鋼結構技術論文
中國建筑金屬結構協會
建筑鋼結構分會主辦
一、外墻保溫技術及節能材料
1、新型墻體材料發展狀況
我國新型墻體材料發展較快，1987年新型墻體材料產量為184.5億塊標準磚，到1997年增長到1849.88億塊標準磚，增長了10倍，新型墻體材料在墻體材料總量中的比例由4.58%上升到25.2%。
新型墻體材料品種較多，主要包括磚、塊、板，如粘土空心磚、摻廢料的粘土磚、非粘土磚、建筑砌塊、加氣混凝土、輕質板材、復合板材等，但數量較小，在決的墻體材料中據點地比便仍然偏小。只有促使各種新型體材料因地制宜快速發展，才能改變墻體材料不合理的產品結構，達到節能、保護耕地、利用工業廢渣、促進建筑技術的目的。
經過近20年來自我研制開發的第進國外生產技術和設備，我國的墻體材料工業已經開始走上多品種發展的道路，初步形成了以塊板為主的墻材體系，如混凝土空心砌塊、紙面石膏板、纖維水泥夾心板等，但代表墻體材料現代水平的各種輕板、復合板所占比重仍很小，還不到整個墻體材料總量的1%，與工業發達國家相比，相對落后40-50年。主要表現在：產品檔次低、企業規模小、工藝裝備落后、配套能力差。新型墻體材料發展緩慢的重要原因之一是對實心粘土磚限制的力度不夠，缺乏具體措施保護土地資源，以毀壞土地為代價制造粘土磚成本極低，使得任何一種新型墻體材料在價格上無法與之競爭。1994年新稅制實行后，對粘土磚生產企業僅征收6%的增值稅，而不少新型墻體材料，尤其是輕質板材卻要交納17%的增值稅務局，加劇了新型墻體材料發展的不利局面。針對這種情況，國家三部一局（建設部、農業部、國土資源部和國家建材局）墻材革新辦公室積極指導各地大力開展墻材革新工作，結合各地實際情況，出臺了多項墻改政策，有力地促進了新型墻體材料的發展。
2、新型建筑墻體材料的類型、特性和問題
《新型建筑墻體材料專項基金征收和使用管理辦法》中將新型建筑墻體材料共分6 類:(1)非粘土磚，包括孔洞率大于25% 非粘土燒結多孔磚和空心磚，混凝土空心磚和空心砌塊，燒結頁巖磚;(2)建筑砌塊，包括普通混凝土小型空心砌塊，輕集料混凝土小型空心砌塊，蒸壓加氣混凝土砌塊和石膏砌塊;(3)建筑板材，包括玻璃纖維增強水泥輕質多孔隔墻條板，纖維增強低堿度水泥建筑平板，蒸壓加氣混凝土板，輕集料混凝土條板，鋼絲網架水泥夾芯板，石膏墻板，金屬而夾芯板，復合輕質夾芯隔墻板、條板;(4)原料中摻有不少于30% 的工業廢渣、農作物秸稈、垃圾、江河淤泥的墻體材料產品;(5)預制及現澆混凝土墻體;(6)鋼結構和玻璃幕墻。
作為國家推廣的新型建筑墻體材料，與傳統粘土實心磚相比，在技術層面上很多性能具有很大的優勢。其特征主要有以下幾個方面：保溫隔熱性能好如加氣混凝土砌塊、鋼絲網架火芯板、龍骨石膏板等；防滲水性好如磚類和砌塊類墻體材料及石膏板材等；隔音性能較好如煤灰燒結磚、蒸壓灰砂磚等；能耗低，新型建筑墻體材料需要的原料和能耗都比傳統粘土實心磚要低很多；強度等級高；自重輕，有利于基處理和抗震。另外，新型建筑墻體材料可以縮短工期、節省砂漿、從而增加使用面積等。
