基于裝配式混凝土夾心保溫外墻板技術(shù)研究

池啟貴

0 引言

為了提高建筑工程節(jié)能效益，我國積極推廣應(yīng)用裝配式夾心保溫外墻板體系，與傳統(tǒng)的墻板施工方式相比，不僅能夠發(fā)揮圍護(hù)作用，還具有良好的節(jié)能保溫、防火效果，并且可裝飾美化建筑外觀，局部澆筑混凝土，并聯(lián)合應(yīng)用鋼筋套筒進(jìn)行連接，即可形成裝配式建筑工程外墻體結(jié)構(gòu)。通過對裝配式夾心保溫外墻板結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，在外葉墻板和內(nèi)葉墻板之間用保溫材料，形成三明治墻板，可顯著提升墻體安裝施工效率，同時(shí)延長保溫材料使用年限，與傳統(tǒng)的預(yù)制構(gòu)件平模施工方式相比優(yōu)勢顯著。因此，對裝配式夾心保溫外墻板施工技術(shù)進(jìn)行深入研究意義重大。

1 夾心保溫外墻板的定義與技術(shù)原理

1.1 夾心保溫外墻板定義

通過對裝配式夾心保溫外墻板內(nèi)葉墻與外葉墻之間的相互作用程度，可劃分為三種類型，包括組合式墻體、部分組合式墻體以及非組合式墻板。內(nèi)葉墻與外葉墻二者之間并非獨(dú)立存在，通過應(yīng)用拉結(jié)件，即可將二者連接成為一個(gè)整體，如圖1所示。在預(yù)制混凝土墻板設(shè)計(jì)中，一般采用非組合式墻板設(shè)計(jì)形式，即對于外葉墻僅作為保護(hù)層，其厚度在50～60mm 之間，內(nèi)葉墻需承擔(dān)外葉墻的重量。

圖1 組合式墻體與部分組合式墻體

1.2 技術(shù)原理

預(yù)制夾心板是由三個(gè)結(jié)構(gòu)組成的，包括內(nèi)葉混凝土層、內(nèi)置保溫層以及外葉細(xì)石混凝土保護(hù)層，通過應(yīng)用專用連接件，即可組合形成預(yù)制夾心板。預(yù)制夾心板可在工廠預(yù)制生產(chǎn)，然后翻轉(zhuǎn)，并以豎直形式放置在墻體插放架中，并采用專業(yè)設(shè)備運(yùn)輸至施工現(xiàn)場。在各個(gè)預(yù)制夾心板表面，均需預(yù)留螺栓孔，在運(yùn)輸至施工現(xiàn)場后，即可安裝斜支撐調(diào)節(jié)桿。對于建筑工程主體排模，首先需進(jìn)行測量放線，在夾心板安裝施工中，采用調(diào)車進(jìn)行吊裝，將墻板控制線作為依據(jù)，聯(lián)合應(yīng)用短斜支撐調(diào)節(jié)桿以及千斤頂，夾心板垂直度可應(yīng)用長支撐調(diào)節(jié)桿進(jìn)行調(diào)節(jié)，而夾心板的標(biāo)高可采用微調(diào)螺栓進(jìn)行調(diào)整。

1.3 應(yīng)用優(yōu)點(diǎn)

（1）在傳統(tǒng)施工中，在施工現(xiàn)場，需進(jìn)行鋼筋材料綁扎、支設(shè)模板、澆筑混凝土，并進(jìn)行包圍施工，而冬季環(huán)境溫度比較低，施工難度比較大，同時(shí)很難保證施工質(zhì)量。在裝配式建筑工程施工中應(yīng)用夾心保溫外墻板，可在工廠中批量生產(chǎn)墻板結(jié)構(gòu)，同時(shí)，對于保溫以及混凝土結(jié)構(gòu)，可進(jìn)行一體化施工，進(jìn)而顯著提升施工效率。（2）在夾心保溫外墻板施工中，采用灌漿套筒即可進(jìn)行連接，而在現(xiàn)場施工中，僅需安裝墻板結(jié)構(gòu)即可，隨后灌注拌合物，因此施工方式簡單，同時(shí)可避免對施工現(xiàn)場環(huán)境造成較大不良影響，顯著降低施工成本。

