多層板式復合結構裝配式隔墻技術

徐正東，李楠，李昂，黨連軍

（北新集團建材股份有限公司，北京 100000）

多層板式復合結構裝配式隔墻技術

徐正東，李楠，李昂，黨連軍

（北新集團建材股份有限公司，北京 100000）

隨著經濟的發(fā)展、社會的進步，因建筑導致的能源資源的消耗和浪費、環(huán)境的污染和破壞、耕地的大量占用等問題日益突出，傳統(tǒng)建筑材料的缺點也暴露無遺；由于地震、建筑非正常倒塌上演的一幕幕慘劇更是觸目驚心，建筑結構的安全性和建筑裝飾裝修材料使用的安全性需要引起我們進一步的重視。隨著勞動力的減少及人力成本的增加，傳統(tǒng)建筑的建造方式已經不再符合時代發(fā)展的需要。而多層板式復合結構具有安全輕質、節(jié)能環(huán)保、功能多元、快速施工等優(yōu)勢，是未來墻體改革及發(fā)展的趨勢，具有廣闊的發(fā)展前景。

多層板式復合結構；節(jié)能環(huán)保；技術

1 多層板式復合結構的定義和目前概況

1.1 多層板式復合結構的定義

多層板式復合結構系統(tǒng)，區(qū)別于傳統(tǒng)的磚砌或現(xiàn)澆墻體系統(tǒng)，它是以輕型板（如石膏板、巖棉板、OSB板、外墻掛板等）為主要材料，金屬龍骨或木龍骨為結構材料，通過不同材質面板的組合，達到輕質、抗震、隔聲、耐火、環(huán)保、節(jié)能等綜合性能優(yōu)于傳統(tǒng)砌筑墻體的復合墻體結構。

1.2 多層板式復合結構目前的概況

隨著國家節(jié)能減排相關政策的落實，為實現(xiàn)新型墻體材料發(fā)展的“十一五”目標，達到調整行業(yè)結構、節(jié)約土地資源和能源、保護環(huán)境的目的，國家在2005年底全面實現(xiàn)禁用實心黏土磚，“禁實用板”標志著我國墻材改革進入了一個新的階段。

2012年9月25日，發(fā)改委發(fā)布了“關于開展‘十二五'城市城區(qū)限制使用粘土制品、縣城禁止使用實心粘土磚工作的通知”，總體思路為在鞏固全國城市城區(qū)“禁實”成果基礎上，開展“城市限粘、縣城禁實”工作，推廣應用節(jié)能利廢的新型墻體材料新技術、新產品，推動新型墻體材料行業(yè)節(jié)能降耗。

因此，新型墻體材料應運而生，我國“十二五”規(guī)劃預計到2015年新型墻體材料應用比重將升至65%。全國30%以上的城市實現(xiàn)“限粘”、50%以上縣城實現(xiàn)“禁實”，有序推進鄉(xiāng)鎮(zhèn)、農村“禁實”工作。在“十一五”期間，新型墻體材料的年均增長率為4.9%，消費習慣的改變將使民用市場對新型墻體材料的使用率上升。

目前市場上有各種墻體材料，如石膏板、水泥板、空心板、菱鎂板、硅鈣板等，每類產品都有各自特點，且在市場上都有各自的領域空間。但隨著行業(yè)的發(fā)展、社會的進步，市場更需要一種能將以上各類材料各自性能特點綜合在一起的新型墻體材料或新型復合墻體結構，在這種環(huán)境下，多層板式復合結構誕生。

統(tǒng)計資料顯示，使用輕質墻板材料可以節(jié)省建筑總造價成本的30%左右，板材墻體比砌塊墻體至少可以提高施工效率3倍以上。世界發(fā)達國家和地區(qū)墻板占墻體的比例為：日本72%、歐美國家69%、香港60%、中東及東南亞各國也達46%，而在中國，新型墻板的使用比例僅占10%左右。

從需求端看，目前中國的多層板式復合結構墻體的消費基本仍以公共建筑為主，如酒店、寫字樓、辦公場所、醫(yī)院、機場、工廠等用量約占70%，其中又以寫字樓的消費量最大，其次是酒店、影劇院和醫(yī)院等細分市場。因此，未來中國多層板式復合結構墻體的需求增長一方面來自傳統(tǒng)公共建筑需求的增長，另一更重要方面將是在國家產業(yè)政策的支持與鼓勵下，逐步拓展至裝修、保障性住房、農村住房、普通商品房等更為廣泛的民用建筑領域。未來行業(yè)需求更多來源于結構性變化，即相對于傳統(tǒng)磚瓦/混凝土結構，普通住宅包括初次建造和二次裝修對多層板式復合結構（如石膏板墻體）用量的上升，是未來5～10年推動行業(yè)需求的決定性因素。