問題分析目前我國新型建筑材料主要存在以下幾點問題：新型墻體材料應新型建筑材料科技含量高,往往價格高于目前使用的一般材料,對市場推廣起制約作用; 材料的施工工藝、技術、檢測手段等目前尚無規范限制, 部分產品質量不穩定;個體利益驅動影響了新型端體材料的開發應用和推廣等等。
3、外墻保溫技術及節能材料
在建筑中，外圍護結構的熱損耗較大，外圍護結構中墻體又占了很大份額。所以建筑墻體改革與墻體節能技術的發展是建筑節能技術的一個最重要的環節，發展外墻保溫技術及節能材料則是建筑節能的主要實現方式。 外墻內保溫施工，是在外墻結構的內部加做保溫層。內保溫施工速度快，操作方便靈活，可以保證施工進度。內保溫應用時間較長，技術成熟，施工技術及檢驗標準是比較完善的。在2001年外墻保溫施工中約有90%以上的工程應用內保溫技術。
被大面積推廣的內保溫技術有：增強石膏復合聚苯保溫板、聚合物砂漿復合聚苯保溫板、增強水泥復合聚苯保溫板、內墻貼聚苯板抹粉刷石膏及抹聚苯顆粒保溫料漿加抗裂砂漿壓入網格布的做法。
但內保溫會多占用使用面積，“熱橋”問題不易解決，容易引起開裂，還會影響施工速度，影響居民的二次裝修，且內墻懸掛和固定物件也容易破壞內保溫結構。內保溫在技術上的不合理性，決定了其必然要被外保溫所替代。
二、外保溫技術及其特點
外保溫是目前大力推廣的一種建筑保溫節能技術。外保溫與內保溫相比，技術合理，有其明顯的優越性，使用同樣規格、同樣尺寸和性能的保溫材料，外保溫比內保溫的效果好。外保溫技術不僅適用于新建的結構工程，也適用于舊樓改造，適用于范圍廣，技術含量高；外保溫包在主體結構的外側，能夠保護主體結構，延長建筑物的壽命；有效減少了建筑結構的熱橋，增加建筑的有效空間；同時消除了冷凝，提高了居住的舒適度。
目前比較成熟的外墻保溫技術主要有以下幾種。
A.外掛式外保溫
外掛的保溫材料有巖（礦）棉、玻璃棉氈、聚苯乙烯泡沫板（簡稱聚苯板，EPS、XPS）、陶粒混凝土復合聚苯仿石裝飾保溫板、鋼絲網架夾芯墻板等。其中聚苯板因具有優良的物理性能和廉價的成本，已經在全世界范圍內的外墻保溫外掛技術中被廣泛應用。
該外掛技術是采用粘接砂漿或者是專用的固定件將保溫材料貼、掛在外墻上，然后抹抗裂砂漿，壓入玻璃纖維網格布形成保護層，最后加做裝飾面。
還有一種做法是用專用的固定件將不易吸水的各種保溫板固定在外墻上，然后將鋁板、天然石材、彩色玻璃等外掛在預先制作的龍骨上，直接形成裝飾面。由貝聿銘先生設計的中國銀行總行辦公樓的外保溫就是采用的這種設計。
這種外掛式的外保溫安裝費時，施工難度大，且施工占用主導工期，待主體驗收完后才可以進行施工。在進行高層施工時，施工人員的安全不易得到保障。
B.聚苯板與墻體一次澆注成型
該技術是在混凝土框—剪體系中將聚苯板內置于建筑模板內，在即將澆注的墻體外側，然后澆注混凝土，混凝土與聚苯板一次澆注成型為復合墻體。該技術解決了外掛式外保溫的主要問題，其優勢是很明顯的。由于外墻主體與保溫層一次成活，工效提高，工期大大縮短，且施工人員的安全性得到了保證。而且在冬季施工時，聚苯板起保溫的作用，可減少外圍圍護保溫措施。但在澆注混凝土時要注意均勻、連續澆注，否則由于混凝土側壓力的影響會造成聚苯板在拆模后出現變形和錯茬，影響后序施工。