2 預(yù)制混凝土夾心保溫墻板連接件的應(yīng)用

在夾心墻板施工中，需選擇適宜的連接件，其中，拉結(jié)件的應(yīng)用比較常見，可將內(nèi)、外葉混凝土墻板與保溫層進(jìn)行連接，對兩片墻板之間發(fā)揮抵抗作用。

2.1 不銹鋼拉結(jié)件

在拉結(jié)件的實(shí)際應(yīng)用中，可發(fā)生冷熱橋反應(yīng)，對此，應(yīng)用不銹鋼拉結(jié)件，可顯著降低冷熱橋。不銹鋼拉結(jié)件的類型比較多，包括支撐錨固件、平板錨固件以及桁架式拉結(jié)件等。通過將不銹鋼拉結(jié)件和斜負(fù)筋進(jìn)行對比，在不銹鋼拉結(jié)件的實(shí)際應(yīng)用中，用材比較少，可顯著降低熱橋，并且承載能力強(qiáng)，有利于減少拉結(jié)件用量。

2.2 FRP 連接件

在夾心保溫墻板外葉墻施工中，不具有承重能力，僅可作為保護(hù)層。在FRP 拉結(jié)件的實(shí)際應(yīng)用中，其能夠?qū)⑼馊~墻板的重力傳遞至內(nèi)葉墻。在FRP 拉結(jié)件生產(chǎn)制造中，需將纖維增強(qiáng)塑料作為原材料，另外可加入一定量高性能樹脂，金屬模具在經(jīng)過高溫固化后拉擠成型即可，F(xiàn)RP 拉結(jié)件的導(dǎo)熱系數(shù)比較低，因此，需適當(dāng)增加保護(hù)層厚度，一般要求控制在25mm 以上。對于FRP 拉結(jié)件，可分為三種類型，包括格構(gòu)式拉結(jié)件、棒狀拉結(jié)件以及片狀拉結(jié)件，其中，片狀連接件、格構(gòu)式連接件的截面尺寸比較大，同時(shí)，抗彎能力和剛度均比較大，因此，主要被應(yīng)用于組合式預(yù)制夾心保溫墻板施工中，而棒狀連接件的抗彎性能、結(jié)構(gòu)剛度均比較低，因此，主要被應(yīng)用于組合式預(yù)制夾心保溫墻板施工中。

3 預(yù)制夾心保溫墻板的制作工藝

預(yù)制夾心保溫墻板是由三層結(jié)構(gòu)組成的，因此，在設(shè)計(jì)階段必須保證墻板結(jié)構(gòu)整體性，但是在拉結(jié)件安裝施工中，放置位置不合理、拉結(jié)件松動(dòng)等問題均比較常見，對此，在拉結(jié)件生產(chǎn)制造中，必須加強(qiáng)質(zhì)量控制。

如果選用FRP 拉結(jié)件，則在預(yù)制墻板制作過程中，首先需鋪設(shè)外葉混凝土板，然后在模板中鋪設(shè)鋼筋材料，再澆筑混凝土材料，保證達(dá)到一定的厚度。在外側(cè)板還需鋪設(shè)保溫層，同時(shí)預(yù)留FRP 連接件孔洞，連接件還需插入至孔槽中。在外葉墻板混凝土澆筑施工中，適當(dāng)提升混凝土坍落度，保證拉結(jié)件與混凝土形成整體結(jié)構(gòu)，在將拉結(jié)件插入至外葉墻板后，還需旋轉(zhuǎn)180°。

在預(yù)制夾心保溫墻板生產(chǎn)制造完成后，應(yīng)當(dāng)做好防護(hù)管理，避免陽光照射，并且放置在通風(fēng)環(huán)境中，避免溫差過大而產(chǎn)生收縮裂縫，導(dǎo)致墻板結(jié)構(gòu)彎曲變形。

