結構保溫一體化成套技術的研究

程亞軍，劉海順，趙琦，楊經綸

（新疆維吾爾自治區(qū)產品質量監(jiān)督檢驗研究院，新疆 烏魯木齊 830013）

0 前言

隨著我國經濟進入“生態(tài)文明、綠色發(fā)展”的新常態(tài)，作為綠色建材的新型墻體材料必將以滿足新型建筑工業(yè)化和綠色建筑需求為導向，以科技創(chuàng)新為動力，以高品質、高性能的綠色墻材為重點，進一步優(yōu)化產業(yè)結構，提高發(fā)展質量，提高資源利用效能，保障工程質量，把我國墻材行業(yè)建設成適應性強、安全可靠，滿足國民經濟發(fā)展和建設需要、經濟效益良好的重要基礎產業(yè)。

在建筑結構中，外圍護結構的熱損耗最大，外圍護結構中墻體又占了很大份額。所以建筑墻體改革與墻體節(jié)能技術的發(fā)展是建筑節(jié)能技術的一個重要環(huán)節(jié)，發(fā)展外墻保護技術及節(jié)能材料是建筑節(jié)能的主要方法之一。結構保溫一體化成套技術的研究，是對現(xiàn)有結構保溫體系和保溫材料的類別及性能數據的收集和評價，為今后墻體外保溫提供技術和數據的支撐。本次主要研究的結構保溫一體化體系類別有：（1）燒結空心保溫砌塊復合外墻外保溫體系，（2）復合保溫砌塊，（3）自保溫復合一體條板，（4）蒸壓加氣自保溫砌塊（500 級以下砂加氣）。本文通過對四種不同體系傳熱系數、物理性能和燃燒性能的試驗數據進行比對分析，結合各體系的生產工藝，找出各體系類別的優(yōu)缺點并對應用的可能性進行評價。

1 檢測數據的統(tǒng)計

1.1 燒結空心保溫砌塊復合外墻外保溫體系

選取新疆某新材料有限公司的燒結砌塊。試驗方法選用 GB/T 13475—2008《絕熱 穩(wěn)態(tài)傳熱性質的測定標定和防護熱箱法》。

（1）頁巖燒結保溫砌塊 29 排孔（中空）尺寸為365mm×248mm×249mm，砌墻面積 1.8m×1.8m，砌筑采用專用砂漿，砂漿厚度 5mm，雙面抹灰厚度10mm，周邊用聚氨酯發(fā)泡密封，墻體厚度 385mm，實測傳熱系數為 0.38W/(m2·K)。

（2）頁巖燒結保溫砌塊 29 排孔（中間填滿干燥珍珠巖）尺寸為 365mm×248mm×249mm，砌墻面積 1.8m×1.8m，砌筑采用專用砂漿，砂漿厚度 5mm，雙面未抹灰，周邊用聚氨酯發(fā)泡密封，墻體厚度365mm，實測傳熱系數為 0.26W/(m2·K)。

（3）頁巖燒結保溫砌塊 23 排孔（中空）尺寸為300mm×248mm×249mm，砌墻面積 1.8m×1.8m，砌筑采用專用砂漿，砂漿厚度 5mm，雙面抹灰厚度10mm，周邊用聚氨酯發(fā)泡密封，墻體厚度 320mm，實測傳熱系數為 0.46W/(m2·K)。

砌塊其他性能情況，燃燒性能符合 A 級要求，頁巖燒結保溫砌塊 29 排孔（中空）尺寸為 365mm×248mm×249mm，物理性能實測數值達到 GB/T 13544—2011《燒結多孔磚和多孔砌塊》和 GB 26538—2011《燒結保溫磚和保溫砌塊》要求。