由于中國房地產行業(yè)仍然處于較快的發(fā)展周期，與發(fā)達國家相比，中國的人均多層板式復合結構墻體用量還有很大差距，因此市場需求量還有巨大的發(fā)展空間，“十二五”期間，中國多層板式復合結構墻體產量增速仍將維持在較高水平。

從技術角度來看，多層板式復合結構墻體的輕質、隔聲、防火等性能，完全能滿足建筑本身的設計要求，施工技術也相對成熟，有相應的標準、規(guī)范、圖集等，且與傳統(tǒng)建筑材料比較社會能耗更低，且完全可以循環(huán)再利用，產品環(huán)保性能更強。

2 多層板式復合結構的性能優(yōu)勢

從安全、節(jié)能、環(huán)保、功能多元、施工快捷等方面說明多層板式復合結構的優(yōu)勢。

2.1 安全輕質優(yōu)勢

在安全方面，多層板式復合結構有著不可替代的優(yōu)勢，與傳統(tǒng)塊狀墻體材料及體系相比，該體系全部采用柔性連接，可有效提高建筑的抗震能力，使建筑不會大面積垮塌，能夠留出生命通道，爭取更多的逃生時間和空間。

且多層板式復合結構重量較輕，如采用紙面石膏板作為隔墻材料組成石膏板多層板式復合結構，結構為75輕鋼龍骨+雙面單層石膏板+50厚100容重巖棉的墻體，其重量僅為240 mm厚紅機磚墻（含雙面抹灰）的1/15、200 mm厚加氣塊隔墻（含雙面抹灰）的1/4～1/5.5，不僅不會對生命造成威脅，還可有效降低基礎要求、減少基礎及結構造價，有利于高層化發(fā)展。

2.2 節(jié)能環(huán)保優(yōu)勢

經住建部統(tǒng)計，中國建筑相關能耗（包括建造能耗、運行能耗、建筑相關材料生產能耗等）約占社會總能耗的近49.5%。由于整個建筑主要是由墻體（包括外墻、內墻、隔墻）圍合而成的，墻體能耗（包括墻體材料生產能耗、建造能耗、房屋使用運用能耗）占建筑能耗的1/3左右，所以節(jié)能減排關鍵在建筑節(jié)能，建筑節(jié)能關鍵在墻體節(jié)能。

我國30年墻體改革的方向為“禁止使用實心粘土磚”，但一直沒有明確主導實施方案，“ 禁實用板”可以作為中國墻體節(jié)能和墻體改革的解決方案，“多層復合板式墻體”的推廣和使用能夠有效降低墻體能耗。與其他類型墻體相比，這種墻體目前在保溫、隔音等方面的性能最好。

多層板式復合結構在原料、生產、產品、運輸、建造、應用、回收等全生命周期內都符合節(jié)能環(huán)保的要求。以石膏板多層板式復合結構系統(tǒng)為例，以工業(yè)廢棄物脫硫石膏板作為生產原料實現(xiàn)工業(yè)副產品循環(huán)利用的同時，可有效降低自然資源和能源的消耗、有害氣體的排放、減少燒制粘土磚帶來的耕地破壞等。

脫硫石膏板的各項影響值都比天然石膏板低，其中人體健康損害效應比天然石膏板低72%左右，不可再生資源消耗效應低76%，使用脫硫石膏生產紙面石膏板反映了利用廢物原料節(jié)約不可再生資源的優(yōu)勢，脫硫石膏一般是就近使用，且石膏板多層板式復合結構重量相對較輕，還大大節(jié)省了運輸能耗，進而減少了運輸過程對人體健康損害效應的貢獻。

表1 以北新建材為例說明石膏板產業(yè)對節(jié)能環(huán)保的貢獻

在建造過程中，多層板式復合結構一般采用干法施工，甚至工廠制造、現(xiàn)場吊裝，省時、省工、省料，大大減少廢水、廢氣、固體廢棄物、噪音等污染，使用過程中防火、防水、保溫隔熱、隔聲性能更佳，且?guī)缀醢俜种倏梢曰厥赵倮?，可以說是用綠色的生產方式生產綠色建材，用綠色的施工方法建造綠色建筑，符合國家環(huán)保標準要求，是一項優(yōu)秀的綠色環(huán)保新型產業(yè)生產項目。