4 工程概況

本文選擇某住宅小區(qū)作為研究對象，其中包含37 棟單體建筑，包括25 棟別墅、9 棟高層商品房、1 棟自持、1 棟保障以及1 棟會(huì)所。在商品房、自持施工中，均應(yīng)用預(yù)制夾心保溫剪力墻體系。通過對該項(xiàng)目建設(shè)要求進(jìn)行分析，在預(yù)制夾心保溫剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，外葉板厚度為60mm，內(nèi)葉板厚度為200mm，另外，XPS 保溫層厚度為40mm。在9 棟高層商品房施工中，采用預(yù)制裝配式建筑施工方式，預(yù)制裝配率為45%以上，另外，其他單體建筑施工中，預(yù)制裝配率為40%以上。在實(shí)際施工中，對于剪力墻、陽臺、樓梯等，均應(yīng)用預(yù)制構(gòu)件施工方式。

5 裝配式混凝土夾心保溫外墻板技術(shù)方案

5.1 預(yù)制夾心保溫墻板施工

5.1.1 預(yù)制夾心墻板受力特性分析

通過對夾心板的受力特性進(jìn)行分析，可將其受力分為多種類型，包括外葉板自重、外葉板平面內(nèi)變形、平面內(nèi)水平荷載等。在外葉墻板與內(nèi)葉墻板連接施工中，關(guān)鍵荷載為外葉板自重，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以及計(jì)算分析中，應(yīng)當(dāng)重點(diǎn)關(guān)注力的傳遞路徑，同時(shí)需保證荷載承擔(dān)過程中的安全性。在非抗震地區(qū)項(xiàng)目建設(shè)中，一般無需考慮平面中的水平荷載，但是要求注意，在平面中外葉墻板會(huì)發(fā)生旋轉(zhuǎn)，因此需采用有效的預(yù)防措施。平面外水平荷載包含多種類型，包括風(fēng)荷載、外葉墻板內(nèi)外表面溫差所造成的變形應(yīng)力以及地震荷載。當(dāng)環(huán)境溫度發(fā)生變化時(shí)，外葉墻板可發(fā)生平面內(nèi)膨脹以及收縮，并發(fā)生變形。當(dāng)建筑工程室內(nèi)外環(huán)境溫度差異比較大時(shí)，墻板結(jié)構(gòu)可發(fā)生一定的變形，如果受到剛性束縛，則會(huì)導(dǎo)致作用力顯著增加，由于不同時(shí)間段溫度變化差異比較大，因此，這一作用力的生產(chǎn)方向以及大小均有所不同。在墻板構(gòu)件生產(chǎn)、運(yùn)輸以及現(xiàn)場安裝施工中，必須保證連接件安裝固定效果，同時(shí)還需注意，在平面中避免對外葉墻板形成過大應(yīng)力，避免對施工質(zhì)量造成不良影響。

5.1.2 構(gòu)件生產(chǎn)

在預(yù)制保溫夾心墻體施工中，連接件質(zhì)量會(huì)對墻體結(jié)構(gòu)整體性能產(chǎn)生直接影響，為提升連接件質(zhì)量，應(yīng)當(dāng)盡量降低導(dǎo)熱系數(shù)，提升墻體結(jié)構(gòu)保溫性能，同時(shí)提高連接件耐腐蝕性。根據(jù)建筑工程施工要求選擇適宜的連接件，在本工程施工中，通過對市面上多種連接件的性能進(jìn)行對比分析，在外葉板以及內(nèi)葉墻連接施工中，聯(lián)合應(yīng)用片式連接件以及針式連接件，在一塊構(gòu)件中，聯(lián)合應(yīng)用2 個(gè)豎向承重以及2 個(gè)橫向抗扭錨固件，即可有效承擔(dān)平面中的荷載，另外，通過應(yīng)用多個(gè)針式連接件，可有效承擔(dān)由于溫度應(yīng)力、風(fēng)壓所造成的荷載。對于連接件應(yīng)用數(shù)量以及安裝位置，要求根據(jù)不同建筑工程的建設(shè)要求進(jìn)行專項(xiàng)設(shè)計(jì)和計(jì)算分析。

需要注意，在片式、針式連接件安裝施工中，應(yīng)當(dāng)注意避免片式連接件和主筋之間相互碰撞，同時(shí)，在預(yù)制外掛墻板施工中，如果應(yīng)用針式連接件，需要注意，在構(gòu)件加工環(huán)節(jié)需采用鋼絲材料綁扎，避免連接件沉降，如果內(nèi)側(cè)綁扎鋼筋材料與連接件發(fā)生碰撞，則會(huì)對連接效果造成不良影響，因此，對于針式連接件，應(yīng)當(dāng)先扳彎90°。在現(xiàn)澆段位置，如果需安裝片式連接件，則可能會(huì)遺漏部分鋼筋材料。對于上述問題，必須重點(diǎn)關(guān)注，強(qiáng)化質(zhì)量管控。

