董朝輝（廈門(mén)陸原建筑設(shè)計(jì)院有限公司， 福建 廈門(mén) 361013）

0 引 言

隨著我國(guó)工業(yè)化水平的不斷提升，鋁合金模板這種模板施工工藝被引入國(guó)內(nèi)。與傳統(tǒng)模板比較，鋁模具有施工周期短、重復(fù)次數(shù)多、平均使用成本低、施工方便高效、穩(wěn)定性好、承載力高、混凝土表面效果好、低碳減排等優(yōu)點(diǎn)。鋁合金模板作為綠色建筑施工技術(shù)的重要代表，在高層住宅建筑（多采用剪力墻結(jié)構(gòu)）中得到了廣泛應(yīng)用，也得到了市場(chǎng)的普遍好評(píng)。采用木模施工工藝的建筑物，建筑外墻裝飾裝修普遍采用砂漿抹灰找平的施工方式。這種方式存在施工人員及材料投入大，機(jī)械化程度不高，施工效率低下，后期易出現(xiàn)開(kāi)裂、空鼓、脫落等質(zhì)量問(wèn)題。隨著鋁合金模板的發(fā)展、裝配式建筑住宅產(chǎn)業(yè)化的不斷推進(jìn)，以及施工質(zhì)量的不斷提升，結(jié)構(gòu)全高垂直度、平整度控制精度也在不斷地提升。因此，施工方提出了一種外墻免抹灰工藝，采用此工藝可以減少施工資源投入，縮短施工工期，減少后期抹灰層空鼓帶來(lái)的外墻飾面層脫落、裂縫等質(zhì)量問(wèn)題。

1 外墻免抹灰產(chǎn)生的問(wèn)題

在我國(guó)南方夏熱冬暖地區(qū)（全國(guó)氣候分區(qū)，包括福建南部、廣東大部分、廣西大部分、云南小部分、海南全境及港澳臺(tái)地區(qū)），節(jié)能設(shè)計(jì)上采用的是外墻內(nèi)保溫系統(tǒng)。取消外墻外抹灰層，是與建筑設(shè)計(jì)意圖相違背的。此種做法加大了建筑物的結(jié)構(gòu)部分與自然環(huán)境的接觸風(fēng)險(xiǎn)，風(fēng)吹、日曬、雨淋等不利因素的侵蝕加大，會(huì)對(duì)建筑結(jié)構(gòu)造成不利影響，降低結(jié)構(gòu)耐久性，減少建筑物使用壽命；在節(jié)能方面也會(huì)降低節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)。下面，筆者將從建筑的耐久性和節(jié)能設(shè)計(jì)兩方面進(jìn)行論述。

2 建筑耐久性和節(jié)能設(shè)計(jì)方面的影響

2.1 耐久性方面

2.1.1 抹灰層的功效與作用

抹灰層能夠提高墻體的熱工性能，起到保溫、隔熱、防潮、防風(fēng)化、隔音等作用；能夠滿足審美要求，使建筑物界面平整、光潔、美觀、舒適；能夠保護(hù)建筑物，使建筑物或構(gòu)筑物的結(jié)構(gòu)部分不受風(fēng)、雨、雪、日曬、潮濕和有害氣體等不利因素的侵蝕，提高墻身的耐久性能，延長(zhǎng)建筑物的使用壽命。

另外，我國(guó)住宅建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使用年限是50年，而住宅建筑的產(chǎn)權(quán)是70年，外墻外抹灰層的存在能有效保護(hù)建筑的主體結(jié)構(gòu)部分，延長(zhǎng)建筑物的使用壽命。

2.1.2 自然環(huán)境氣候?qū)ㄖ挠绊?/p>

當(dāng)前，人類活動(dòng)的日益頻繁導(dǎo)致自然環(huán)境氣候變化加劇，空氣質(zhì)量下降。分析美國(guó)國(guó)家海洋和大氣管理局從1958年開(kāi)始記錄的基林曲線可知，全球大氣二氧化碳濃度水平呈穩(wěn)步上升態(tài)勢(shì)，從310 ppm上升至2021年5月的419.13 ppm。與1958年相比，當(dāng)前年平均氣溫上升了2 ℃ ～3 ℃，海平面至少升高了1 m左右。大氣環(huán)境中二氧化碳濃度的升高，致使溫室效應(yīng)明顯，海洋氣旋變得越來(lái)越猛烈，高溫、暴雨、強(qiáng)風(fēng)等惡劣天氣變得越來(lái)越頻繁。

