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        輕鋼輕質(zhì)墻板復(fù)合保溫系統(tǒng)在裝配式農(nóng)房上的應(yīng)用研究

        2021-03-31 13:20:05盧凌寰謝小利劉東群
        工程質(zhì)量 2021年11期
        關(guān)鍵詞:輕鋼農(nóng)房墻板

        盧凌寰,謝小利,劉東群

        (廣西壯族自治區(qū)建筑科學(xué)研究設(shè)計(jì)院,廣西 南寧 530025)

        0 引言

        我國有近 6 億農(nóng)村人口,農(nóng)村農(nóng)房的建筑面積約 280 億 m2,占全國總建成建筑面積的 6 成以上。農(nóng)村農(nóng)房仍普遍采用傳統(tǒng)的磚混結(jié)構(gòu),施工建造周期長、結(jié)構(gòu)抗震性差、嚴(yán)重浪費(fèi)自然資源。隨著人們生活水平的提高,農(nóng)村人民對(duì)于更好生活的追求,農(nóng)村建筑的升級(jí)勢在必行。

        隨著建筑工業(yè)化的不斷發(fā)展,裝配式建筑具有保證工程質(zhì)量、降低施工現(xiàn)場勞動(dòng)強(qiáng)度及施工周期短等優(yōu)勢。在缺乏勞動(dòng)力、缺少相關(guān)建材生產(chǎn)配套的廣大農(nóng)村地區(qū),采用裝配式建筑是提高建筑質(zhì)量、降低成本的有效方式。

        目前裝配式居住建筑可按結(jié)構(gòu)類型分為預(yù)制裝配式混凝土結(jié)構(gòu)、裝配式鋼結(jié)構(gòu)及新型復(fù)合結(jié)構(gòu)。根據(jù)發(fā)達(dá)國家和地區(qū)的農(nóng)房發(fā)展經(jīng)驗(yàn),輕鋼裝配式建筑具有建筑速度快、抗震滿足要求等特點(diǎn),具有良好的發(fā)展趨勢。由于國內(nèi)農(nóng)村居住建筑大多為低層建筑且交通條件普遍存在一定限制,因此目前實(shí)際開展的農(nóng)房的建設(shè)中,采用裝配式結(jié)構(gòu)的基本也為輕鋼結(jié)構(gòu)體系,而預(yù)制裝配式混凝土結(jié)構(gòu)在農(nóng)房的實(shí)際案例已經(jīng)很少采用。隨著國家針對(duì)鋼結(jié)構(gòu)住宅提出了一系列的促進(jìn)政策,鋼結(jié)構(gòu)住宅在我國未來的農(nóng)房建設(shè)中具有巨大的發(fā)展可能。

        輕鋼結(jié)構(gòu)+輕質(zhì)墻板裝配式建筑具有施工周期短、主體結(jié)構(gòu)抗震性好、墻體節(jié)能及隔音效果好等優(yōu)點(diǎn),適用于我國新農(nóng)村建設(shè)[1],在一些地方已經(jīng)得到了較為廣泛的應(yīng)用[2]。但是也應(yīng)當(dāng)看到,隨著建筑節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)對(duì)墻體熱工性能的逐漸提高,對(duì)圍護(hù)結(jié)構(gòu)的熱工性能要求不斷提高,由于鋼結(jié)構(gòu)的存在,在熱工上也容易產(chǎn)生熱橋[3]。因此,裝配式農(nóng)房采用鋼結(jié)構(gòu),在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)充分考慮避免產(chǎn)生冷熱橋,對(duì)輕質(zhì)墻板的連接形式采用合適的處理措施,如外保溫相較于自保溫形式時(shí)墻板連接部位熱橋的影響區(qū)域、效果就有所減?。?]。本文通過對(duì)一個(gè)采用輕鋼結(jié)構(gòu)+石材發(fā)泡輕質(zhì)墻板+反射隔熱涂料復(fù)合保溫膠漿保溫系統(tǒng)的裝配式農(nóng)房示范項(xiàng)目分析,提出在適宜農(nóng)房使用的輕鋼+輕質(zhì)墻板形式下,有效改善熱工性能一種途徑。

