改性水泥聚苯模壳格构式混凝土墙体建筑体系.pdf

新 鲤 魄 中 国 科 技 核 心 期 刊 改性 泥聚苯模青格构式 混凝土墙傩建筑傩系 董士文 ， 邵才仁 ， 王波 ， 纪社建 ( 1 青 岛市建筑工程质量监督站， 山东 青岛2 6 6 0 7 1 ； 2 山东正仁集 团有 限公司， 山东 龙 E l 2 6 5 7 1 6 3 青岛国立设计院有 限公司， 山东 青 岛2 6 6 0 7 1 ) 摘要： 水泥聚苯模壳格构式混凝土墙体保温结构一体化建筑体系是一种集轻质、 保温、 承重、 防火、 隔声、 抗震、 耐久和环保等多 功能于一体的， 不同于传统建筑保温墙体结构形式的新型复合墙体建筑 结构体系 。该墙体彻底消除了建筑保温 的火灾 隐患 ， 并可适 用于 7 5 及 以上节能标 准和 5 0年 以上 的使用寿命 。该墙体不仅可 以作为承重保温墙体用于多层民用建筑 ， 还可作为非承重保温墙 体用 于混凝土框架和框架剪力墙及钢 结构建筑 的围护墙体 。 关键 词： 改性水泥聚苯模壳砌块； 水泥聚苯模壳格构式混凝土墙体； 纳士塔墙体； 建筑体系； 承重墙体 中图分类号 ： T U 7 5 5 2 文献标识码： A 文章编号： 1 0 0 1 7 0 2 X( 2 0 1 5 )4 0 0 0 1 0 7 M o d i fi e d EPS C f o r m l a t tic e d c o n c r e t e wa l l s a n d i t s b u i l d i n g s y s t e m DO N G S h i w e n ， S H A0 C a i r e n ， WA NG B o ， J l S h i a n ( 1 Q i n g d 8 0 C o n s t r u c t i o n E n g i n e e r i n g Q u a l i t y S u p e r v i s i o n S t a t i o n ， Q i n s d a o 2 6 6 0 7 1 ， S h a n d o n g ， C h i n a ： 2 S h a n d o n g Z h e n e n Gr o u p Co L t d ， L o n g kO U 2 6 5 71 6， S h a n d o n g ， Ch i n a ； 3 Q i n g d a o G u o L i D e s i g n I n s t i t u t e C o L t d ， Qi n g d a o 2 6 6 0 7 1 ， S h a n d o n g ， C h i n a ) Ab s t r a c t ： T h e b u i l d i n g s y s t e m w i t h t h e i n t e g r a t i o n o f s t ruc t u r e a n d t h e r ma l i n s u l a t i o n b a s e d o n E P $ C f o r m l a t t i c e d c o n c r e t e wall ， c o mbi n e s t h e f e a t ur e s o f l i g h t we i s h t ， t h e rm al i n s u l a t i o n ， l o a d- b e a r i n g ， fi re p r e v e n t i o n， s o u n d i n s u l a t i o n， s e i s mi c r e s i s t a n c e ， d u r a b i l i t y， an d e n v i r o n me n t a l p rot e c t i o n T h e n o v e l c o mpo s i t e wa l l s t ru c t u r e o f t h e b u i l d i n g s y s t e m d i ffe r s f r o m t r a d i t i o n a l s t r u c t u r e s an d t h e r ma l i n s ul a t i o n s o l u t i o n s s i g n i fic a n t l y， a s i t e l i mi n a t e s t h e p o t e n t i al fir e h a z a r d of t h e i ns ul a t i o n l a y e r and me e t s t h e s t a r