淺談裝配式鋼結構住宅圍護墻板選用及應用

朱宏偉

鋼結構建筑天然具有裝配式的特性，是裝配式建筑中的重要組成部分，并已大量應用于大型場館、大跨高聳公共建筑、市政橋梁、工業(yè)廠房等建筑上，但住宅鋼結構較少，因此在住宅鋼結構圍護體系研發(fā)、應用上存在明顯不足。本文通過對全國范圍內裝配式鋼結構住宅相關墻體材料供應商進行調研，綜合分析了各類型墻板的應用范圍與性能、各墻板企業(yè)市場占有率現狀，為突破鋼結構住宅發(fā)展瓶頸，尋找適用于鋼結構住宅的可靠圍護結構體系進行了探索[1]。

1.墻板類型及應用范圍

目前市面上應用于裝配式鋼結構建筑的可計算裝配率的墻板材料有蒸壓輕質加氣混凝土板、發(fā)泡陶瓷保溫墻板，發(fā)泡混凝土條板、陶粒混凝土條板、聚苯顆粒復合板以及輕鋼龍骨組合結構墻體。

（1）蒸壓輕質加氣混凝土板是以粉煤灰（或硅砂）、水泥、石灰等為主原料，經過高壓蒸汽養(yǎng)護而成的多氣孔混凝土板材（其中外墻和分戶墻板需經過處理的鋼筋增強）；該墻板既可做建筑主體的內墻和外墻體材料，又可做屋面和樓層板，是一種性能優(yōu)越的新型建材，可廣泛應用于混凝土結構和鋼結構住宅、辦公樓、廠房的內/外墻體、防火墻、鋼結構梁柱防火維護、隔音墻等。

（2）發(fā)泡陶瓷保溫墻板主要利用陶瓷產區(qū)所產生的廢渣和多種礦山開采的尾礦、河道淤泥等固體廢棄物作原料，經無害化處理后，按配方比例混合調配，再經球磨、混合漿料、噴霧制粉、鋪粉定形、高溫燒制、成品切制等過程制成。可以用于民用建筑和節(jié)能改建工程中內外墻保溫工程、屋面保溫工程，亦可作為非承重填充墻。

（3）發(fā)泡混凝土板是通過發(fā)泡機的發(fā)泡系統(tǒng)將發(fā)泡劑用機械方式充分發(fā)泡，并將泡沫與水泥漿均勻混合，然后經過發(fā)泡機的泵送系統(tǒng)進行現澆施工或模具成形，經自然養(yǎng)護所形成的一種含有大量封閉氣孔的新型輕質保溫材料。該板材可應用于民用建筑和公共建筑的內墻。

（4）陶?；炷粮魤Π迨且猿p質陶粒和高標號水泥為主要原材料，在特定制作工藝條件下擠壓而成的。輕質陶?；炷粮魤Π宀捎煤侠淼纳a工藝和設備，使產品具有密實度高、輕質、耐水、抗凍、保溫、不燃、等功能特征，陶?；炷粮魤Π逋瑫r具有外觀平整，尺寸準確，安裝施工方便快捷。

（5）聚苯顆粒復合板是以薄型纖維水泥板或硅酸鈣板作為面板，中間填充高強水泥、聚苯乙烯顆粒、粉煤灰等輕集料一次復合而成的輕質、節(jié)能、環(huán)保型復合板材。該板材可以應用于民用建筑和公共建筑的內墻。

（6）輕鋼龍骨組合結構墻體（灌漿墻）以輕鋼龍骨作為骨架，其兩側用材料性能符合一定要求的水泥纖維板或硅酸鈣板作為面層，然后在骨架與面層板形成的空腔內灌注輕骨料混凝土（如EPS混凝土），待混凝土硬化后即形成一實心、復合墻體。該板材可應用于民用建筑和公共建筑的內墻。