        1 項(xiàng)目設(shè)計(jì)及施工

        該項(xiàng)目為一棟 3 層住宅建筑,裝配式的鋼結(jié)構(gòu),建筑高度為 12.42 m,地上 3 層,建筑面積 258.04 m2,為廣西較為常見的農(nóng)村居住建筑樣式,建筑外觀如圖 1 所示。該建筑為裝配式鋼框架結(jié)構(gòu)+輕型鋼結(jié)構(gòu),項(xiàng)目墻體采用的墻體材料為輕質(zhì)石材發(fā)泡輕質(zhì)墻板,同時(shí)采用了反射隔熱涂料-保溫膠泥外墻保溫系統(tǒng)來改善墻體圍護(hù)結(jié)構(gòu)的熱工性能。建筑墻體保溫構(gòu)造如圖 2 所示。根據(jù)進(jìn)場復(fù)驗(yàn),90 mm 厚石材發(fā)泡輕質(zhì)墻板的導(dǎo)熱系數(shù)為0.13 W/(m·K),保溫膠漿為保溫膠泥,厚度為 5 mm,導(dǎo)熱系數(shù)為 0.052 W/(m·K);外飾反射隔熱涂料太陽光反射比 0.83,半球發(fā)射率 0.86。

        圖1 項(xiàng)目外觀

        圖2 建筑墻體保溫構(gòu)造示意圖

        采用較多的輕質(zhì)墻板包括蒸壓加氣混凝土墻板(ALC 板)、玻璃纖維增強(qiáng)水泥板板(GRC 板)等,ALC 板相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)編制并應(yīng)用了較長的時(shí)間,其與鋼結(jié)構(gòu)的連接方式已經(jīng)相對(duì)較為成熟。石材發(fā)泡輕質(zhì)墻板是一種采用石材粉料(花崗巖、大理石、輝綠巖等)及工業(yè)尾料并配以外加劑,經(jīng)高溫?zé)频妮p質(zhì)墻板,其具有輕質(zhì)、強(qiáng)度較高,吸水率低等優(yōu)點(diǎn)。由于在制造過程中需要高溫?zé)?,因此不能?ALC 墻板內(nèi)置鋼筋,與鋼結(jié)構(gòu)需要額外的方式連接。石材發(fā)泡輕質(zhì)墻板的性能指標(biāo)及連接方式根據(jù)廣西地方標(biāo)準(zhǔn) DBJ/T 45-073-2018《石材發(fā)泡輕質(zhì)墻板應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》及桂 18J703《石材發(fā)泡輕質(zhì)墻板設(shè)計(jì)圖集》進(jìn)行,其外墻及內(nèi)隔墻的連接方式如圖 3、圖 4 所示,采用了 L 型連接件進(jìn)行連接,可滿足抗震 Ⅶ 度的要求。該裝配式農(nóng)房施工周期短,雖然需要使用到吊車,但是減少了大量的混凝土的現(xiàn)場制備及養(yǎng)護(hù)工作,有效保證了農(nóng)房的整體結(jié)構(gòu)質(zhì)量。輕質(zhì)墻板可以延續(xù)鋼結(jié)構(gòu)的吊裝,同樣降低了現(xiàn)場的勞動(dòng)強(qiáng)度及施工周期。項(xiàng)目的鋼結(jié)構(gòu)施工及墻板施工如圖5、圖 6 所示。可見,輕鋼結(jié)構(gòu)+輕質(zhì)墻板,作為裝配式農(nóng)房的一種形式,具有良好的應(yīng)用前景。

        圖3 裝配式鋼結(jié)構(gòu)外墻安裝圖(單位:mm)

        圖4 裝配式鋼結(jié)構(gòu)內(nèi)隔墻安裝圖(單位:mm)

        圖5 鋼結(jié)構(gòu)施工

        圖6 輕質(zhì)墻板安裝

        2 實(shí)測與分析

        2.1 測試設(shè)備及方法

        測試的目的是通過測試墻體外表面的溫度分布、內(nèi)外表面的溫度及差值,來衡量輕鋼結(jié)構(gòu)+輕質(zhì)墻板,采用反射隔熱涂料-保溫膠泥保溫系統(tǒng)后的隔熱性能。所使用的設(shè)備為記錄采集儀和紅外熱像儀、建筑聲學(xué)測量系統(tǒng)。