頁巖燒結保溫砌塊放射性內照射指數 0.2，外照射指數 0.3，符合 GB 6566—2010《建筑材料放射性核素限量》小于 1.0 要求。

1.2 復合保溫砌塊

復合保溫砌塊分混凝土自保溫復合砌塊、輕集料自保溫復合砌塊、石膏自保溫復合砌塊、再生骨料自保溫復合砌塊等。本次選取三種自保溫復合砌塊進行試驗檢測，詳情如下：

（1）承重混凝土自保溫復合砌塊為烏魯木齊市某建材公司生產的聯(lián)鎖承重保溫砌塊，規(guī)格是 409mm×280mm×200mm，砌塊填充苯板，按 GB/T 13475—2008《絕熱 穩(wěn)態(tài)傳熱性質的測定標定和防護熱箱法》測試傳熱系數，砌墻面積 1.8m×1.8m，砌筑采用普通砂漿，砂漿厚度 10mm，雙面抹灰厚度 15mm，周邊用聚氨酯發(fā)泡密封，墻體厚度 310mm，實測傳熱系數為0.447W/(m2·K)；未作燃燒性能和放射性試驗，砌塊物理性能實測數值達到 GB/T 29060—2012《復合保溫磚和復合保溫砌塊》要求。

（2）非承重混凝土自保溫復合砌塊為新疆某節(jié)能環(huán)?？萍加邢薰镜?SY 混凝土復合自保溫砌塊，規(guī)格是 390mm×280mm×190mm，砌塊填充苯板，按 GB/T 13475—2008 《絕熱 穩(wěn)態(tài)傳熱性質的測定標定和防護熱箱法》測試傳熱系數，砌墻面積 1.8m×1.8m，砌筑采用特種砂漿，砂漿厚度 5mm，雙面抹灰厚度 5mm，周邊用聚氨酯發(fā)泡密封，墻體厚度 290mm，實測傳熱系數為 0.446W/(m2·K) ；未作燃燒性能和放射性試驗，砌塊物理性能達到 GB/T 29060—2012《復合保溫磚和復合保溫砌塊》要求。

（3）輕集料自保溫復合砌塊選用烏魯木齊某石材有限公司的復合自保溫砌塊，主要原材料是地產陶粒、憎水蛭石、珍珠巖和破碎秸稈，規(guī)格是 390mm×290mm×190mm，砌塊孔洞用擠塑板填充，按 GB/T 13475—2008《絕熱 穩(wěn)態(tài)傳熱性質的測定標定和防護熱箱法》測試傳熱系數，砌墻面積 1.8m×1.8m，砌筑采用特種砂漿，砂漿厚度 5mm，雙面抹灰厚度 5mm，周邊用聚氨酯發(fā)泡密封，墻體厚度 300mm，實測傳熱系數為 0.383W/(m2·K) ；未作燃燒性能，放射性試驗內照射指數 0.2，外照射指數 0.3，符合 GB 6566—2010《建筑材料放射性核素限量》小于 1.0 要求。砌塊物理性能達到 JG/T 407—2013《自保溫混凝土復合砌塊》要求。

1.3 自保溫復合一體條板

自保溫復合一體條板一般分為中空添加保溫材料和非中空保溫板兩種，中空添加保溫材料板選取阿拉爾市某新型保溫建材有限公司的 HT 高強度自保溫外墻板一體條板試驗，非中空保溫板選取新疆中北金玉實業(yè)有限公司的建筑結構輕質保溫復合板。由于一直沒有國家行業(yè)標準，本項目物理性能選取企業(yè)標準和輕質隔墻板GB/T 23451—2009《建筑用輕質隔墻條板》，傳熱系數按 GB/T 13475—2008 《絕熱 穩(wěn)態(tài)傳熱性質的測定標定和防護熱箱法》測試。

（1）HT 高強度自保溫外墻板選取規(guī)格為3000mm×600mm×200mm，中間填充苯板（厚160mm），砌墻面積 1.8m×1.8m，勾縫采用特種砂漿鏈接，周邊用聚氨酯發(fā)泡密封，表面用粉刷石膏刮平，墻體厚度 200mm，實測傳熱系數為 0.432W/(m2·K)；未作燃燒性能、結構軸向抗壓和放射性。一體板物理性能達到 GB/T 23451—2009《建筑用輕質隔墻條板》要求。