溫度變化值的大小稱為溫差,造成混凝土溫度變形的溫差因素有：季節(jié)，內(nèi)外，日照溫差。有實(shí)驗(yàn)表明，水灰比為0.53、坍落度為50 mm的波特蘭水泥混凝土在室外環(huán)境的溫度達(dá)到32 ℃時(shí)，混凝土試塊表面的溫度可以達(dá)到63 ℃；當(dāng)氣溫達(dá)到40 ℃～47 ℃時(shí)，混凝土試塊表面的溫度則高達(dá)80 ℃～90 ℃。溫度的變化會(huì)使混凝土材料出現(xiàn)熱脹冷縮現(xiàn)象，混凝土的溫度膨脹系數(shù)為1×10-5，即溫度變化1 ℃，每米膨脹或收縮0.01 mm。在約束條件下混凝土溫度變形引起的溫度應(yīng)力超過(guò)混凝土的抗拉強(qiáng)度時(shí)，混凝土結(jié)構(gòu)就會(huì)產(chǎn)生溫度裂縫。

在自然環(huán)境中，晝夜溫差的變化，會(huì)引起鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生脹縮變形，溫差越大，相應(yīng)的變形就越大；鋼筋混凝土不斷脹縮變形，將會(huì)使混凝土內(nèi)部的微裂縫逐步發(fā)展為長(zhǎng)裂縫。同時(shí)，炎熱的高溫季節(jié)，陣雨頻繁，高溫下的鋼筋混凝土受雨淋后，溫度驟降，引起結(jié)構(gòu)在較短的時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生較大的溫度應(yīng)力，同樣極易產(chǎn)生收縮裂縫。

大氣環(huán)境中二氧化碳濃度的升高會(huì)加快混凝土的碳化進(jìn)程?；炷林械乃晌餁溲趸}對(duì)鋼筋有保護(hù)作用。混凝土內(nèi)部存在各種大小的孔隙、毛細(xì)管、氣泡等缺陷,空氣中的二氧化碳滲透到混凝土內(nèi)部的孔隙、氣泡中后，會(huì)與水泥水化產(chǎn)物氫氧化鈣等發(fā)生反應(yīng)，生成碳酸鈣和其他生成物，使混凝土的堿性降低，導(dǎo)致混凝土中鋼筋銹蝕，混凝土開(kāi)裂增多，嚴(yán)重影響結(jié)構(gòu)的耐久性。

取消外墻外抹灰層，使得建筑物的主體結(jié)構(gòu)部分與外界自然環(huán)境的熱交換加大，脹縮變形幅度將會(huì)增大，會(huì)加大結(jié)構(gòu)裂縫的開(kāi)展，雨水的侵蝕會(huì)造成鋼筋銹蝕，鐵銹體積膨脹，致使混凝土保護(hù)層開(kāi)裂；潮氣或二氧化碳等有害氣體滲入，加快加重鋼筋銹蝕，加速結(jié)構(gòu)的破壞。沿海地區(qū)的建筑更容易受到影響，隨著海水蒸發(fā)而進(jìn)入空氣中的氯化物，進(jìn)入到結(jié)構(gòu)中，會(huì)加速鋼筋的銹蝕。

2.1.3 鋼筋保護(hù)層

混凝土保護(hù)層厚度越大，結(jié)構(gòu)的受力鋼筋粘結(jié)錨固性能、耐久性和防火性能越好。GB 50010—2010《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》中，規(guī)定設(shè)計(jì)使用年限為50年的混凝土結(jié)構(gòu)，最外層鋼筋的保護(hù)層厚度應(yīng)符合混凝土保護(hù)層最小厚度的規(guī)定（如表1所示）；設(shè)計(jì)使用年限為100年的混凝土結(jié)構(gòu)，最外層鋼筋的保護(hù)層厚度不應(yīng)小于表中數(shù)值的1.4倍。這說(shuō)明，鋼筋保護(hù)層厚度的增加能夠提高結(jié)構(gòu)的耐久性，延長(zhǎng)建筑物的使用壽命。

表1 混凝土保護(hù)層的最小厚度

2.2 節(jié)能設(shè)計(jì)方面

在我國(guó)南方夏熱冬暖地區(qū)，節(jié)能設(shè)計(jì)中采用的是外墻內(nèi)保溫系統(tǒng)。建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)以20世紀(jì)80年代傳統(tǒng)維護(hù)結(jié)構(gòu)建造的居住建筑、公共建筑為基準(zhǔn)建筑，在室內(nèi)保持熱舒適的環(huán)境條件下，增加節(jié)能措施。

