一種保溫免拆模板的開發(fā)及其工程應(yīng)用

吳志敏 ，王書喜 ，陳龍 ，張海遐

（1.江蘇省建筑科學(xué)研究院有限公司，江蘇 南京 210008；2.江蘇長(zhǎng)達(dá)環(huán)保節(jié)能科技有限公司，江蘇 鹽城 224005）

0 引言

建筑外墻外保溫系統(tǒng)具有質(zhì)量輕、保溫隔熱效果好、適用范圍廣、可基本消除熱橋等優(yōu)點(diǎn)，在國(guó)內(nèi)外節(jié)能建筑及既有建筑節(jié)能改造工程中廣泛應(yīng)用。目前，外墻外保溫系統(tǒng)主要采用模塑聚苯乙烯泡沫（EPS）、擠塑聚苯乙烯泡沫（XPS）、聚氨酯泡沫（PU）等有機(jī)材料及巖棉、發(fā)泡水泥等無(wú)機(jī)材料作為保溫隔熱材料，采用粘貼為主、錨固為輔的方式固定在外墻外側(cè)，保溫板外側(cè)采用抗裂砂漿壓入網(wǎng)格布做保護(hù)層，形成薄抹灰外保溫系統(tǒng)[1]。外保溫系統(tǒng)處于建筑物的最外側(cè)，承擔(dān)外圍護(hù)結(jié)構(gòu)所面臨的風(fēng)雨侵蝕、溫度變化引起的應(yīng)力作用、凍融、凍脹及大氣中酸堿的腐蝕等外部環(huán)境造成的危害，因此其安全性和耐久性尤其經(jīng)受著較為嚴(yán)峻的考驗(yàn)。近年來(lái)外保溫工程在使用中屢屢發(fā)生開裂、空鼓、滲水甚至保溫層脫落、飾面磚脫落等問題，便是這些因素導(dǎo)致的后果。另外材料和施工等環(huán)節(jié)亂象還導(dǎo)致外保溫系統(tǒng)屢屢發(fā)生火災(zāi)事故，給國(guó)家和人民生命財(cái)產(chǎn)造成極大的損失。2014年國(guó)家出臺(tái)了新的建筑防火規(guī)范[2]，另外，多個(gè)省市的建筑節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)也從50%提高到65%，常規(guī)外墻外保溫技術(shù)面臨更大的挑戰(zhàn)。因此，為減少質(zhì)量與安全隱患，必須開發(fā)和推廣性能更優(yōu)異、構(gòu)造更可靠、質(zhì)量更容易保證的保溫材料及系統(tǒng)。

保溫免拆模板是行業(yè)內(nèi)近年來(lái)開始應(yīng)用的集保溫材料和模板于一體的復(fù)合材料，其開發(fā)的初衷是為了增加外保溫的可靠性、減小模板的消耗、降低工程造價(jià)。近年來(lái)已發(fā)展出多種形式，并已在多個(gè)省市的外墻外保溫工程中應(yīng)用。本文對(duì)目前常用的幾種保溫免拆模板及其外保溫系統(tǒng)進(jìn)行了調(diào)研，對(duì)其技術(shù)特點(diǎn)進(jìn)行了總結(jié)，在此基礎(chǔ)上經(jīng)設(shè)計(jì)優(yōu)化和改良形成了一種保溫性能良好、防火性能佳、安全可靠、性價(jià)比高的保溫免拆模板，該產(chǎn)品已實(shí)現(xiàn)了規(guī)模化生產(chǎn)，并在建筑中得到成功應(yīng)用。

1 保溫免拆模板常見形式

保溫免拆模板是在工廠生產(chǎn)的具有一定保溫功能、強(qiáng)度和剛度的，可用作現(xiàn)澆混凝土模板，澆筑混凝土后不拆除而作為保溫隔熱層的復(fù)合保溫板。保溫免拆模板集保溫材料和模板功能于一體，用于混凝土外墻，一方面，可以省去模板，另一方面，在混凝土澆筑過程中通過水泥漿與混凝土墻全面積粘結(jié)可以省去保溫系統(tǒng)膠粘劑的材料和人工費(fèi)，從而在一定程度上可以降低工程造價(jià)。