2.墻板性能對比

2.1 蒸壓輕質加氣混凝土板優(yōu)缺點

（1）優(yōu)點：蒸壓輕質加氣混凝土板具有保溫隔熱性能、隔音耐火性能好等優(yōu)點，其導熱系數為B05 級≤0.13、B06級≤0.15，其保溫、隔熱性是玻璃的六倍、黏土的三倍；蒸壓加氣混凝土導熱系數很小，這使得熱遷移慢，能有效抵御火災，并保護其結構不受火災影響，僅100mm厚板材耐火極限就＞4h，不同厚度的板材可降低30dB～50dB 噪音。

（2）缺點：蒸壓輕質加氣混凝土板最大的缺點就是吸水率高，須使用界面劑，一定程度增加了其使用成本，即使用上界面劑，有時也會出現粉刷層的空鼓、脫皮、裂紋等工程事故，不能用于長期浸水、經常受干濕交替或凍融循環(huán)的建筑部位，在運輸安裝過程中需注意防水；材料較脆，容易掉角，安裝過程損耗較大；材料在生產過程中，不能將管線材料集成在板材內，需要現場切割開槽、打孔，再修補，增加現場濕作業(yè)量。

2.2 發(fā)泡陶瓷混凝土板優(yōu)缺點

（1）優(yōu)點：發(fā)泡陶瓷混凝土板具有防火性能和隔音性能好、容重較輕、防潮防霉等優(yōu)點。發(fā)泡陶瓷混凝土板為高溫燒結制品，A1 級不燃材料，120mm厚墻體耐火極限可達3h，120mm 厚分戶墻隔音效果能達到45dB，完全滿足隔墻隔音要求；發(fā)泡陶瓷混凝土板容重僅400kg/m3，相對市面其他裝配式條板材料，容重還是很有優(yōu)勢的，可以較大程度上減少結構承重；該板材軟化系數為0.98，獨立發(fā)泡密閉氣孔結構，防水防潮、抗菌防霉性能優(yōu)越，完美適用于地下工程、洗手間、廚房等有水空間。

（2）缺點：板材尺寸有限，墻體厚度最大為120mm，最大長度為2400mm，樓層較高拼接縫較多；價格較高，是行業(yè)內除預制混凝土板外價格最高的墻板類型；材料較脆，容易掉角，用于外墻推廣度不高；材料在生產過程中，不能將管線材料集成在板材內，需要現場切割開槽、打孔，再修補，增加了現場濕作業(yè)量。

2.3 發(fā)泡混凝土條板優(yōu)缺點

（1）優(yōu)點：材料強度較高、容重較輕、隔聲性好、價格較低、工藝更多樣可制作成實心和空心板。依據相應的檢測報告，90mm 空心板抗壓強度達到5.8MPa，容重600kg/m3，相較于蒸壓輕質加氣混凝土條板、陶粒板容重明顯較小，實心90mm 板隔聲性能達到40dB（國家住宅建筑要求分戶墻不小于40dB），實心120mm 板隔聲性能達到45dB；發(fā)泡手段更靈活，生產模具種類繁多，生產成本及投資較小，價格低廉，90mm 實心板生產直接成本40元/m2；可實現更小密度，可現場對建筑任意部位直接澆筑，具有良好的可泵性。

（2）缺點：目前以現澆及砌塊較多，墻板生產工藝還不成熟，大規(guī)模生產廠家較少；材料出場后干縮大，安裝后易出現板材間裂縫，用于鋼結構項目較少，與鋼結構軟連接的飾面層抗裂處理沒有相關經驗積累和較好的節(jié)點做法；材料在生產過程中，不能將管線材料集成在板材內，需要現場切割開槽、打孔，再修補，增加現場濕作業(yè)量；目前該條板只能用于建筑內隔墻，不能做外墻用。

