支設(shè)后效果圖Fig.3 Effect drawing of external wall internal and external framework supporting

圖4 拆除模板后外墻保溫板及墻體效果圖Fig.4 Effect drawing of building exterior wall thermal insulation board and wall after removing formwork

鋼筋混凝土外墻與XPS保溫板兼當(dāng)外墻模板一次成形技術(shù)，具有節(jié)約人工、黏結(jié)劑、錨掛件的特點(diǎn)，還有節(jié)約工期、節(jié)約造價(jià)等優(yōu)點(diǎn)［6］。保溫體系的保溫性能一般有兩個(gè)影響因素：材料和構(gòu)造。在材料方面，XPS保溫層里不采用任何金屬零件（塑鋼復(fù)合錨栓除外），從而有效避免了熱橋效應(yīng)的產(chǎn)生［7］；在構(gòu)造方面，安裝外墻外側(cè)XPS模板體系時(shí)，穿對(duì)拉螺栓要預(yù)先埋設(shè)PVC套管，嚴(yán)禁直接穿螺栓桿件。拆模時(shí)，先從內(nèi)側(cè)拔出螺栓桿件，拆除內(nèi)側(cè)模板，再拆除外側(cè)支架、木方等，然后用干硬性砂漿及時(shí)捻塞混凝土內(nèi)的對(duì)拉螺栓孔洞。最后在孔洞外側(cè)表面20mm內(nèi)用聚苯板黏膠補(bǔ)齊，防止熱橋產(chǎn)生。

3.5 保溫板兼模板體系的創(chuàng)新

保溫模板體系的一次成形技術(shù)創(chuàng)新點(diǎn)在于用外墻保溫板代替?zhèn)鹘y(tǒng)模板，省去了部分模板的使用費(fèi)用，節(jié)省了工期；保溫層與結(jié)構(gòu)層同時(shí)成形，黏結(jié)性好，工序簡(jiǎn)單，質(zhì)量易于保證；減少黏結(jié)劑使用，使建筑產(chǎn)品更環(huán)保［5］。

4 建筑外保溫XPS模板體系的綜合效益與推廣前景

4.1 單純經(jīng)濟(jì)效益

根據(jù)浙江省建筑工程預(yù)算定額2010版計(jì)算，同外保溫板后貼工藝相比：當(dāng)原工藝采用復(fù)合木模板時(shí)，節(jié)省模板費(fèi)用25.10元/m2，膠黏劑1.86元/m2，斜插鋼絲0.54元/m2，人工費(fèi)4.3元/m2，合計(jì)節(jié)省直接工程費(fèi)31.8元/m2；當(dāng)原工藝采用組合鋼模時(shí)，節(jié)省模板費(fèi)用26.01元/m2，膠粘劑1.86元/m2，斜插鋼絲0.54元/m2，人工費(fèi)4.3元/m2。合計(jì)節(jié)省直接工程費(fèi)32.71元/m2。

同外保溫大模內(nèi)置工藝相比：節(jié)省25.10－12/5－9.46＝13.14元/m2，合計(jì)節(jié)省直接工程費(fèi)13.14元/m2（12/5元為每平方米大模平均施工周轉(zhuǎn)5次計(jì)攤銷成本，9.46元/m2為支模人工費(fèi)）。

4.2 社會(huì)效益

為了滿足建筑節(jié)能的要求，該體系研究實(shí)現(xiàn)了兩個(gè)先進(jìn)的理念：一是保溫層同結(jié)構(gòu)層同時(shí)成形，二是保溫板兼作模板，實(shí)現(xiàn)了保溫與模板一體化，節(jié)省了工藝時(shí)間和部分模板的使用，減少了對(duì)木材等材料的使用，節(jié)約了自然資源。

針對(duì)國(guó)內(nèi)外墻保溫技術(shù)市場(chǎng)情況，進(jìn)行了技術(shù)改造，改變了以往的施工習(xí)慣，提升了這一領(lǐng)域的技術(shù)發(fā)展空間，也較好地符合當(dāng)前市場(chǎng)發(fā)展的國(guó)內(nèi)需求。

4.3 推廣應(yīng)用前景展望

研究應(yīng)用保溫與模板一體化的施工體系，前提是不改變傳統(tǒng)墻體受力形式和施工方法的條件。這種保溫與模板一體化的施工工藝體系的試驗(yàn)，在江蘇省連云港市，山東省濟(jì)南市，黑龍江省哈爾濱市、大慶市，以及重慶市的多個(gè)高層建筑中實(shí)施后，均取得不錯(cuò)的效果。這種體系的設(shè)計(jì)成功，施工工藝簡(jiǎn)化，不僅能夠很好地滿足建筑節(jié)能要求，而且具有施工快捷、成本較低等優(yōu)點(diǎn)。與目前國(guó)內(nèi)的其他保溫施工體系比較，尤其在寒冷地區(qū)采用XPS材料的一體化保溫模板體系，具有不受施工溫度限制、耐老化性強(qiáng)、保溫性好、吸水性差、兼作模板抗壓性能好等特點(diǎn)。積極推廣該技術(shù)應(yīng)用，具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益和市場(chǎng)推廣應(yīng)用前景。

5 結(jié) 語(yǔ)

建筑外墻保溫板兼作模板一次成形技術(shù)研究，反映了綠色建筑保溫與模板一體化節(jié)能環(huán)保理念［2］，既節(jié)省了建筑材料，又縮短了施工工期，還節(jié)約了工程成本。當(dāng)然，在保溫材料面層上做裝飾涂料施工和粘貼外墻瓷磚的施工工藝中存在的質(zhì)量缺陷，有待繼續(xù)探索與改進(jìn)。

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