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应用夹芯保温外墙板的装配式超低能耗建筑施工要点分析——以中建科技成都研发中心公寓楼为例

发布时间：2019-03-25 浏览次数：

1引言

大力发展装配式建筑是绿色、循环与低碳发展的必然要求，是提高绿色建筑和节能建筑建造水平的重要手段。国内外实践表明，装配式建筑优点显著，有利于提高生产效率、改善施工安全和工程质量，有利于提高建筑综合品质和性能，有利于减少用工、缩短工期、减少资源能源消耗、降低建筑垃圾和扬尘等，是当代先进建造技术的发展趋势。同时，被动式超低能耗建筑在我国的发展也从小规模试点向大规模开发转变，2018 年，河北、山东出现了 10 万平方米以上的社区，河北最大的社区超过 100 万平方米，石家庄新开发的项目已经超过 60 万平方米，2018 年上半年全国新增超低能耗项目相当于以往项目开发量的总和。

那么，发挥装配式建筑建造优势建设大规模片区的超低能耗建筑，即由装配方式建造（包括主体结构系统、围护结构系统、内装系统、机电系统），并满足超低能耗建筑标准，可能是将来必须考虑的一个方向。

必须承认的是，我国目前发展装配式建筑仍然存在一些不完善之处，如技术体系、监管机制、与装配式建筑相匹配的配套能力等，仍在不断完善的探索中，装配式建筑本身有多节点、多板缝、多连接件的特性，需要解决围护结构的热工问题、安全问题和抗震问题。同时，被动式超低能耗建筑在我国也是一个相对较新的概念，其中要求的高效保温隔热围护结构是实现超低能耗建筑的必要条件，需要实现高保温性能、高气密性、保温层连续、无热桥。如果将两者结合，所面临的技术挑战非常多，包括装配式与厚保温层的挑战，装配式与确保保温层连续的挑战，装配式的多缝隙与确保气密性的挑战，装配式与被动式门窗的无热桥高气密性的挑战，等等。国内仅有为数不多的单位进行了尝试。

中建科技是其中进行了尝试的一家单位，并且尝试了多种类型的装配式超低能耗建筑方式，本文主要介绍夹芯保温外墙板在装配式建筑中的应用情况，并以中建科技成都研发中心公寓楼为例，介绍其实际项目中施工工艺与难点，以供参考。

2夹芯保温墙板及其在超低能耗建筑中的应用

预制混凝土夹芯保温墙体的主要组成部分保温内叶混凝土板、保温层、外叶混凝土板及连接件，该墙板结合了结构、保温、装饰等多种功能于一体，不仅具有良好的防火及耐久性能，而且生产工序简单，适用于工业化生产，在施工时无须再做保温层和饰面层，极大地缩短了工期、提高了施工速度，降低人工成本，采用预制外墙还可以实现无外架施工，可降低施工成本，在建筑部品中受到关注，并逐渐发展为建筑墙体的主流形式[1]。

在夹芯保温墙体中，连接件连接内外叶混凝土墙板和保温层，其主要作用是承受两片混凝土墙板之间的剪力，而连接件的抗剪性能直接决定着整个夹芯保温墙板的性能[2]。为了避免预制夹芯保温墙体中连接件和墙体连接部位的冷热桥效应，连接件需要具有较低的导热系数，从而提高墙体的保温性能；连接件需要具备好的耐腐蚀性，以保证其在呈碱性环境的混凝土中具有更好的耐久性，连接件的热膨胀系数需要与两侧的墙体相近，以保证在墙板的服役期间，可以减少保温连接件与内外叶墙板之间的相对滑动。

根据上海市DGJ08-2154-2014《装配式混凝土公共建筑设计规程》中第 8.5.7 条有关装配整体式夹芯保温剪力墙保温厚度要求为，厚度不宜大于 120mm。120mm 的 B1 级防火材料，传热系数可控制在 0.3W/(m2·K) 左右，夏热冬冷地区墙体保温不宜按照德国被动房的要求达到 0.15W/(m2·K)，120mm 厚度以内的夹芯保温外墙板是可以应用于夏热冬冷地区超低能耗建筑中的。

在严寒寒冷地区，按采用挤塑聚苯板计算，保温层厚度至少在220mm 以上。参考北欧国家做法，中建科技研发了适用于严寒寒冷地区的装配式混凝土超低能耗夹芯保温外墙板及配套的围护结构整体无热桥和气密性技术体系，并制作了模型。如图 1 所示。