2.4 陶?；炷翖l板優(yōu)缺點

（1）優(yōu)點：陶粒混凝土條板具有保溫好、防水防潮防火、隔音好、單點吊掛力強等性能特點。該板材內部有許多微孔，這些微孔賦予墻板保溫和吸音特性；該板材由陶粒和水泥經混合固化而成，原材料均為無機不燃物，耐火性強；100mm厚空心陶粒輕質混凝土條板隔音48dB，120mm 厚空心陶粒輕質混凝土條板隔音50dB，完全滿足隔墻隔音要求；100mm厚及以上的墻板單點吊掛力在1.5KN 左右，可以吊掛一些比較重的家用電器。

（2）缺點：目前市場上生產陶?；炷翖l板原材料陶粒參差不齊，生產廠家多為原預制板廠或水泥制品廠，板材質量參差不齊。另外陶粒板自重大、板材表面平整度差、現場安裝困難。價格比蒸壓輕質加氣混凝土板要略高，市場推廣度不高；用于鋼結構項目較少，與鋼構軟連接的飾面層抗裂處理沒有相關經驗積累，缺乏較好的節(jié)點做法；材料在生產過程中，不能將管線材料集成在板材內，需要現場切割開槽、打孔，再修補，增加現場濕作業(yè)量；目前該條板只能用于建筑內隔墻，不能做外墻用。

2.5 聚苯顆粒輕質復合板優(yōu)缺點

（1）優(yōu)點：墻板具有質量輕、保溫好、防水防潮防火、抗震耐久等性能。芯材使用聚苯乙烯顆粒可大大減輕了重量，又有一定的保溫性防水性及耐久性；面板為中密度防水防潮型纖維增強水泥薄板或硅酸鈣板，具有良好的防水、防潮性能；墻體不燃性能達到國家防火A級標準，具備良好的耐火性，能將火勢和煙氣阻隔在初發(fā)單元內，防止火勢蔓延，用鋼結構植筋的辦法進行錨固，墻體整體性好、強度高。

（2）缺點：板材尺寸有限，墻體寬度定尺610mm，最大長度為2440mm；三明治板，墻板外葉和內葉容易開裂、翹曲，影響使用；板外葉和內葉變形不協(xié)調，運輸和堆放過程中板材容易變形；材料在生產過程中，不能將管線材料集成在板材內，需要現場切割開槽、打孔，再修補，增加現場濕作業(yè)量；目前條板只能用于建筑內隔墻，不能做外墻用。復合類墻板不是裝配式圍護體系的選擇。

2.6 輕鋼龍骨組合結構灌漿墻體優(yōu)缺點

（1）優(yōu)點：組合墻體自身質量較輕、抗震性能良好。輕鋼龍骨是一種輕質材料，兩側各裝12mm 厚的石膏板組成的隔墻重約25kg/m2～27kg/m2，中間可以填充保溫巖棉或EPS 混凝土；在地震剪力的作用下，隔斷僅產生支承滑動，出現輕微破壞，修復可以使用，而輕鋼龍骨和面層本身受力甚?。唤M合墻體墻面平整性高，不需要抹灰，這不僅有益于增大室內使用面積，而且節(jié)約了材料和勞動力；管線、洞口可以現場提前預埋。

（2）缺點：由主龍骨，覆面龍骨，掛扣件組成，需要校正水平，所以需要至少100mm～150mm 的高度，占用頂部空間較多；對施工工藝也有較高要求，只能做直線條，不適合做特殊造型；鋼結構與墻體變形不協(xié)調、板縫處理困難，墻縫窗縫較多；灌漿墻體灌漿易出現空洞、不密實，影響墻體隔音效果，且易出現翹曲、鼓曲；墻體材料需要現場手工安裝、手工灌漿，手工作業(yè)量大且濕作業(yè)，不符合裝配式圍護體系的干法施工要求?？梢杂糜谕鈮Γ浪?、開裂得不到保證。