l - d a r d of o v e r 7 5 e n e r g y s a v i n g d u r i n g i t s s e rvi c e l i f e of mo r e t h a n 5 0 y e ar s Th e b u i l d i n g s y s t e m c a n b e u s e d n o t o n l y a s l 0 a d b e a tin g wall s wi t h t h e rm a l i n s u l a t i o n f o r mu l t i s t o r y b u i l d i n g s ， b u t als o c a n b e u s e d a s i n f i l l e d wall s wi t h t h e r ma l i n s u l a t i o n f o r c o n - c r e t e f r a me ， s h e a r wall f r ame an d s t e e l s t r u c t u r e s Ke y wo r d s ： mo d i fi e d e x p a n d e d p o l y s t y r e n e g r a n u l e c e m e n t f o r m b l o c k ， e x p a n s i v e p o l y s t y r e n e g r anu l e c e me n t ( E P S C ) l a t t i c e d c o n c r e t e wall ， RAS TRA wall ， b u i l d i n g s y s t e m， b e a tin g i n s u l a t i o n wall O 前言 当前我国的外墙保温体系主要使用的是有机保温材料。 这些材料存在易老化、 耐久性差， 使用寿命短， 系统易开裂、 渗 水和脱落等问题， 使用维护费用较高。 更严重的是这些材料防 火性能差、 易燃烧， 并能释放出有毒烟雾， 对建筑物和人民生 收稿 日期： 2 0 1 4 1 1 2 4 作者 简介 ： 董士 文 ， 男 ， 1 9 5 2 年 生 ， 浙 江 宁波 人 ， 高级 工程 师 ， 研 究 方 向 ： 建 筑 墙体 材 料 、 防 水材 料 和 保温 材 料 、 建 筑 结 构工 程 及 施 工技术等 。地址 ： 青 岛市香港西路 3 9号世纪大 厦 2 9层 ， 电话 ： [phone] ， E-ma i l ： s d q d d s w 1 6 3 c o m。 命财产安全危害较大。 随着我国建筑节能标准的不断提高， 目前北京、 天津、 河 北、新疆等地已将住宅建筑的节能标准从6 5 提高到7 5 ， 山东省2 0 1 5 年也已实施 7 5 的节能标准。传统墙体材料和 保温结构体系已不能适应节能新形势的发展要求。研究开发 质量轻、 保温性能更好， 既能承重， 又能防火， 施工方便， 造价 低， 耐久性良 好， 使用寿命更长的新型保温墙体材料， 是解决 这一矛盾的世界性研究课题。 山东正仁集团有限公司遵循上述指导思想，根据国家建 筑节能发展方针， 与多所大专院校、 科研单位合作， 经过多年 努力， 研发完成了 “ 改性水泥聚苯模壳格构式混凝土墙体建 筑体系” 。 NE W BUI L DI NG M ATE R I AL S 1 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 董士文， 等： 改性水泥聚苯模壳格构式混凝土墙体建筑体系 必须符合相关施工规范的规定； 浇筑时应插捣密实， 不得有蜂 窝、 孔洞、 露筋、 缝隙、 夹层等现象； 强度等级应符合设计要求 和标准规定。 4 2 5 模壳墙体饰面施工 墙体饰面层施工包括找平层、 抗裂层和饰面层施工。 找平层施工采用保温层自找平和聚合物砂浆抹灰找平2 道施工方式； 抗裂层与传统外墙外保温做法相同， 即用抹面胶 浆和耐碱玻纤网布组成抗裂保护层； 饰面层则根据设计要求 施工， 可采用各类涂料饰面， 也可采用面砖或石材饰面( 建议 高度不超过2 0 m ) 。 4 2 6 模壳墙体施工质量验收 根据G B 5 0 4 1 1 0 l 4 健 筑节能工程施工质量验收规范 、 G B 5 0 2 0 3 -2 0 1 1 砌体结构工程施工质量验收规范 及各地 地方技术规程组织进行。 5 模壳砌块墙体应用成果的创造性和先进 陛 5 1 达到与建筑结构同寿命的要求 通过对模壳砌块的改性研究，重点解决模壳的吸水率、 耐 水性和抗冻性等耐久性指标的问题， 使模壳的各项物理力学和 防火性能指标远好于我国目 前已广泛应用的胶粉聚苯颗粒保 温材料， 使其完全能够满足与建筑结构同寿命( 大于5 0 年) 的 要求。