（2）建筑結構輕質保溫復合板選取新疆某實業(yè)有限公司的規(guī)格為 3000mm×600mm×220mm，內置鋼筋龍骨，端頭有吊掛鉤，主體材料為含苯粒輕型混凝土，砌墻面積 1.8m×1.8m，勾縫采用特種砂漿鏈接，周邊用聚氨酯發(fā)泡密封，表面用粉刷石膏刮平，墻體厚度220mm，實測傳熱系數為 0.55W/(m2·K)；燃燒性能試驗結果為 A 級，結構性能中板初裂時撓度 1.46mm，最大裂縫 1.5mm 時荷載值 25.0kN，滿足設計要求，放射性未作。復合板物理性能達到企業(yè)標準要求。

1.4 蒸壓加氣自保溫砌塊（500 級以下砂加氣）

蒸壓加氣混凝土砌塊在近幾年發(fā)展迅速，從生產規(guī)模和產品質量都有長足進步，但新疆對產品升級換代研究不夠，只有新疆天山建材新型墻體材料有限責任公司試生產 04、03 級，05 級有少量企業(yè)可生產， 06 級比較普遍，但通過測試單一節(jié)能效果不理想，本項目選用新疆某建材新型墻體材料有限責任公司生產的 05、04、03 級三種蒸壓加氣混凝土砌塊試驗，其中 05 級測試傳熱系數、燃燒性能、放射性和物理性能，04、03級由于在試制階段，樣品數量受限只測了物理性能。

（1）蒸壓加氣混凝土砌塊 05 級選用砂加氣，規(guī)格為 600mm×300mm×300mm，測試傳熱系數按 GB/T 13475—2008 《絕熱 穩(wěn)態(tài)傳熱性質的測定標定和防護熱箱法》試驗，砌墻面積 1.8m×1.8m，砌筑采用特種砂漿，砂漿厚度 5mm，雙面抹灰厚度 5mm，周邊用聚氨酯發(fā)泡密封，墻體厚度 310mm，實測傳熱系數為0.48W/(m2·K)，燃燒性能試驗結果為 A 級，放射性試驗內照射指數 0.3，外照射指數 0.3，符合 GB 6566—2010《建筑材料放射性核素限量》小于 1.0 要求，物理性能達到 GB 11968—2006《蒸壓加氣混凝土砌塊》標準要求。

（2）蒸壓加氣混凝土砌塊 04 級選用砂加氣，規(guī)格為 600mm×300mm×200mm，物理性能達到 GB 11968—2006《蒸壓加氣混凝土砌塊》標準要求。

（3）蒸壓加氣混凝土砌塊 03 級選用砂加氣，規(guī)格為 600mm×300mm×200mm，物理性能實測數值密度320kg/m3、強度 0.7MPa、干燥收縮值 0.39mm/m、抗凍性質量損失 2.3%、導熱系數小于 0.10W/(m·K)。

2 統(tǒng)計分析及應用的可能性

2.1 燒結空心保溫砌塊復合外墻外保溫體系

通過對頁巖燒結保溫砌塊 29 排孔（中空）、29 排孔（中間填滿干燥珍珠巖）、23 排孔（中空）、頁巖燒結空心砌塊傳熱系數的試驗，發(fā)現(xiàn)單獨使用頁巖燒結保溫砌塊 29 排孔（中間填滿干燥珍珠巖）砌筑墻體，可滿足烏魯木齊市節(jié)能 75% 的要求。燃燒性能為 A級，物理性能達到國家標準要求。實際應用時砌筑、抹灰砂漿的選擇很關鍵，應選骨料細的專用砂漿為好。應用方面受限的主要原因：（1）現(xiàn)在高層設計全剪力墻越來越多，砌塊主要作為墻體填充使用，（2）頁巖燒結保溫砌塊壁過脆，現(xiàn)場無法切割，（3）銷售價格偏高，（4）墻體填充與結構柱、樓板的保溫不配套。