1.1 漿料類復(fù)合材料保溫免拆模板

漿料類復(fù)合材料保溫免拆模板是以水泥等膠凝材料、保溫填料為主要原料，添加功能性外加劑，經(jīng)攪拌、表面復(fù)合增強(qiáng)網(wǎng)、成型、養(yǎng)護(hù)、切割等工藝制成的可作為永久模板置于混凝土外側(cè)的保溫板（見圖1），與混凝土接觸的一側(cè)通常采用界面砂漿做成毛面。按照保溫填料的不同一般又分為EPS顆粒復(fù)合材料保溫免拆模板和?；⒅閺?fù)合材料保溫免拆模板，也有EPS顆粒和玻化微珠復(fù)合的保溫免拆模板。

圖1 EPS顆粒和?；⒅閺?fù)合材料保溫免拆模板

漿料類復(fù)合材料保溫免拆模板燃燒性能達(dá)到A級(jí)[3]，因此在公消[2011]65號(hào)文出臺(tái)后該材料得到較快的發(fā)展。該保溫免拆模板有一定的抗彎強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度和彈性模量，但其自重較大，密度為350kg/m3左右；保溫性能不高，導(dǎo)熱系數(shù)為0.07 W/（m·K）左右，按照目前的65%節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定要求該保溫材料的設(shè)計(jì)厚度較大（如夏熱冬冷地區(qū)要求60 mm以上），安全性較難保證，經(jīng)濟(jì)性也受影響，因此該保溫免拆模板已較少應(yīng)用。

1.2 EPS模塊保溫免拆模板

EPS模塊是由可發(fā)性聚苯乙烯顆粒加熱發(fā)泡，通過工廠生產(chǎn)成型制得的、符合一定的模數(shù)并設(shè)插接企口均勻分布的燕尾槽的模塊，根據(jù)EPS材料的不同分為普通EPS模塊和石墨EPS模塊2種。其中石墨EPS模塊的防火性能較好，燃燒性能達(dá)B1級(jí)。采用EPS模塊在工程現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行拼裝，形成雙面保溫免拆模板，雙面模板間按照結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求綁扎鋼筋并澆筑混凝土，形成一種保溫性能優(yōu)異的墻體（見圖2）。

圖2 石墨EPS模塊保溫免拆模板

1.3 XPS復(fù)合保溫免拆模板

XPS復(fù)合保溫免拆模板是以擠塑聚苯乙烯泡沫（XPS）板作為保溫材料，XPS板兩側(cè)采用抹面砂漿及玻璃纖維網(wǎng)格布進(jìn)行加強(qiáng)并形成粘結(jié)層、加強(qiáng)層等多重構(gòu)造層，提高板的抗彎強(qiáng)度及剛度，從而可作為模板使用（見圖3）。XPS復(fù)合保溫免拆模板外側(cè)一般采用薄抹灰抹面層，系統(tǒng)抗裂性能較好，錨固件在施工中預(yù)留在混凝土澆筑時(shí)埋入，安全可靠，并提高防水性能。XPS復(fù)合保溫免拆模板的保溫性能較好，構(gòu)造簡(jiǎn)單，造價(jià)較低，因而目前在寒冷地區(qū)多個(gè)省市得到規(guī)?；瘧?yīng)用。該保溫免拆模板采用的XPS板燃燒性能達(dá)不到A級(jí)，對(duì)于防火要求較高的建筑尚不適合[2]，有待于進(jìn)一步優(yōu)化和提升。

圖3 XPS復(fù)合保溫免拆模板

2 新型保溫免拆模板的開發(fā)