5.1.3 駁運(yùn)、存放與安裝

對于預(yù)制混凝土夾心保溫墻板，首先需在工廠預(yù)制生產(chǎn)，然后運(yùn)輸至施工現(xiàn)場臨時(shí)存放，在安裝過程中采用吊裝施工方式。在墻板結(jié)構(gòu)運(yùn)輸以及存放過程中，應(yīng)當(dāng)注意應(yīng)用插放架，保證墻板結(jié)構(gòu)直立放置，在存放過程中，應(yīng)當(dāng)在墻板底部增加墊塊。門窗洞口等部位比較薄弱，為了避免發(fā)生變形或者產(chǎn)生裂縫，需應(yīng)用臨時(shí)加固措施。在插放架過程中，必須保證結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算合理性，保證插放架具有一定的剛度和強(qiáng)度，保證支撐穩(wěn)定性。

在構(gòu)件安裝施工過程中，應(yīng)當(dāng)注意避免外葉板受力，首先對外葉板安裝區(qū)域以及拼縫部位進(jìn)行全面清理，避免灌漿砂漿等雜物對施工質(zhì)量造成不良影響，避免在外葉板安裝過程中發(fā)生變形。

5.2 構(gòu)件連接節(jié)點(diǎn)施工

5.2.1 套筒灌漿連接、分倉與封堵

5.2.1.1 分倉處理

在該工程項(xiàng)目豎向套筒灌漿建設(shè)過程中，需應(yīng)用連通腔灌漿施工方式，在灌漿區(qū)域中，對于任意2 個(gè)灌漿套筒之間的距離，需控制在1.5m 以內(nèi)，對于分倉材料結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，應(yīng)當(dāng)控制在被連接構(gòu)件混凝土結(jié)構(gòu)強(qiáng)度以下。對于分倉大小，應(yīng)當(dāng)控制為160mm×20mm×20mm，和內(nèi)外側(cè)封堵，即可形成“工”字形，避免分倉縫處雨水進(jìn)入室內(nèi)環(huán)境中。

5.2.1.2 外墻封堵處理

在預(yù)制混凝土夾心保溫墻板吊裝施工前，首先需全面檢查根部外側(cè)縫隙，并做好封堵處理，隨后，對內(nèi)側(cè)進(jìn)行封堵，最后即可進(jìn)行混凝土灌漿施工。在內(nèi)葉板投影范圍中進(jìn)行灌漿施工，如圖2 所示。另外，對于預(yù)制夾心保溫墻板，也需進(jìn)行封堵處理，外葉板具有熱脹冷縮效應(yīng)，如果拼縫部位有硬物，可能會(huì)造成葉板發(fā)生裂縫，因此必須做好全面清理。

圖2 外墻拼縫節(jié)點(diǎn)做法

①嵌縫處理。在各類預(yù)制構(gòu)件設(shè)計(jì)和施工中，均需應(yīng)用嵌縫處理措施，在本工程施工中，選用厚度為20mm 的專用高強(qiáng)灌漿料，對墻板內(nèi)外側(cè)邊緣下方部位進(jìn)行封堵處理。

②封堵處理。在建筑工程內(nèi)隔墻以及外墻預(yù)制構(gòu)件內(nèi)側(cè)施工中，需進(jìn)行封堵處理，對結(jié)合面面積進(jìn)行有效控制，在墻板根部外側(cè)封堵處理中，由于沒有平臺，一般僅應(yīng)用腳手架，因此無需應(yīng)用這一施工方式。

5.2.1.3 套筒灌漿

在套筒灌漿施工中，需將JGJ355—2015《鋼筋套筒灌漿連接應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》作為重要依據(jù)，加強(qiáng)施工質(zhì)量控制。

5.2.2 后澆混凝土連接節(jié)點(diǎn)