JGJ 75—2012《夏熱冬暖地區(qū)居住建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》總則第1.0.3條中提出，夏熱冬暖地區(qū)居住建筑的建筑熱工和空調(diào)暖通設(shè)計(jì)必須采取節(jié)能措施，在保證室內(nèi)熱舒適環(huán)境的前提下，將空調(diào)采暖能耗控制在規(guī)定的范圍內(nèi)。第3.0.4條提出，居住建筑通過(guò)采用合理建筑設(shè)計(jì)，增強(qiáng)建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)隔熱、保溫性能和提高空調(diào)、采暖設(shè)備能效比的節(jié)能措施，在保證相同的室內(nèi)熱環(huán)境的前提下，與未采取節(jié)能措施前相比，全年空調(diào)和采暖總能耗應(yīng)減少50%。第4.0.7條提出，居住建筑屋頂和外墻的傳熱系數(shù)和熱惰性指標(biāo)應(yīng)符合相關(guān)規(guī)定（如表2所示）。

表2 屋頂和外墻的傳熱系數(shù)K[W/（m2·K）]、熱惰性指標(biāo)D

熱惰性指標(biāo)D指表征圍護(hù)結(jié)構(gòu)對(duì)溫度波衰減快慢程度的無(wú)量綱指標(biāo)。

依據(jù)GB 50176—2016《民用建筑熱工設(shè)計(jì)規(guī)范》可知,多層維護(hù)結(jié)構(gòu)的D（熱惰性指標(biāo)）值應(yīng)按下式計(jì)算：D＝D1＋D2＋,...,＋Dn＝R1S1＋R2S2＋,...,＋RnSn。式中，R1R2…為各層材料的熱阻（m2·K/W），S1S2…為各層材料的蓄熱系數(shù)（W/m2·K）。

傳熱系數(shù)K值，是指在穩(wěn)定傳熱條件下，圍護(hù)結(jié)構(gòu)兩側(cè)空氣溫差為1 ℃，1 s內(nèi)通過(guò)1 m2傳遞的熱量。

傳熱系數(shù)K的計(jì)算公式為：K＝1/R0［W/(m2·K)］。式中，R0為圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳熱阻。

簡(jiǎn)言之，建筑設(shè)計(jì)在考慮建筑外圍護(hù)結(jié)構(gòu)的節(jié)能設(shè)計(jì)時(shí)考慮了外抹灰層的節(jié)能指標(biāo)。取消抹灰層后，實(shí)際的節(jié)能效果可能無(wú)法達(dá)到相關(guān)節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的要求。

3 施工應(yīng)對(duì)措施

發(fā)揮鋁模工藝的優(yōu)勢(shì)，保持鋁模施工的混凝土墻體表面觀感良好，平整度、垂直度滿足施工驗(yàn)收規(guī)范要求等優(yōu)點(diǎn)并加以利用，避免后期維護(hù)過(guò)程中抹灰層空鼓、脫落問(wèn)題的產(chǎn)生。同時(shí)，也要滿足建筑設(shè)計(jì)的要求，滿足結(jié)構(gòu)耐久性和節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的要求，這是一個(gè)必須要認(rèn)真面對(duì)的問(wèn)題。在混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范中，加大鋼筋保護(hù)層厚度可以有效提高結(jié)構(gòu)的耐久性，具體可考慮采取以下解決方案：

（1）增加鋼筋保護(hù)層厚度，比如將結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為200 mm厚的剪力墻增加到215 mm，外墻外側(cè)保護(hù)層厚度增加15 mm；

（2）增加鋼筋保護(hù)層厚度，比如將結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為200 mm厚的剪力墻，增加到210 mm，外墻外側(cè)保護(hù)層厚度增加10 mm，外側(cè)采用薄抹灰施工找平。

增加的混凝土保護(hù)層可以彌補(bǔ)外抹灰層的節(jié)能指標(biāo)，滿足節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的要求。

4 結(jié) 語(yǔ)

采用外墻免抹灰工藝的鋁模工藝施工高層住宅建筑，在充分發(fā)揮鋁模工藝優(yōu)勢(shì)的同時(shí)，也必須滿足建筑設(shè)計(jì)意圖，滿足建筑耐久性和節(jié)能技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的要求。