其中內置的聚苯板可以是雙面鋼絲網的，也可以是單面鋼絲網的。雙面鋼絲網聚苯板與混凝土的連接，主要是依靠內側鋼絲網架與墻體外側配筋相綁扎及混凝土與聚苯板的粘接力，其結合性能良好，具有較高的安全度。單面鋼絲網聚苯板與混凝土的連接，主要依靠混凝土與聚苯板的粘接力以及斜插鋼筋、L型鋼等與混凝土墻體的錨固力，結合性能也較好。與雙鋼絲網相比較，單面鋼絲網技術因取消了內側鋼絲網和安裝保溫板前的板外側抹灰，節省了工時和材料。其造價可降低10%左右。
但此兩種做法都采用了鋼絲網架，造價較高，且鋼材是熱的良導體，直接傳熱，會降低墻體的保溫效果。
我們對于混凝土與無網架聚苯板一次成型復合墻體進行了試驗研究。試驗結果表明，在混凝土中水泥漿量合適的條件下，直接利用混凝土作為粘接劑來粘貼聚苯板，是完全可能的。當我們對聚苯板的背面進行處理之后，其與混凝土的粘接力進一步提高（其平均粘接強度可以達到0.07Mpa，而且破壞均發生在聚苯板內）。此技術取消了鋼絲網架，其保溫性能提高，而且板的成本再次降低。在經過對其長期耐久性論證之后，工程中可以推廣使用。
C.聚苯顆粒保溫料漿外墻保溫
將廢棄的聚苯乙烯塑料（簡稱為EPS）加工破碎成為0.5~4mm的顆粒，作為輕集料來配制保溫砂漿。該技術包含保溫層、抗裂防護層和抗滲保護面層（或是面層防滲抗裂二合一砂漿層）。其中ZL膠粉聚苯顆粒保溫材料及技術在1998年就被建設部列為國家級工法。這種工法是目前被廣泛認可的外墻保溫技術。
該施工技術簡便，可以減少勞動強度，提高工作效率；不受結構質量差異的影響，對有缺陷的墻體施工時墻面不需修補找平，直接用保溫料漿找補即可，避免了別的保溫施工技術因找平抹灰過厚而脫落的現象。同時該技術解決了外墻保溫工程中因使用條件惡劣造成界面層易脫粘空鼓、面層易開裂等問題，從而實現外墻外保溫技術的重要突破。與別的外保溫相比較，在達到同樣保溫效果的情況下，其成本較低，可降低房屋建筑造價。例如與聚苯板外保溫相比較，每平方米可降低25元左右。在天津云瑯新居高層外墻保溫工程中采用的就是此種技術。
此外，節能保溫墻體技術中還有將墻體做成夾層，把珍珠巖、木屑、礦棉、玻璃棉、聚苯乙烯泡沫塑料、聚氨酯泡沫塑料（也可以現場發泡）等填入夾層中，形成保溫層。
三、結語
用各種新型建筑墻體材料建造房屋，要看最終產品商品房的造價能否被市場所接受。用新型建筑墻體材料建造的房屋其造價是完全可以做到被市場所接受，問題是現在有些地方，沒有認真研究建筑體系，或者是用錯誤的對比造價的方法，針對綜合效益還要認真考慮節能建筑的優惠政策，只要全而的進行綜合經濟分析，認真地選擇建筑體系，實事求是的宣傳，改變過去總認為新型建材房屋比磚混建筑貴的概念，讓新型建材房屋能在更多的地方推廣。從長遠利益、社會利益出發，逐步創造出非新型建筑墻體材料不設計、不使用，非節能建筑不審批、不銷售、不居住的良好氛圍。新型建筑墻體材料的開發應用需要社會長期而持久的關注，而且不是任何新型建筑墻體材料都適宜在任何地區任何時候發展，所以應根據各個市縣的具體情況來確定近期和今后發展的品種和產量，分別滿足不同地區，各類建筑墻體工程的要求。
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