图1 适用于严寒寒冷地区的夹芯保温外墙板模型

适用于严寒寒冷地区的夹芯保温外墙板，构造仍为混凝土内叶板+ 中置保温层 + 混凝土外叶板，外叶板保护层厚度 60~80mm，B1 级保温材料，厚度为200mm，最厚可以达到近 400mm。连接件采用了桁架连接技术，不锈钢材质，连接件为点状热桥，热桥附加值不高于 4%，配套应用了涂料型防水隔汽 / 透气技术、板缝高气密性处理技术、外窗无热桥内嵌式安装等创新技术，实现了外墙系统的高性能保温隔热、断热桥、防潮一体化。

因此，夹芯保温墙板形式可以满足严寒寒冷及夏热冬冷地区超低能耗建筑的热工要求，满足其大规模推广使用的前提条件。

3施工要点分析

超低能耗建筑的施工不同于传统做法，施工工艺更加复杂，对施工程序和质量的要求也更加严格。本文以预制墙板安装、围护结构气密性和节点无热桥处理为重点，通过一个应用了夹芯保温外墙板的混凝土装配式超低能耗建筑的案例，中建科技成都研发中心公寓楼，介绍采用夹芯保温外墙板的装配式超低能耗建筑施工要点。

3.1项目介绍

中建科技成都研发中心项目（图2）位于中建科技成都装配式产业基地内，是国内第一批装配式混凝土被动式超低能耗建筑，由中建科技投资、设计、施工和运营一体化建设，包括一栋办公楼和一栋公寓楼，均为地上四层，共计 4409 平方米。其中，公寓楼建筑面积约1600 平方米，60% 的预制率，60% 的装配率，采用了装配式混凝土剪力墙结构的夹芯保温外墙板。

成都是天府之国，气候温和，经过多次模拟和计算，项目外墙传热系数并没有严格按照德国被动房的要求进行取值，而是选择了成本技术经济性最优的传热系数值，0.4W/(m·K)。经过核算，夹芯保温外墙板采用 80mm挤塑聚苯板，采用一层保温板即可。

图2 中建科技成都研发中心实景照片

3.2施工工艺与方法

夹芯保温外墙板的具体构造为：200mm 钢筋混凝土 +80mm 挤塑聚苯板 +60mm 钢筋混凝土，内叶板与外叶板之间采用保温隔热连接件连接，以防止冷热桥的产生。

夹芯保温外墙板水平横缝及竖向缝的处理是装配式建筑成功的关键，更是实现健康舒适室内环境的关键。经过多次摸索和在实际施工中的实践，最终确定板缝构造如图3 和图 4 所示。

墙板之间的横缝处理。横缝之间采用高低缝防水，保温层区域采用弹性保温嵌缝材料，确保保温层连续不中断。

图3 夹芯保温外墙板水平横缝构造

图4 夹芯保温外墙板竖向缝构造

夹芯保温外墙板之间的竖向缝处理。相邻外墙板间外叶板拼装间隙为20mm, 中间挤塑板拼装间隙为70mm, 内叶板拼装间隙为 400mm。外墙板安装完成后，首先采用保温材料封堵保温层部分，内叶板采用后浇混凝土形成气密层，并与整个建筑梁、楼板及内部剪力隔墙连成一个整体。外部通过材料防水、空腔防水完成防水层。

施工时首先安装夹芯保温外墙板及剪力墙，再搭设架体安装叠合梁和叠合板，最后浇筑构造柱、梁柱板节点及叠合板上部混凝土，从而将整个楼层连成稳固结构。

(1) 外墙板的安装

夹芯保温外墙板安装前，楼板与墙底部对应区域需凿毛并设置弹性保温嵌缝材料（海绵条），如图5 所示；楼板上插筋对准墙底套筒后缓慢落地。然后，采用两道斜向支撑钢管临时固定墙板；墙板与楼板交接部位采用水泥砂浆抹倒角，硬化后从底部灌浆孔灌注高强水泥砂浆到墙底、插筋与套筒间的空隙，直至水泥砂浆从溢流孔流出，如图 6~ 图 8 所示。

上层夹芯保温外墙板安装时，设置弹性保温嵌缝材料，是为了避免墙板横向安装拼缝产生冷热桥，预先在外墙板底部保温面上打磨并刮除附着的水泥浆，上下层墙板之间垫入20mm 厚的保温材料，如图 6 所示。从而保证外墙板横向保温连续性，此外还能适度增加板块间的柔度，防止因外墙板位移错动而产生裂缝。

