预制钢筋混凝土夹芯保温外墙
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【摘要】通过对国内传统外墙保温系统的分析，结合作者在国外的工作经历，对国外广泛使用的预制钢筋混凝土夹芯保温外墙系统进行一些介绍，认为该工艺具有保温性能好，安全可靠，免于维护，施工进度快，环境影响小等优点，有很大的扩展前景。
【关键词】预制钢筋混凝土夹芯保温外墙，外墙渗漏，工程耐久性，施工效率，工业化建造
1 我市外墙保温的现状
在近年国家大力推广绿色自保温系统建筑的前提下，各地均加强了建筑外保温的研究和运用。从设计上看，外墙保温的数据是节能计算中的最大影响参数，其节能材料的选用、施工质量的优劣直接关系到整幢建筑的节能效果。在我市，传统的外墙保温做法不外乎内保温和外保温二种系统，但内保温系统因为容易造成内墙面的空鼓开裂，不便于业主的二次装修等原因，目前已经很少采用。外保温系统受限于原材料、技术工艺等客观因素，也容易造成外装饰层脱落、外墙渗水等现象。根据南京市建筑安装工程质量监督站对2013和2014二年的投诉情况统计，外墙（含外窗）的投诉占第一位，达到所有房屋质量投诉的43%，并且外墙渗水的问题近年来一直在增加，因为中间有保温层的存在，很难发现渗漏点，处理起来难度很大，通常只有大面积的返工重做才能彻底解决问题。
2 我市目前对外墙保温系统的一些新的尝试和存在的问题
自从强制性推行外墙保温以来，我市建筑行业在传统的保温系统做法上，吸收其他地区先进技术，结合本地的工程实际情况，尝试了多种外墙保温系统，其目的都是为了提高外墙保温系统的可靠性、提高外墙保温施工效率。以下是我市已经实际运用的、比较有代表性的新的外墙保温系统：
2.1 保温装饰一体板
该板由保温板底层和装饰面层在工厂制作而成的一种一体板，面板材料在我市常用的有硅钙板、铝板、铝塑板等，底层保温板原来多采用挤塑聚苯板。如九洲公寓项目，采用的是铝塑板加挤塑聚苯板。后由于防火规范的严格要求，底层材料无法满足消防要求，这种工艺没再使用。最近，一种新的保温材料满足了消防的要求：用真空绝热板和铝板作为一体板。目前在万寿村住宅楼上使用。该工艺的确提高了外墙保温施工效率，但由于需要采用粘贴加锚栓的固定方法，对外墙水泥砂浆基层的平整度要求很高，而且该工艺也未能有效提高外墙保温系统的可靠性。实际使用情况是，外墙平整度整改几次才符合验收标准，外墙脚手拆除时，经常破坏成品墙面。
2.2 YT无机活性墙体保温材料
该保温砂浆以耐高温轻质材料为骨料，融入无机改性材料和纳米阻燃材料，具有粘结强度高、防水性能好，防火A级的特点；施工简单容易操作，并且施工中不需网格布、锚钉、抗裂砂浆和找平腻子等工序，降低了人工费用和材料费。已经竣工的常府街四十八村高层经济适用房使用此产品，总体上是节省了人工及工期，但因其较普通粉刷砂浆松软，面层不容易压平，平整度较差，表面粗糙，不仅多耗费外墙涂料还容易积灰。最令建设单位担心的是其强度：其导热系数为0.055w/mk，密度为≤350Kg/m?，一般需要粉刷30mm厚，而砂浆中的活性材料随时间对粘结强度有多大的影响，因其为推出不久的新型材料，没有充分的数据。目前在使用此产品的工程很少，主要因为一旦外墙有裂缝，其耐久性不能令人放心。
2.3 预制复合外墙保温板
