周雙科，劉金虎，黃 珺，劉會(huì)玲

（中建三局工程設(shè)計(jì)有限公司，湖北 武漢 430000）

0 引言

為節(jié)約工期，提高施工效率，減少砌筑、抹灰等濕作業(yè)工序交叉，有效減少外墻滲漏水概率，一些房地產(chǎn)企業(yè)已要求全混凝土外墻設(shè)計(jì)且形成相應(yīng)工法，如萬科實(shí)施了《全現(xiàn)澆混凝土外墻工藝工法》，碧桂園的SSGF 工法均有關(guān)于全現(xiàn)澆混凝土構(gòu)造墻工藝。現(xiàn)澆夾芯混凝土填充墻作為比全混構(gòu)造墻相對(duì)經(jīng)濟(jì)的一種做法也得到應(yīng)用，但其理論研究相對(duì)欠缺，本文對(duì)現(xiàn)澆夾芯混凝土填充墻應(yīng)用過程中涉及的設(shè)計(jì)問題、工法優(yōu)缺點(diǎn)及施工注意事項(xiàng)進(jìn)行了探討和歸納。

1 工法簡(jiǎn)介

1）工藝特點(diǎn) 通過柔性連接減少墻體對(duì)結(jié)構(gòu)整體剛度的影響，采用輕質(zhì)夾芯材料降低墻體對(duì)結(jié)構(gòu)荷載的影響，并隨主體施工一次成活以減少二次砌筑，其構(gòu)造如圖1 所示。

圖1 現(xiàn)澆夾芯填充墻構(gòu)造

2）施工工序 墻體鋼筋綁扎→擠塑板定位→拉筋綁扎→封?！鷿仓駬v→養(yǎng)護(hù)。

3）工法難點(diǎn) 擠塑板定位施工難度大、成型質(zhì)量要求高，通常與鋁模工藝結(jié)合使用。

4）設(shè)計(jì)注意事項(xiàng) 振搗孔間距宜依據(jù)振搗棒作用半徑同時(shí)考慮芯材原材尺寸進(jìn)行取值，若兩側(cè)同時(shí)采用附著式振搗器則間距可不進(jìn)行要求；葉墻厚度應(yīng)考慮芯材原材尺寸模數(shù)和防火保溫要求。

2 防火性能

現(xiàn)澆夾芯混凝土填充墻構(gòu)造與預(yù)制夾芯墻板類似，故耐火試驗(yàn)數(shù)據(jù)參考預(yù)制夾芯墻板試驗(yàn)，厚度亦參考相應(yīng)規(guī)范要求。

2.1 耐火極限

GB 50016—2014《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》（2018 版）[1]要求非承重外墻耐火極限為1.00h。對(duì)于預(yù)制夾芯墻板的耐火試驗(yàn)多采用ISO-834 國際標(biāo)準(zhǔn)升溫制度對(duì)不同厚度試件，如（100+40+100）mm、（90+60+90）mm、（60+70+60）mm 進(jìn) 行 火災(zāi)試驗(yàn)研究[2]，截面溫度場(chǎng)的“試件沿截面高度溫度- 爐溫關(guān)系曲線”及“試件的鋼筋溫度- 受火時(shí)間曲線”均顯示，25mm 保護(hù)層處迎火面的鋼筋溫度在1.00h 耐火極限時(shí)為400～500℃[3]，小于美國ASTME119《建筑物和建筑材料》的防火檢測(cè)規(guī)定的受彎構(gòu)件受拉鋼筋熱失效溫度593℃，試驗(yàn)顯示復(fù)合墻體滿足規(guī)范防火要求。

2.2 夾芯材料熱穩(wěn)定性能

XPS 材料于100℃左右開始收縮，105℃后開始劇烈收縮，120℃左右開始熔化，320℃后開始分解揮發(fā)，420℃開始燃燒[4]。而有的試驗(yàn)顯示XPS 于130℃左右開始收縮；某廠家數(shù)據(jù)為180℃開始收縮，240℃開始分解燃燒?？梢娔壳皣鴥?nèi)XPS 產(chǎn)品熱穩(wěn)定性差距較大，采購前應(yīng)要求廠家提供熱穩(wěn)定性相關(guān)試驗(yàn)數(shù)據(jù)并判斷是否適用，如現(xiàn)澆夾芯填充墻不應(yīng)采用240℃開始分解燃燒的XPS 產(chǎn)品。