图5 楼板凿毛及贴海绵条；上下层夹芯保温墙板之间加挤塑聚苯板条

图6 竖向插筋与夹芯保温墙板底部灌浆套筒校准

图7 两道斜支撑临时固定

图8 水泥砂浆抹倒角及底部灌浆

挤塑板缝隙采用80mm 厚、宽度为 60~65mm 挤塑板条填充，微小缝隙处灌注发泡剂填满。中间挤塑板拼装缝隙处理后，需采用塑料胶带密封后处理板缝，有条件的项目可采用防水透气膜粘贴在填充的保温条的室内侧，防止内叶混凝土浇筑时水泥浆渗入挤塑保温板中，形成热桥；内叶板板缝做法为后浇，先绑扎内叶板后浇带处的钢筋并支侧模，再浇筑混凝土，如图 9 、图 10 所示。

外墙板外叶板板缝为深度为60mm、宽度为 20mm竖缝，处理做法从内向外依次为：LEAC 防水涂料 + 空腔（导水槽）+PE 棒 + 耐候胶。LEAC 防水需涂刷两遍，需覆盖露出的挤塑板并刷成 U 型状。LEAC 涂料是中核北研发明的一款军转民产品，既能防止水滴进入挤塑板中产生破坏，又能排出挤塑板中多余的水汽。导水槽可将板缝内水滴、水汽和潮气顺利排出；板缝室外采用专业的硅酮耐候胶，可防止室外雨水进入板缝中，还允许板与板之间有一定的横向位移，如图 11 所示。

图9 挤塑板板缝塞挤塑板；挤塑板条填充及发泡剂填缝

图10 胶带密封后处理板缝、内叶板后浇带钢筋绑扎和构造柱现浇完成效果

图11 板缝内挤塑板上涂刷 LEAC 防水胶和室外硅酮耐候胶效果

(2) 剪力墙的安装

预制剪力墙可与夹芯保温外墙板同时安装，安装方法与夹芯保温墙板类似。采用塔吊将预制剪力墙吊运至设计安装位置上方，插筋与剪力墙底部灌浆套筒校准对齐后下落剪力墙，剪力墙采用两道钢管斜撑临时固定；剪力墙底部两侧与楼板交接处采用水泥砂浆抹倒角封堵，再依次从底部灌浆孔灌注高强水泥砂浆到剪力墙底、插筋与套筒间的空隙，直至水泥砂浆从溢流孔流出，如图12 和图 13 所示。

图12 剪力墙安装及临时支撑固定

图13 剪力墙底部灌浆完成和剪力墙与外墙板连接构造柱绑钢筋及支撑

(3) 叠合梁和叠合楼板的安装

叠合梁及叠合板安装前需搭设支撑架体，墙板与剪力墙交接处构造连接柱需绑扎纵向钢筋并支柱模，墙梁连接节点、梁板连接节点、板与板连接节点处的钢筋绑扎和支模完成后，即可浇筑构造柱、连接节点，浇筑叠合梁及叠合板上的混凝土，从而将整层预制构件连成稳定的整体；待混凝土达到一定强度后，拆除临时斜撑及层间支撑架体，如图14 所示。

图14 支撑架体搭设、叠合梁安装和叠合板安装及钢筋绑扎

3.3外门窗设计与施工方法

按照德国被动房以及我国《被动式超低能耗建筑技术导则（试行）（居住建筑）》中涉及的外墙保温均为外保温，外窗安装为外挂式安装，可以保证外窗和保温层在一个层面上。在夹芯保温墙板中，为保证外窗和保温在同一层面上，需将外窗内嵌式安装，经过长达两个月的反复修改与讨论，最终确定外窗安装节点如图15所示。在墙板制作过程中，将 60×100mm 的防腐木块预埋在墙板中，通过不锈钢锚栓与角钢固定，固定件产生的热桥变为点热桥，最大程度上减小了安装热桥。

图15 夹芯保温外墙板外窗安装节点（上节点）

夹芯保温墙板安装后的洞口，以及通过螺钉将窗框固定在防腐木块上，窗框安装后效果如图16 所示。

图16 夹芯保温外墙板保温层中预埋隔热木块

外窗安装流程。在安装之前，先将防水隔汽膜和防水透气膜粘贴于窗框的相应位置，隔汽膜粘贴于室内侧，透气膜粘贴于室外侧，窗框四周整体用预压缩膨胀密封带满粘。安装时，将窗框放置于应有位置，螺钉钉入防腐木块，固定窗框。之后，防水隔汽膜收口应位于内叶板，与内叶板搭接不少于50mm，且粘结剂应饱满、平整，防水透气膜收口于外叶板，与外叶板搭接应大于50mm，在角部有附加层。如图 17 ?图 20 所示。