该技术是在主体结构施工阶段，把复合保温板作为模板的一部分参与到主体施工中，其目的是缩短工期、加大保温板和主体结构的可靠连接、节省模板。具体施工工序为（以结构柱为例）：立柱钢筋绑扎完成后，固定复合保温板于外侧模板的内侧，封模，复合保温板有多股钢丝伸出，以保证浇筑混凝土后保温板与立柱的连接。中和村经济适用房有四幢采用了该技术，从我监督的过程中看，该工艺存在较多问题。首先从保温系统上说，该工艺如不配套地使用自保温砖，那后续和其他工程一样还要进行外墙保温板的施工，得不偿失。如使用自保温砖，外墙的构造柱、腰梁等冷桥部位的处理就很难。其次从现场施工来看，质量不宜控制。因工人根据柱尺寸现场锯裁保温板，造成拼缝大；加之保温板本身的平整度较差，拆模对保温板的破坏，使后期批灰处理难度大。最后，对保温板和柱子连接面的混凝土外观质量无法判断。总之，根据施工单位介绍，人工费有所增加，质量也返工多次。该工艺的确部分解决了外墙保温系统的可靠性问题，但施工效率和质量均不理想。就我所了解，该工艺没有再在我市其他工程上使用。
3 新的思路和观点
本文作者于2002-2008年在加拿大的建筑企业工作，对其外墙保温系统有较多了解。在加拿大，混凝土框架结构的外墙保温，除采用玻璃幕墙外，基本上都使用预制钢筋混凝土夹芯保温外墙板。和国内采用的传统内、外保温系统相比，有下列明显优势：
3.1 由于有双层混凝土板保护，保温层不接触到室外、室内环境，其耐久性得到可靠保证，在建筑物使用年限内，外墙几乎不需要维护；而传统的外保温系统使用寿命在20年左右，且实际上刚竣工几年，许多工程就开始维修外墙了；
3.2 保温层的厚度控制更加准确。因为板在工厂生产线上预制，不受现场每批次原材料质量的好坏、各班组施工人员的素质影响；
3.3 和内保温系统相比，不影响建筑物的内部装修。和外保温系统相比有利于外部装修的质量保证。板材可以在预制厂内根据设计要求，把外侧混凝土板制作成彩色混凝土、各种图案，甚至面砖面层等；
3.4 墙体厚度比传统外保温系统薄。在加拿大，预制混凝土夹芯保温外墙一般为厚度170mm左右（40外侧板+80保温层+50内侧板），如运用在我市，采用30厚左右的保温层即可，总厚度在120mm左右。而传统外保温墙体厚度一般为275mm左右（190砖+50内外粉刷层+30保温层+5抗裂钢丝网和面层），这样即节约材料又有效扩大了使用面积；
3.5 综合造价有优势。传统外墙保温系统工序繁多：植筋，砌下半部外墙，绑扎构造柱和腰梁钢筋，浇筑混凝土腰梁，在砌上半部外墙，再立模浇筑构造柱，塞梁下缝隙，外墙刮糙，二次粉平，粘贴保温板，打锚固钉，批抹面胶浆，挂抗裂钢丝网，再次批抹胶面胶浆，外墙腻子批磨平整，刷外墙涂料。而采用预制混凝土夹芯保温外墙板，现场只进行吊装工作，一次成型。所以，总体上看，其节省了材料、人工，最突出的是不需要脚手架 ，缩短工期。
4 预制钢筋混凝土夹芯保温外墙板的构造和安装
4.1预制钢筋混凝土夹芯保温外墙板的构造
A：根据层高确定板的厚度。一般4M以下标准层采用40（外侧板）+80（保温层）+50（内侧板）的夹芯保温外墙板。外侧混凝土板根据建筑设计的要求，在预制时一次性完成装饰面层（如面砖、彩色混凝土面层等）；中间保温层采用聚氨酯发泡板，并且有斜向钢筋把内外层混凝土连为一体。保温层因和外界接触面积很少，对防火要求不高，一般使用导热系数小的聚氨酯材料（导热系数为0.024w/mk）；内侧混凝土板为主要受力结构，采用高强混凝土及网状钢筋，因加工工艺先进，板平整度很好，几乎无任何外观缺陷（图1）。
B：根据设计对建筑物立面的分格，确定板的宽度。一般住宅、公共建筑外墙都比较规则，加拿大设计人员在立面设计时就考虑到工业化施工的要求，立面横向、竖向分格有序，方便预制板块的制作与吊装（图2）。