在預(yù)制構(gòu)件后澆連接部位施工中，也需進(jìn)行外葉板安裝施工，與單面疊合剪力墻施工方式大致相同。在混凝土澆筑施工中，首先需在內(nèi)側(cè)封閉外葉板進(jìn)行拼縫處理，即可避免在混凝土澆筑施工中流入至外葉板中。但是具體的施工方式與單面疊合剪力墻有所不同，對于夾心保溫墻板部位，需應(yīng)用連接件和后澆節(jié)點(diǎn)進(jìn)行連接處理，在這一部位的連接件，處于裸露狀態(tài)，同時(shí)，在生產(chǎn)和運(yùn)輸過程中，還需做好防護(hù)管理。在安裝完成后，對于澆節(jié)點(diǎn)鋼筋，需做好防護(hù)管理，避免發(fā)生遺漏問題。

5.3 建筑外墻防水

5.3.1 拼縫節(jié)點(diǎn)做法

在外葉板施工中，必須保證避免侵占結(jié)構(gòu)面積，并預(yù)留一定的防水空間。在該工程項(xiàng)目外墻防水施工中，首先應(yīng)用外部耐候膠以及PE 棒，再分別設(shè)置空腔、膠條，并進(jìn)行混凝土澆筑施工。在該工程項(xiàng)目構(gòu)件接縫處理方面，應(yīng)當(dāng)使用平口對接方式，與企口構(gòu)造相比，防水效果比較差，因此必須加強(qiáng)耐候膠質(zhì)量控制，保證防水效果。

5.3.2 密封膠施工

在密封膠施工前，首先需對接縫填膠的寬度以及深度進(jìn)行檢查，確保能夠滿足打膠施工要求。如果現(xiàn)場接縫間距偏差在10mm 以內(nèi)，則應(yīng)當(dāng)結(jié)合施工現(xiàn)場實(shí)際情況采用適宜的防水措施。首先，需應(yīng)用鏟刀或者磨光機(jī)，去除黏結(jié)物質(zhì)，避免刮膠不平整，再采用軟毛刷，蘸取適量防水材料涂抹均勻，避免涂刷厚度過大，在涂刷完成后，要求必須在底涂開放時(shí)間段內(nèi)打膠，通常情況下，在底涂完成后0.5～8.0h 打膠。在施膠過程中，應(yīng)當(dāng)膠槍嘴延伸至接縫底部，保證密封膠用量充足，避免在膠體下產(chǎn)生空腔，在施工完成后，現(xiàn)場施工人員針插等進(jìn)行檢查，保證膠體厚度符合工程設(shè)計(jì)要求以及施工規(guī)范。

5.3.3 外墻裝飾處理

在施膠完成后，拼縫位置和外飾面施工處理難度比較大，很難將二者相結(jié)合。根據(jù)以往的施工經(jīng)驗(yàn)，可在膠體上制作外飾面，但是隨著時(shí)間的延長，外飾面可產(chǎn)生裂縫，進(jìn)而對建筑工程結(jié)構(gòu)外觀以及防水性能造成不良影響。對此，在本工程施工中，選用真石漆，另外，對于拼縫位置，聯(lián)合應(yīng)用掛網(wǎng)以及砂漿找平施工技術(shù)，而對于構(gòu)件的其他外表面，應(yīng)用拍漿施工方式，有效避免結(jié)構(gòu)表面產(chǎn)生裂縫。

6 結(jié)論

綜上所述，本文結(jié)合工程實(shí)例，對裝配式建筑工程夾心保溫外墻板施工技術(shù)進(jìn)行了詳細(xì)探究。我國建筑行業(yè)已逐漸朝向工業(yè)化方向發(fā)展，裝配式建筑工程建設(shè)數(shù)量和規(guī)模均顯著增加，通過應(yīng)用預(yù)制夾心保溫外墻施工方式，可充分發(fā)揮裝配式建筑工程的優(yōu)勢，減少外墻保溫施工量，促進(jìn)施工效率的提升，提高建筑工程節(jié)能環(huán)保效益。但是預(yù)制保溫墻體尚未得到推廣和應(yīng)用，因此在技術(shù)工藝、節(jié)能效益、安全性能方面依然存在很多不足，還需強(qiáng)化技術(shù)研發(fā)，以推進(jìn)裝配式建筑行業(yè)發(fā)展創(chuàng)新。