解决目 前传统保温体系不能与建筑结构同寿命的难题。 5 2 扩大了推广应用范围 目 前该墙体在国内外仅用于6 层以下的承重保温墙体建 筑。为充分发挥其保温和防火等方面优势， 尤其是推行7 5 或 更高节能标准的要求， 山东正仁集团首创通过调整内、 外模壳 的厚度变化和构造要求， 将其作为非承重结构保温墙体， 应用 到混凝土框架和框架剪力墙及钢结构建筑的围护墙体结构中， 以满足建筑市场对高效、 防火和长寿命保温墙体的巨大需求。 这一思路不仅是纳士塔( R A S T R A ) 建筑体系在实际应用 方面的突破， 更是墙体保温结构的重大变革， 对我国墙体材料 革新也是一大推进。 5 3 符合国家现代化建筑模式发展方向 该墙体改变了传统保温系统的基本模式， 还改变了传统 墙体材料的理念，淘汰了用砖和砌块砌筑墙体和外包保温材 料的落后模式， 并从根本上消除了保温墙体的冷热桥问题， 提 高了建筑产品工业化、标准化和装配化水平，加快了施工效 率， 降低了建筑成本， 提高了建筑结构抗震和消防安全性能， 符合国家现代化建筑模式发展方向。 5 4 利废环保 、 节约资源和 能源 ， 符合可持续发展 的国策 该产品可利用废旧泡沫塑料和粉煤灰等生产，生产能耗 较低， 无三废产生， 可节约能源和保护土地资源， 且保温墙体 系统安全、 寿命长、 维护费用低， 符合可持续发展的国策， 经 济、 环境和社会效益十分显著。 6 推广应用的作用和意义 6 1 彻底根除节能建筑的消防安全问题 由于该墙体属非燃烧体， 在承压状态和 1 0 8 0 火焰持续 燃烧情况下， 耐火极限可达3 h 以上， 且不会失去墙体的完整 性、 绝热性和承载能力， 墙体背面温升平均不超过6 ， 也无 有害气体释放。 因此， 可以彻底解决外墙外保温的火灾隐患和 结构安全问题。 6 2 有利于实现更高建筑节能标准 该保温墙体采用芯孔间距为3 0 0 m m的模壳，符合建筑 模数。2 5 0 m m厚的墙体即能满足 6 5 节能标准的墙体传热 系数 值为0 6 W ( m 2 K ) ，换算成墙体热阻为 1 6 7 m 2 , K W 的要求， 2 8 0 m m或3 0 0 m m厚的墙体就能实现7 5 及更高节 能标准要求。 与其它系统相比， 具有明显的设计、 构造、 应用和 造价方面优势。 6 3 延长系统使用寿命， 降低 日常维护费用 该体系材料的耐久性优良， 可与主体结构长期共同工作， 设计使用寿命 5 0 年以上，较传统保温体系可大幅度减少裂 缝、 渗漏和脱落等问题的发生， 能有效降低维护费用。 6 4 构造简单、 施工方便、 节约材料 、 缩短工期和 降低造价 水泥聚苯模壳格构式混凝土墙体建筑技术， 其结构构造简 洁， 施工速度快， 建材和模板用量少， 施工工序少， 可节约大量 原料和人工费用， 工程综合造价低于传统建筑结构保温体系。 7 推广应用的范围、 条件和前景 ( 1 ) 模壳砌块生产主要原材料为水泥、 聚苯颗粒 粉煤灰 等易得且不会受地域限制； 生产设备有多个系列型号， 年产能 设计灵活， 既可在农村乡镇区域小规模生产， 也可在城市区域 大规模生产； 生产工艺装备投资省、 上马快、 能耗低、 无污染、 不消耗耕地， 极易在各地推广实施， 社会环境效益显著。 ( 2 ) 该建筑体系在国内有标准化协会标准， 山东、 辽宁、 黑 龙江等地有地方标准和标准设计图集， 具备筑的设计、 施工和 验收的推广应用条件。 目前已有多个省、 市已立项编制该墙体 建筑的地方标准。 ( 3 ) 该墙体系统适合我国的国情， 可广泛用于农村的多层 节能建筑和城镇的高层节能住宅及各类公共建筑； 建筑结构 体系科学合理， 保温构造先进， 抗震性能可靠； 施工速度快， 工 ( 下转 第 4 1 页) N E W BUI L DI NG MATE RI AL S 7 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 张浩栋， 等： 码头护岸工程大体积素混凝土开裂的影响因素分析 由图8 可见， 2 号测试部位 2 个测试点的外部梯度和中 部梯度不断波动， 但总体呈现先增后减的趋势， 在2 5 d 时达 到最大， 且混凝土内 部温 度和中部 温度变化基本同步。 此外， 1 d 后的中部梯度始终保持在 1 0以上， 表明2 号测试部位 的保温性能较好； 而中部梯度温度降速则小于5 d 。 此外， 不同于发生开裂的测试部位混凝土， 2 号测试部位 的混凝土温度梯度反而呈现先减后增的 趋势， 且在 3 d 时达到 最小 值( 一 l 6 ) 。 