2.3 葉墻厚度

《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》第6.7.3 條規(guī)定：當(dāng)建筑外墻采用保溫材料與兩側(cè)墻體構(gòu)成無空腔復(fù)合保溫結(jié)構(gòu)體時(shí)，該結(jié)構(gòu)體的耐火極限應(yīng)符合本規(guī)范的有關(guān)規(guī)定；當(dāng)保溫材料的燃燒性能為B1、B2 級(jí)時(shí)，保溫材料兩側(cè)的墻體應(yīng)采用不燃材料且厚度均不應(yīng)小于50mm。GB/T 51231—2016《裝配式混凝土建筑技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》[5]第6.2.3 條規(guī)定：防火性能應(yīng)按非承重外墻的要求執(zhí)行，當(dāng)夾芯保溫材料的燃燒性能等級(jí)為B1 或B2 級(jí)時(shí)，內(nèi)、外葉墻板應(yīng)采用不燃材料且厚度均不應(yīng)小于50mm。JGJ/T 458—2018《預(yù)制混凝土外掛墻板應(yīng)用技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》[6]第6.5.4 條規(guī)定：組合夾心保溫墻板和部分組合夾心保溫墻板的內(nèi)外葉墻板厚度不宜小于60mm。

綜上考慮現(xiàn)場(chǎng)澆筑更多的不利因素及預(yù)制夾芯墻板耐火試驗(yàn)數(shù)據(jù)，建議現(xiàn)澆夾芯混凝土填充墻內(nèi)外葉墻厚度不小于60mm。

2.4 存在的問題

1）鋼筋的導(dǎo)熱系數(shù)58.2W/（m·K）遠(yuǎn)大于FRP 連接件的導(dǎo)熱系數(shù)0.35W/（m·K），拉筋作為熱橋，參考外葉墻鋼筋溫度，可知火災(zāi)情況下拉筋溫度極易超過XPS 熔融溫度，對(duì)拉筋周圍的XPS 造成破壞。

2）火災(zāi)后，存在外葉墻完好而夾芯保溫材料收縮、熔融等可能，將造成墻體中間層部分空腔，影響保溫節(jié)能效果；混凝土外葉墻在長(zhǎng)時(shí)間高溫灼燒下易爆裂，外墻修復(fù)難度大。建筑外墻原有防火保溫層將延緩或避免此種情況的發(fā)生。

3 保溫節(jié)能

蔣金梁等[7]采用標(biāo)定熱箱法對(duì)不同保溫層厚度不同熱橋配筋率的復(fù)合墻板（50+X+50）mm 進(jìn)行試驗(yàn)研究，結(jié)論為“當(dāng)保溫層中有斜向鋼筋時(shí)，理論值均大于實(shí)測(cè)值，說明按GB 50176—2016《民用建筑熱工設(shè)計(jì)規(guī)范》計(jì)算的傳熱系數(shù)偏大，實(shí)際工程考慮斜向鋼筋的‘熱橋’效應(yīng)時(shí)，按公式計(jì)算復(fù)合墻板的傳熱系數(shù)可滿足節(jié)能設(shè)計(jì)要求”。

根據(jù)《民用建筑熱工設(shè)計(jì)規(guī)范》[8]第3.4 節(jié)相關(guān)內(nèi)容，參考相關(guān)文獻(xiàn)，考慮內(nèi)外葉墻板拉筋的熱橋作用，以200mm 厚夾芯混凝土填充墻（50+100+50）mm、拉筋 6@200 為例進(jìn)行熱工參數(shù)計(jì)算，如圖2 所示。

圖2 熱橋分布及熱工參數(shù)

熱橋面積占比為0.071%，《民用建筑熱工設(shè)計(jì)規(guī)范》第3.4 節(jié)規(guī)定計(jì)算夾芯混凝土填充墻（50+100+50）mm 的熱工參數(shù)（以冬季計(jì)算）：R0=Ri+R+Re=1.61（m2·K/W），K=1/R0=0.62W/（m2·K）；當(dāng)形成封閉空氣間層時(shí)，其熱阻可參考表1 僅考慮導(dǎo)熱和對(duì)流因素進(jìn)行計(jì)算。

表1 不同類型墻板傳熱系數(shù)

上述數(shù)據(jù)表明現(xiàn)澆混凝土夾芯墻的保溫節(jié)能性能要優(yōu)于加氣混凝土砌塊墻，但形成空氣間層后，空芯墻的保溫節(jié)能性能大幅降低，低于加氣混凝土砌塊墻體，若迎火面墻面開裂，滲風(fēng)將使該性能進(jìn)一步下降。

4 柔性連接

夾芯混凝土填充墻與剪力墻之間的連接應(yīng)以減小對(duì)原結(jié)構(gòu)抗側(cè)剛度影響為目的，避免其參與整體剛度計(jì)算，使主體結(jié)構(gòu)在水平力作用下的整體指標(biāo)與采用砌體填充墻時(shí)相近。

首先是填充墻的失效退出機(jī)制的一致性：先于主體開裂、剛度退化；砌體填充墻地震工況下的破壞模式為：小震基本完好，中震開裂損壞，大震退出工作。夾芯或普通混凝土填充墻需要采取一些構(gòu)造措施使在受到水平地震作用時(shí)總是最先退出工作，在地震作用下破壞歷程與砌體填充墻一致。