2.2 復合保溫砌塊

通過對承重、非承重混凝土自保溫復合砌塊、輕集料自保溫復合砌塊三種自保溫砌塊的傳熱系數結果分析，填充擠塑板的輕集料自保溫復合砌塊傳熱系數為0.38W/(m2·K)，其他在 0.45～0.48 W/(m2·K) 之間，單獨作為墻體節(jié)能 75% 都不滿足，均需改進，從原材料分析，砌塊壁摻加陶粒、憎水蛭石、珍珠巖，填充擠塑板、苯板或其他部位材料可提高熱阻，降低傳熱系數；從生產工藝研究，強度與節(jié)能是矛盾體，提高強度務必提高壁的密度，傳熱系數有所升高；從結構型式分析，建議優(yōu)化阻斷，加長傳導路徑，改善節(jié)能性能。

從砌塊物理性能實測數值分析，產品均能達到 GB/T 29060—2012《復合保溫磚和復合保溫砌塊》和 JG/T 407—2013《自保溫混凝土復合砌塊》要求；密度除承重砌塊都在 850～900kg/m3之間，強度可達到 5.0MPa以上；凍融有一家 45 次循環(huán)破壞，干燥收縮率都較小，軟化系數達到 0.85 以上。放射性均符合，原因是烏魯木齊周邊無放射源。

2.3 自保溫復合一體條板

通過對兩家不同類型的中空添加保溫材料和非中空保溫板測試，傳熱系數結果由于厚度不同沒有可比性，但從數據分析，接縫處影響很大，單獨不能達到節(jié)能75% 的要求，必須再做外保溫與之配合才能滿足節(jié)能要求；自保溫復合一體條板沒有國家和行業(yè)標準，應用受限，但從裝配式材料考慮，自保溫復合板前途光明，優(yōu)勢在于工廠化流水生產，安裝快，易控制，節(jié)省資源等。

從所測物理性能數據分析，中空添加保溫材料的復合板抗折性能較差，原因是一般使用兩層鋼網或加強耐堿網格布，在結構上抗折強度達不到要求；非中空保溫板內一般設置鋼筋網籠并有設置多處外焊接點和安裝吊掛環(huán)，便于組裝，實測抗彎承載力達到 25kN，結構性能優(yōu)越，在鋼結構建筑中作填充性能較好。從燃燒性能分析，中空添加保溫材料的復合板耐火極限不如非中空保溫板，原因是中間保溫材料燃點低。

實際應用中急需解決標準和圖集的問題。

2.4 蒸壓加氣自保溫砌塊（500 級以下砂加氣）

通過對 05、04、03 級蒸壓加氣混凝土砌塊部分項目測試，05 級砂加氣，厚度 300mm，傳熱系數按 GB/T 13475—2008《絕熱 穩(wěn)態(tài)傳熱性質的測定標定和防護熱箱法》試驗，實測傳熱系數為 0.48W/(m2·K)，由于樣品原因 04、03 級未作傳熱系數，查資料顯示節(jié)能效果較好，但單獨使用達不到節(jié)能 75% 要求，與其他保溫材料配合使用較好。從砌塊物理性能實測數值分析，05、04 級滿足標準要求，03 級強度不夠，原因有可能是為提高砂細度反復粉磨泥化較嚴重，使強度偏低。

3 結論

以上四種不同體系的結構保溫墻體材料性能各有利弊，共同缺點是體系不完整，燒結砌塊、復合保溫砌塊和自保溫復合一體條板單獨使用，在剪力墻、結構柱部位無法保溫，在施工安裝時過于偏重，影響工地應用。優(yōu)點是工廠化生產，安裝便捷，符合國家裝配式建筑和建材產業(yè)的發(fā)展方向。