2.3 功能多元優(yōu)勢

通過多層板式復合結構，可以將多種不同功能的材料進行復合，使墻體具有各種材料的綜合功能，滿足建筑對墻體各種性能的要求。

如根據(jù)石膏板種類的不同，石膏板具有防火、耐水、保溫隔熱、隔聲吸聲、質輕高強、自裝飾、調溫調濕甚至抗菌除味、自潔凈、防輻射、除甲醛等功能，通過不同種類石膏板及大芯板、水泥壓力板、硅酸鈣板、巖棉、輕鋼龍骨等材料進行組合，使石膏板多層板式復合結構具有耐水、防火、隔聲、保溫隔熱等各方面性能，并且可以根據(jù)設計要求，將不同功能的石膏板材或其他種類墻材進行任意組合及搭配，方便調整復合結構具有的各種性能及等級，使墻體具有更多更強的功能，實現(xiàn)石膏板多層板式復合體系的功能多元。

2.4 快速施工優(yōu)勢

多層板式復合結構一般都是采用干法施工、柔性連接，施工方便快捷，如經過實際測算，結構為雙面單層12厚紙面石膏板+巖棉+輕鋼龍骨的石膏板多層板式復合結構墻體的施工速度是結構為水泥砂漿+加氣塊及水泥砂漿+空心砌塊墻體施工速度的3.75倍及5倍，施工效率優(yōu)勢非常明顯，隨著勞動力日益短缺、人力成本日益提高，這種優(yōu)勢會更加明顯。

多層板式復合結構墻體還可以實現(xiàn)工廠化生產、現(xiàn)場吊裝的安裝方式，可進一步提高墻體的生產、制造、安裝的效率，同時有利于墻體向著標準化、規(guī)范化、集成化方向發(fā)展，進一步規(guī)范建材市場及建筑質量，且大大減少施工現(xiàn)場用水量、水污染、固體廢棄物污染、噪聲污染等，方便現(xiàn)場管理。

因此，多層板式復合結構是未來墻體改革及發(fā)展的方向，隨著新型建筑多層板式復合結構的不斷出現(xiàn)，應用的不斷推廣及深入，必將受到用戶的青睞，具有廣闊的發(fā)展空間。

3 輕鋼龍骨石膏板裝配式隔墻技術和性能測試

3.1 輕鋼龍骨石膏板裝配式隔墻

輕鋼龍骨石膏板裝配式隔墻是具有代表性的“多層板式復合結構”，以下簡稱“裝配式隔墻”，是適用于建筑室內空間的非承重可拆裝式隔斷墻。

傳統(tǒng)隔墻由施工人員現(xiàn)場進行加工和組裝，龍骨與石膏板都需要在現(xiàn)場進行裁切，施工復雜、時間長，隔墻質量容易受施工人員和環(huán)境的影響，此過程中會產生較多的廢料、廢渣，并伴有噪聲、粉塵的污染。此外，當隔墻位置需要改動時，原有的隔墻必須進行破壞性拆除，不能重復利用、造成極大的資源浪費。

裝配式隔墻系統(tǒng)將輕鋼龍骨石膏板隔墻標準化、模塊化，工廠或制作車間提前組裝制作，運送到施工現(xiàn)場即可直接安裝。施工過程更加標準規(guī)范，墻體質量有了可靠保證，施工現(xiàn)場基本不會產生廢料、廢渣。墻體可二次拆裝分解再利用，節(jié)能環(huán)保、省工省料、資源利用率大幅度提高。

3.2 裝配式隔墻用輕鋼龍骨及配件

圖1 裝配式隔墻專用龍骨效果展示圖

圖2 裝配式隔墻專用龍骨實物展示圖

圖3 專利固定連接件

裝配式隔墻用輕鋼龍骨采用特殊加工形式，天、地龍骨和豎龍骨與普通龍骨的外形與安裝方式均有所不同，如圖1及圖2所示，裝配式隔墻所需龍骨分別是：M型定位龍骨、U型槽體凹形天龍骨、U型槽體凸形地龍骨、C型槽體凹形豎龍骨、C型豎龍骨加M型定位龍骨組。裝配式隔墻所需的配件為專利固定連接件，如圖3所示。整個裝配式墻體最終采用專利固定連接件與定位龍骨墻體鏈接。