2.1 保溫免拆模板性能要求

根據(jù)JGJ144—2008《外墻外保溫工程技術(shù)規(guī)范》的規(guī)定，外墻外保溫系統(tǒng)具有以下性能：（1）能適應(yīng)基層墻體的正常變形而不產(chǎn)生裂縫或空鼓；（2）能長(zhǎng)期承受自重而不產(chǎn)生有害的變形；（3）能承受風(fēng)荷載的作用而不產(chǎn)生破壞；（4）能承受室外氣候的長(zhǎng)期反復(fù)作用而不產(chǎn)生破壞；（5）具有防水滲透性能和透氣性能；（6）在地震發(fā)生時(shí)不應(yīng)從基層脫落；（7）具有物理、化學(xué)穩(wěn)定性，所有組成材料應(yīng)彼此相容并具有防腐性，在可能受到生物侵害（鼠害、蟲害等）時(shí)，具有防生物侵害性能；（8）滿足防火要求。

保溫免拆模板及模板支架應(yīng)具有足夠的承載能力、剛度和穩(wěn)定性，應(yīng)能承受澆筑混凝土的自重、側(cè)壓力和施工過程中所產(chǎn)生的荷載。因此，免拆保溫模板所需的性能一般至少包括：（1）較好的保溫隔熱性能；（2）較好的阻燃、防火性能；（3）一定的抗折強(qiáng)度、抗彎強(qiáng)度；（4）一定的彈性模量；（5）與水泥漿較好的粘結(jié)性能；（6）較好的耐水性能。

2.2 新型保溫免拆模板的開發(fā)

根據(jù)保溫免拆模板的性能要求，在總結(jié)目前常用的幾種免拆保溫模板技術(shù)特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，本文設(shè)計(jì)了一種新型的保溫免拆模板，其中一種是采用B1級(jí)高密度EPS板作為保溫芯板（見圖4），另一種是采用A級(jí)巖棉帶板作為保溫芯板（見圖5），該保溫免拆模板具有以下特征：

（1）三明治結(jié)構(gòu)：面層采用帶增強(qiáng)網(wǎng)的抗裂砂漿，與保溫芯材剛?cè)嵯酀?jì)，保溫免拆模板強(qiáng)度與剛度得以大大提升。

（2）保溫芯材：一種采用保溫性、透氣性好的，燃燒性能為B1級(jí)EPS板；一種采用燃燒性能為A級(jí)巖棉帶，用于防火高要求建筑或防火隔離帶部位。

（3）面層：設(shè)應(yīng)變緩沖層，與抗裂砂漿層（內(nèi)置增強(qiáng)網(wǎng)）結(jié)合，提升系統(tǒng)的整體抗裂性。

（4）與混凝土的粘結(jié)層：內(nèi)置增強(qiáng)網(wǎng)，毛面處理。

（5）芯材與結(jié)合層：采用加強(qiáng)栓加強(qiáng)增強(qiáng)板的抗彎性能和剛度。

（6）錨固件：預(yù)制保溫錨栓，錨栓與現(xiàn)澆混凝土緊密結(jié)合，抗拔性能良好。

圖4 EPS芯材保溫免拆模板的構(gòu)造

圖5 巖棉芯材保溫免拆模板的構(gòu)造

2.3 新型保溫免拆模板的性能

該新型保溫免拆模板經(jīng)小試、中試，反復(fù)優(yōu)化，最終定型，目前已實(shí)現(xiàn)規(guī)?；a(chǎn)（見圖6），產(chǎn)品性能按表1、表2的要求控制。

表1 新型保溫免拆模板的性能指標(biāo)

表2 保溫芯板的性能指標(biāo)

圖6 新型保溫免拆模板生產(chǎn)

3 新型保溫免拆模板的應(yīng)用

3.1 構(gòu)造設(shè)計(jì)

新型保溫免拆模板外墻外保溫系統(tǒng)基本構(gòu)造與常規(guī)外墻外保溫的構(gòu)造有所不同，保溫免拆模板直接與基層墻體通過現(xiàn)澆混凝土粘結(jié)，保溫免拆模板按要求設(shè)置專用預(yù)置錨栓，專用預(yù)置錨栓隨混凝土澆筑埋入墻體，保溫免拆模板外側(cè)設(shè)抗裂砂漿和增強(qiáng)網(wǎng)（見圖7）。設(shè)計(jì)時(shí)按照節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)要求計(jì)算保溫層的厚度，按照建筑的層高等選擇保溫免拆模板的規(guī)格。門窗洞口側(cè)面、裝飾線條等處立模較困難的部位及砌體填充墻外側(cè)采用配套保溫板粘結(jié)，做法同常規(guī)的外墻外保溫系統(tǒng)。