C：细部构造：外侧板下口下挂30mm，与之对应的下层外侧板上口下凹20mm，满足防水的要求（图3）。内侧板上端有2个门型预埋件，内侧板下端有2个预埋板。为满足吊装要求，每块板上预埋有2根钢丝绳。
4.2预制钢筋混凝土夹芯保温外墙板的安装
外墙板的安装方式和传统单元式幕墙所采用的上悬下挂的安装方式有所不同。因为如果采用上悬下挂的安装方式，长期重力荷载将对混凝土板产生拉力，为消除这一不利影响，其安装方式为下端固定，上端铰接（图3），保证混凝土板长期受压而非受拉。
具体安装工序是：在混凝土结构上预埋固定件，板上端对应部位一般采用预埋螺栓，下端对应处采用预埋钢板。吊装预制钢筋混凝土复合保温外墙板，内侧板下端置于楼板面上，内侧板上端的门型预埋件套入预埋螺栓，调整校核后，下端直接固定在楼板上，上端通过螺母和专用压板，把门型预埋件和结构固定。
门型预埋件横向、竖向有足够的调节范围，吊装施工简单便捷（图4）。
安装完毕后，外侧板缝先用泡沫条填塞，再打耐候密封胶。
5 预制钢筋混凝土夹芯保温外墙板和我市目前使用的外保温系统的几点比较
5.1 保温系统的耐久性
根据加拿大相关规范，预制钢筋混凝土复合保温外墙板使用寿命可视为等同于建筑物本身，这是由于其双层钢筋混凝土板构造决定的，反观国内目前普遍采用的外保温工艺，无一可以与之比美。在我市，建筑物外墙修补的痕迹比比皆是，而这只是近十几年来施工的外墙保温系统，可以预见的是，今后外墙的维修是个很大的难题。
5.2保温系统的防水性能
传统的外墙保温在最外侧的抹面胶浆层开裂后，水就会逐渐向内渗透，通过保温板之间的拼缝，水会集聚在外墙粉刷层和保温板之间，这是因为保温板一般采用点贴或条贴方法，板和墙之间会有空隙存在。随着时间推移，水在重力的影响下，会逐步向下流淌，在渗漏点下方一二层甚至更远的范围内存在，一旦外墙粉刷层有漏洞，水就会渗入墙内。预制钢筋混凝土夹芯保温外墙板本身不存在渗水问题，横缝在构造上采取内高外低的方式，所有拼缝处采用耐候密封胶处理，可靠性高。
5.3 建筑的综合造价
由于预制钢筋混凝土夹芯保温外墙板现场安装，一次成型，大大缩短了施工周期，并且现场无需搭设外墙脚手，省去了脚手租赁费用。根据加拿大的施工情况，通常只需一个8人左右的安装班组，效率很高（图5）。这样从人员数量、施工工期、脚手架租赁3方面节约了费用。
5.4 建筑的产业化；绿色环保型建筑
预制混凝土复合保温外墙板在工厂预制，运输至施工现场安装，无尘无噪音；施工现场无需堆放砖、保温板等材料，外墙无混凝土湿作业。吻合国家对工地环保越来越高的要求。
和传统保温系统相比，墙的厚度减少一半，这意味着使用材料的减少，降低了能耗。
6 结束语
综合以上的介绍、分析和比较，预制钢筋混凝土夹芯保温外墙板系统具有其不可替代的优越性，目前国外广泛的运用也是基于其长期实践、比较而定型的，对我国的外墙保温系统有很好的参考性。
2012年2月6日，国务院出台的【质量发展纲要（2011-2020年）】（国发[2012]9号）明确提出2015年工程质量发展的具体目标主要有两点：一是工程质量水平显著提升。工程质量整体水平保持稳中有升，建筑、交通运输、水利电力等重大建设工程的耐久性、安全性普遍增强；二是工程质量技术创新能力明显增强。在建筑、交通基础设施、清洁能源和新能源等重要工程领域拥有一批核心技术，节能、环保、安全、信息技术含量显著增加。建筑工程节能效率和工业化建造比重不断提高。而预制钢筋混凝土夹芯保温外墙板正切合了工程耐久性、工业化建造、节能环保等要求，可以预见的是预制钢筋混凝土夹芯保温外墙板系统一定是未来我国建筑物外保温发展的方向。