3.墻板企業(yè)市場占有率情況

通過對全國具有代表性已建和在建的30 多個裝配式鋼結構住宅項目進行調研，除外墻采用傳統(tǒng)砌體外，約有10 個項目（有些暫定）外墻采用蒸壓輕質加氣混凝土板，僅一個項目外墻采用陶?；炷涟濉Ｔ诟＝ㄊ∮胁捎锰樟０遄鳛橥鈮Φ脑圏c，其他省份還未見采用陶?；炷涟遄鳛橥鈮Φ陌咐?。就目前看來，用于裝配式建筑外墻墻體主要有砌塊和蒸壓輕質加氣混凝土條板均有相應規(guī)范標準，但砌塊做外墻材料畢竟不是裝配式建筑行業(yè)發(fā)展的方向，而蒸壓輕質加氣混凝土板市場應用項目較廣，有一定行業(yè)基礎，配套生產廠家相對其他板材企業(yè)較多，目前湖南地區(qū)投產的就有四家，正新建（擴建）的廠家有七八家。在全國范圍內，僅2018 年就為50 多家企業(yè)采購蒸壓輕質加氣混凝土板生產設備，生產線年產量多為200000m2和300000m2。經調查，蒸壓輕質加氣混凝土板生產廠家在全國范圍市場占有率最高。反觀其他板材，發(fā)泡陶瓷混凝土板在國內也只零星幾家。國內生產發(fā)泡混凝土條廠家也不多，沒有形成規(guī)劃，工藝不是很成熟，板材質量不高；對于陶粒混凝土條板，在湖南僅一家生產企業(yè)，且用于板材的原材料陶粒質量較差；對于聚苯顆粒復合板，在湘生產企業(yè)也僅一兩家；對于輕鋼龍骨組合結構墻體，施工企業(yè)可以就近取材，現場安裝，不需要專業(yè)生產企業(yè)，但這種圍護體系現場作業(yè)量大，伴隨諸多問題，不是裝配式建筑行業(yè)發(fā)展需求。

在造價方面，蒸壓輕質加氣混凝土板每平方造價在130 元～230 元之間（含材料、運輸和安裝費），100mm 厚板每平方綜合造價在130 元左右，板材越厚每平綜合造價越高；發(fā)泡陶瓷混凝土板目前市場價格算較貴的，以120mm 厚為例每平方綜合造價在220 元以上（含材料、運輸和安裝費）；發(fā)泡混凝土條板單價相對其他板材最低，在前面已介紹；100mm 厚的陶?；炷涟迕科椒皆靸r在145 元左右（含材料、運輸和安裝費）；聚苯顆粒復合板單價根據面板材料不同，價格相差較大，每平方造價在大約在100 元～140 元之間（含材料、運輸和安裝費）。蒸壓輕質加氣混凝土板在造價上具有一定的優(yōu)勢。

4.結論

現今，與裝配式鋼結構住宅相匹配的墻板還不完善，存在墻體開裂漏水、墻體與鋼構件接口的柔性連接方式不明、無法兼具隔聲與輕質高強、墻體的隔熱性能較弱、不能管線集成等突出問題，在一定程度上影響了裝配式鋼結構建筑住宅產業(yè)化的進程。對這些突出問題的研究和發(fā)展，是目前我國裝配式鋼結構住宅體系研發(fā)的重點與難點。若想加快住宅產業(yè)化的進程，實現綠色、低碳、節(jié)能產業(yè)化，須加強企業(yè)間的技術交流，共同解決墻體體系的技術難題。

綜合考慮市場各墻板發(fā)展成熟度、合作方落地項目墻板選擇、市面上墻板性能對比、湖南地區(qū)及全國范圍內墻板生產占有率、經濟造價等幾方面因素，蒸壓輕質加氣混凝土板材具有輕質節(jié)能、綜合性能均衡、價格適中、產品發(fā)展相對成熟、應用較廣等特點，是現階段用于裝配式鋼結構住宅圍護墻體首選材料。