因 为内 部 梯度是混 凝土内 部温 度与中 部温度 的差值， 可见2 号测试部位测试点内部温度的变化不再与中部 温度同步， 这进一步表明2号测试部位的保温性能较好。 由此 可知混凝土内部保温性好， 可有效抑制裂缝的产生。 结合以上分析表明， 混凝土胸墙未开裂部位的混凝土内 部温度及温度梯度与开裂部位的差异在于： 未开裂部位混凝土 浇筑 1 d 后， 中部梯度始终在 1 0 以上， 中部梯度降温速率 小 于6 伽 ， 且内 部温度 远低于中 部温度( 差 值5 cc 以上 ) ， 即内 部温度梯度大于5 。 由 此可见， 混 凝土浇筑后， 内 部温度升高速率、 降 低速率、 温度梯度及其降温速率变化情况是影响该胸墙混凝土开裂与 否的 关键因 素。 通过控制混 凝土温度降低速率以及不同深 度 的温度梯度， 可有效避免混凝土发生开裂现象。 基于上述分析可知， 可通过降低混凝土中水化反应的水 化放热速率和水化放热量， 确保混凝土浇筑入模温度不宜过 高或过低， 减小混凝土的内外温差及温差变化速率等技术途 径来实现避免该胸墙混凝土的早期开裂问题。 4 结语 ( 1 ) 裂缝产生的主要原因可能是该码头护岸工程胸墙浇筑 时产生的温度应力受制于侧部墩身制约和底部卸荷板拉应力 的双重作用， 产生了温度应力裂缝。 ( 2 ) 胸墙其混凝土不同深度的温度和温度梯度随时间的变 化规律与测试点位置选择没有必然联系。混凝土入模温度在 1 5 3 0 c c 时， 并不直接决定混凝土开裂与否， 但仍应尽量避免 入模温度过高或过低。 ( 3 ) 胸墙混凝土浇筑后， 混凝土内部不同深度的温度都高 于气温， 且均随时间延长而不断波动， 但总体呈现先升高后降 低的趋势； 一般在浇筑后2 6 d 达到峰值。 ( 4 ) 混凝土内部的峰值温度常发生在中部位置或内部位 置； 若发生开裂现象， 一般是在达到峰值温度后的2 4 d内， 且开裂部位的混凝土的保温性能相对较差，温度梯度以及降 温速率均较大。 ( 5 ) 混凝土浇筑后， 其内部温度升高和降低速率以及温度 梯度变化趋势是影响混凝土胸墙开裂与否的关键因素。 通过 控制混凝土温度降低速率以及不同深度的温度梯度， 可有效 预防混凝土胸墙以及类似工程的混凝土发生开裂现象。 参考文献 ： 【 1 】 李潘武 ， 曾宪哲 ， 李博渊 ， 等 浇筑温 度对大体积混凝土温度 应力 的影响叨长安大学学报： 自然科学版， 2 0 1 1 ( 5 ) ： 6 8 7 1 【 2 】 侯景鹏 ， 熊杰 ， 袁勇 大体积 混凝土温度控制 与现场监测 【 J 混凝 土 ， 2 0 0 4 ( 5 ) ： 5 6 5 8 【 3 杨碧华 ， 李惠强 早龄期大体积混凝土温度应力 与裂 缝的关系明 华中科 技大学学报 ： 城市科 学版 ， 2 0 0 2 ( 4 ) ： 7 6 7 7 4 】 张冬秀 论析大体积混凝土 的施工温度与裂缝控 制【 J 价值工程 ， 2 0 1 2( 2 3 )： l 1 2 一l 1 3 【 5 】 王国忠 混凝 土温度 裂缝 的成 因及 防治 J 】 工 业建筑 ， 2 0 0 7( 1 ) ： 1 1 9 7 一l 1 9 9 【 6 】 马跃峰， 朱岳明 表面保温对施工期闸墩混凝土温度和应力的影 响J 河海大学学报： 自然科学版， 2 0 0 6 ( 3 ) ： 2 7 6 2 7 9 A ( 上接第 7页) 期短； 使用周期与建筑结构同寿命， 后期维护费用低廉； 工程 综合造价比传统节能建筑经济， 推广应用领域广泛， 技术经济 效益十分显著。 ( 4 ) 该建筑体系不仅能满足建筑节能6 5 的标准要求， 比其它保温系统更适宜实现节能7 5 及更高节能标准要求， 并能完全适合我国不同气候带的各类地区的建筑节能要求， 推广应用前景十分广阔， 建筑节能和减排作用显著。 系” ， 是一种全新的现代建筑装配式结构体系。该墙体优异 的保温、 承重、 防火、 抗震和耐久性能， 完全可以替代传统墙 体结构体系。改性聚苯模壳砌块的生产和格构式混凝土复 合保温墙体的施工， 均符合国家的环保政策和现代建筑业发 展的方向。 参考文献： 【 1 】 刘军进 ， 王 翠坤， 张 良纯， 等 水泥聚苯模壳格 构式混凝土墙体抗 8 结语 一的 山东正仁集团借鉴国际先进技术， 研发适合国情的“ 改性 抗侧性能试 验及分 析叽周体力学学报， 2 0 l l ( S 1 ) ： 3 6 1 3 6 4 水泥聚苯模壳格构式混凝土墙体保温结构一体化建筑体 A NE W BUI L DI NG MAT E RI AL S 41 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m