        在夏季對(duì)墻體的隔熱溫差、外圍護(hù)結(jié)構(gòu)溫度、墻體隔聲性能進(jìn)行了現(xiàn)場測試。隔熱溫差將該項(xiàng)目分成東、西兩個(gè)朝向分別作為檢測對(duì)象進(jìn)行檢測。

        2.2 試驗(yàn)結(jié)果及分析

        測試周期內(nèi),東向內(nèi)外墻溫度如圖 7 所示,西向內(nèi)外墻溫度情況如圖 8 所示。由圖 7、圖 8 可知,在測試期間,東西向外墻的溫度在太陽直射時(shí)迅速升高,內(nèi)墻溫度溫升略有滯后且平緩。采用了反射隔熱涂料-保溫膠泥外墻保溫系統(tǒng)的內(nèi)外表面溫差最高為 22.1 ℃。

        圖7 東向內(nèi)外墻溫度

        圖8 西向內(nèi)外墻溫度

        雖然沒有未采用反射隔熱涂料-保溫膠泥保溫系統(tǒng)的建筑(墻體)進(jìn)行參比試驗(yàn),但是大量對(duì)于反射隔熱涂料性能的研究結(jié)果[5-7]表明,采用反射隔熱涂料可以有效減少墻體對(duì)太陽能的吸收,降低圍護(hù)結(jié)構(gòu)的升溫速度。為了改善由于單獨(dú)使用反射隔熱涂層薄熱惰性小的問題,保溫膠泥的加入可以有效增強(qiáng)反射隔熱涂料保溫系統(tǒng)的整體熱惰性能。

        采用紅外線熱像儀測試的北向和東向外墻的紅外圖分別如圖 9、圖 10 所示。根據(jù)紅外熱像圖,非太陽直接照射面墻體與鋼框架具有一定的溫差。太陽直接照射面,墻體溫度較高,由于墻體具有更大的熱惰性,其溫升慢,紅外熱像圖表現(xiàn)出較低的溫度。東向在太陽直射的情況下,墻體與鋼結(jié)構(gòu)的溫差約為 2~3 ℃,可見由于采用了反射隔熱涂料-保溫膠泥保溫系統(tǒng),有效改善了鋼框架熱橋的影響。

        圖9 北向紅外熱像圖

        圖10 東向紅外熱像圖

        對(duì)墻體的空氣聲隔聲測試結(jié)果內(nèi)隔墻為 48 dB,滿足綠色建筑中對(duì)內(nèi)隔墻空氣聲隔聲性能≥35 dB 的要求。

        3 結(jié)語

        輕鋼結(jié)構(gòu)+輕質(zhì)墻板裝配式的結(jié)構(gòu)形式具有滿足抗震標(biāo)準(zhǔn),施工快等優(yōu)點(diǎn),作為裝配式農(nóng)房的一種應(yīng)用形式,具有良好的發(fā)展前景。針對(duì)鋼結(jié)構(gòu)容易產(chǎn)生冷熱橋的問題,將反射隔熱涂料-保溫膠泥外墻保溫系統(tǒng)應(yīng)用在鋼結(jié)構(gòu)為主體的裝配式農(nóng)房上,可有效改善圍護(hù)結(jié)構(gòu)的熱工性能。在測試周期內(nèi),采用了隔熱膠泥-反射隔熱涂料保溫系統(tǒng)的內(nèi)外表面溫差最高為 22.1 ℃。紅外熱像圖的測試結(jié)果表明,墻體與鋼結(jié)構(gòu)在太陽直射的情況下,墻體與鋼結(jié)構(gòu)的溫差約為 2~3 ℃,未產(chǎn)生熱工缺陷。因此,通過典型的裝配式農(nóng)房的示范應(yīng)用,表明采用輕鋼結(jié)構(gòu)+輕質(zhì)墻板裝配式結(jié)構(gòu)形式,復(fù)合反射隔熱涂料-保溫膠泥外墻保溫系統(tǒng),可以在保證建筑質(zhì)量和建筑節(jié)能要求的前提下,具有施工簡便且快速的特點(diǎn),是一種農(nóng)村居住建筑值得推廣的技術(shù)形式。

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