3.3 裝配式墻體的制備及安裝

裝配式墻體采用工廠預制成型，現(xiàn)場模塊安裝的形式。裝配式墻體的寬度為1 200 mm，高度為2 400～3 000 mm。

安裝過程中首先放線定位安裝M型定位龍骨→將工廠預制完成的裝配式墻體卡入底部M型定位龍骨定位槽中→用特質超薄螺母扳擰緊專利固定連接件的螺母使其與頂部M型定位龍骨固定→通過與M型定位龍骨上下連接將第一塊裝配式墻體固定于墻洞之間→順次安裝其他裝配式墻體，如圖4所示。

圖4 施工現(xiàn)場安裝過程

圖5 沖擊試驗龍骨排布圖

圖6 沖擊試驗板材排布圖

3.4 輕鋼龍骨石膏板裝配式隔墻抗沖擊性能測試

3.4.1 軟體沖擊測試

（1） 材料：石膏板3 000 mm×1 200 mm×12 mm （10.17 kg/m2）、U型特種輕鋼龍骨75 mm×40 mm× 0.6 mm、C型特種輕鋼龍骨75 mm×50 mm×0.6 mm （600 mm間距開孔）、M定位龍骨。試驗的龍骨及板材的排布圖如圖5及圖6所示。

（2）沖擊力：50 kg砂袋（120 N·M/次、3次）。

（3）實驗結果：板材無破壞，無變形。

3.4.2 硬體沖擊測試

（1）材料：石膏板3 000×1 200×12 mm（10.17 kg/m2）、U型特種輕鋼龍骨75×40×0.6 mm、C型特種輕鋼龍骨75×50×0.6 mm（600 mm間距開孔）、M定位龍骨。

（2）沖擊力：50 kg砂袋（200N·M/次、1次）。

（3）實驗結果：板材沖擊點有微小凹陷、左側輕鋼龍骨開口面向內彈性變形，沖擊點右側輕鋼龍骨變形（位于開孔處）、撞擊點龍骨變形量25 mm，板材背部有400 mm橫向裂紋。

3.5 裝配式隔墻耐火極限及隔聲量評估

以99厚裝配式隔墻（結構為：1×12 mm普通紙面石膏板+C75龍骨+50 mm厚80容重巖棉+1×12 mm普通紙面石膏板）為例進行評估，如圖7所示。

圖7 99mm厚裝配式隔墻示意圖

3.5.1 耐火極限評估

根據(jù)國家建筑材料測試中心出具的編號為“20131C02264” 的99厚石膏板隔墻檢測報告，其耐火極限為55分鐘，報告中石膏板隔墻的結構為“1×12 mm普通紙面石膏板+C75龍骨+50 mm厚80容重巖棉+1×12 mm普通紙面石膏板”，與上訴裝配式隔墻結構基本相同，只是墻體與原結構連接方式變?yōu)閷＠潭ㄟB接件連接，若連接處防火措施到位，對防火無影響，綜合評估上訴方案滿足隔墻55分鐘的要求。

3.5.2 隔聲（RW）評估

根據(jù)清華大學建筑物理環(huán)境監(jiān)測中心出具的編號“89004”的99厚隔墻檢測報告，其隔聲量為43 dB，報告中石膏板隔墻的結構為“1×12 mm普通紙面石膏板+C75龍骨+50 mm厚80容重巖棉+1×12 mm普通紙面石膏板”，與上訴裝配式隔墻結構基本相同，只是與原結構連接方式變?yōu)閷＠潭ㄟB接件連接，若連接處隔聲密封措施到位，對隔聲無影響，綜合評估上訴方案的實驗室隔聲量（RW）可達43 dB。

［1］ 張立改.淺析新材料在建筑節(jié)能減排中的應用. 建筑與裝飾，2015，（25）.

Multilayer composite structure fabricated partition wall technology

TU35

1009-797X （2015） 20-0163-05

B DOI：10.13520/j.cnki.rpte.2015.20.055

徐正東，男，碩士學歷，助理工程師，畢業(yè)于北京林業(yè)大學，主要從事墻體及吊頂系統(tǒng)解決方案工作。

2015-09-01