圖7 新型保溫免拆模板外墻外保溫系統(tǒng)基本構(gòu)造

3.2 施工要點(diǎn)

（1）確定排板分格方案：應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)尺寸確定排板分格方案并繪制安裝排板圖，盡量使用主規(guī)格保溫免拆模板。

（2）彈線：保溫免拆模板安裝前應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙和排板圖復(fù)核尺寸，并設(shè)置安裝控制線，彈出每塊板的安裝控制線。

（3）保溫免拆模板裁割：對(duì)于無(wú)法用主規(guī)格安裝的部位，應(yīng)事先在施工現(xiàn)場(chǎng)用切割鋸切割成為符合要求的非主規(guī)格尺寸，最小寬度不宜小于150 mm。

（4）安裝專用預(yù)置錨栓：在施工現(xiàn)場(chǎng)用手槍鉆在保溫免拆模板預(yù)定位置穿孔，按設(shè)計(jì)要求安裝專用預(yù)置錨栓，安裝孔距保溫免拆模板邊緣應(yīng)不小于50 mm；安裝時(shí)應(yīng)保證每塊復(fù)合保溫板至少有1個(gè)專用預(yù)置錨栓加強(qiáng)；門窗洞口處可增設(shè)專用預(yù)置錨栓。

（5）綁扎鋼筋及墊塊：鋼筋綁扎驗(yàn)收合格后，在鋼筋內(nèi)外兩側(cè)綁扎墊塊。

（6）立保溫免拆模板：根據(jù)設(shè)計(jì)排板圖的分格方案安裝保溫免拆模板，并用綁扎鋼絲將錨栓與鋼筋綁扎定位。

（7）立內(nèi)側(cè)模板：根據(jù)相關(guān)規(guī)范的要求，可采用傳統(tǒng)做法安裝外墻內(nèi)側(cè)模板。

（8）安裝對(duì)拉螺栓：按常規(guī)模板施工方法確定對(duì)拉螺栓間距，用手槍鉆在保溫免拆模板和內(nèi)側(cè)模板相應(yīng)位置開孔，穿入對(duì)拉螺栓并初步調(diào)整螺栓。

（9）安裝模板主、次楞：根據(jù)模板計(jì)算及施工方案確定的主、次愣間距，立外墻內(nèi)、外側(cè)豎向次楞，橫向安裝主楞，固定內(nèi)外模板及主、次楞，調(diào)整模板位置和垂直度，使之滿足相關(guān)規(guī)范及施工方案要求。

（10）混凝土澆筑：混凝土澆筑應(yīng)用鍍鋅鐵皮扣在保溫免拆模板上口形成保護(hù)帽。

（11）混凝土養(yǎng)護(hù)、內(nèi)模板及主、次楞拆除：混凝土養(yǎng)護(hù)、內(nèi)模板及主、次楞的拆除時(shí)間和要求應(yīng)按照GB 50666—2011《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工規(guī)范》和JGJ162—2014《建筑施工模板安全技術(shù)規(guī)范》的規(guī)定執(zhí)行。

圖8為某建筑采用新型保溫免拆模板施工的工程現(xiàn)場(chǎng)。

圖8 新型保溫免拆模板的工程應(yīng)用

4 結(jié)語(yǔ)

保溫免拆模板集保溫材料和模板于一體，采用保溫免拆模板的外墻外保溫系統(tǒng)可提高工程的可靠性和防火性能，減小模板的消耗、降低工程造價(jià)。本研究開發(fā)的保溫免拆模板保溫性能良好、防火性能佳、安全可靠、性價(jià)比高，已實(shí)現(xiàn)了規(guī)?；a(chǎn)并在建筑工程中成功應(yīng)用。