建議與建筑協(xié)商采用設(shè)置豎縫、水平縫或采用薄板加壁柱的措施以減小對(duì)結(jié)構(gòu)的影響；萬科、碧桂園等房企單位則是通過PVC-U 型材或擠塑板將混凝土填充墻與剪力墻隔開的連接方式，型材厚度則通過結(jié)構(gòu)層間彈塑性位移角限值與層高的積估算。2 種柔性連接做法如圖3 所示，均采取多種措施弱化與主體的連接。

目前了解到的柔性連接方式均是在概念上進(jìn)行的弱化處理，對(duì)整體剛度影響的量化研究尚少。雖然可實(shí)現(xiàn)先于主體結(jié)構(gòu)開裂損壞，但破壞前吸引的地震力有多大、破壞后轉(zhuǎn)移的地震力對(duì)主體結(jié)構(gòu)構(gòu)件有怎樣的影響、是否需要通過調(diào)整周期折減系數(shù)提前考慮這個(gè)影響及如何調(diào)整等均需進(jìn)一步研究。

5 施工與管理措施

現(xiàn)澆夾芯混凝土填充墻工藝及設(shè)計(jì)節(jié)點(diǎn)決定其施工難度大，成型質(zhì)量要求高，必須實(shí)施嚴(yán)格科學(xué)的管理措施。

1）核對(duì)夾芯混凝土填充墻段有無水電管線及強(qiáng)弱電末端點(diǎn)位等，若局部存在建議與設(shè)計(jì)溝通調(diào)整，避免在夾芯墻位置設(shè)置。夾芯墻多為窗間墻及局部墻肢，一般容易滿足。

2）保證施工成型質(zhì)量 在擠塑板與分布鋼筋之間、分布鋼筋與模板之間，間隔插綁特定厚度的混凝土墊塊或卡具確保鋼筋保護(hù)層厚度；按要求設(shè)置拉筋，使內(nèi)外葉墻體及擠塑板形成整體，加上穿墻螺桿的作用，使擠塑板得以固定。

3）均勻振搗 保證混凝土的和易性為前提，在各振搗孔部位采用振搗棒，中間增加附著式振搗器，內(nèi)外同時(shí)振搗，嚴(yán)格按照規(guī)范及方案要求進(jìn)行振搗密實(shí)，避免漏振。

4）加強(qiáng)養(yǎng)護(hù) 夾芯墻混凝土養(yǎng)護(hù)同剪力墻混凝土養(yǎng)護(hù)，規(guī)范要求常溫養(yǎng)護(hù)時(shí)應(yīng)在混凝土澆筑完畢后12h 內(nèi)加以覆蓋和澆水，澆水次數(shù)應(yīng)保持混凝土有足夠的濕潤狀態(tài)，對(duì)采用普通硅酸鹽水泥拌制的混凝土，養(yǎng)護(hù)天數(shù)不得少于7d。

6 性能對(duì)比

夾芯混凝土填充墻能否得到建設(shè)單位或EPC 總包單位的認(rèn)同，能否得到進(jìn)一步推廣取決于其性能及成本，從多個(gè)角度對(duì)蒸壓加氣混凝土砌塊墻與現(xiàn)澆夾芯混凝土填充墻進(jìn)行了對(duì)比，如表2 所示。

防火保溫性能和容重的接近更容易讓設(shè)計(jì)院接受由夾芯混凝土填充墻替代砌塊墻的要求；優(yōu)點(diǎn)在于減少質(zhì)量隱患、縮短工期、使用方便；但施工難度大、成本高，一旦成型質(zhì)量差則隱患增多。

7 結(jié)語

圖3 夾芯混凝土填充墻與主體結(jié)構(gòu)柔性連接

表2 加氣塊墻體與夾芯混凝土墻體性能對(duì)比

1）建議現(xiàn)澆夾芯混凝土填充墻的內(nèi)外墻板厚度不宜小于60mm；其防火性能滿足規(guī)范要求，但存在火災(zāi)后修復(fù)困難問題。

2）正常使用情況下夾芯混凝土填充墻保溫節(jié)能性能優(yōu)于砌體墻；火災(zāi)后保溫性能降低明顯。

3）夾芯混凝土填充墻應(yīng)采取設(shè)縫等減小整體剛度影響措施?，F(xiàn)有的柔性連接對(duì)整體剛度的具體影響需進(jìn)一步研究。

4）夾芯混凝土填充墻澆筑、振搗、養(yǎng)護(hù)各環(huán)節(jié)要求較高，施工時(shí)應(yīng)嚴(yán)格按施工方案執(zhí)行。

5）夾芯混凝土填充墻成本較砌體墻高，但抗?jié)B性能及使用便利性優(yōu)于砌體墻。

6）現(xiàn)澆夾芯混凝土填充墻的優(yōu)缺點(diǎn)非常明顯，是否采用需相關(guān)方協(xié)商。