泡沫混凝土保温板在预制混凝土夹心保温墙体中的热工耐久性研究.pdf

2 0 1 4年第 6期 6月 混 凝 土 与 水 泥 制 品 CHI NA CONCRETE AND CEMENT PR0DUCTS 2 01 4 No 6 J u n e 泡沫混凝土保温板在预制混凝土夹心保温 墙体 中的热工耐久性研究 樊 均 ， 管 文 ( 上 海 市建筑 科 学研究 院 ， 2 0 1 1 0 8 ) 摘 要 ： 通过模拟试验 监测 了预 制混凝 土夹芯保温墙体 中泡沫 混凝 土保温层 的温湿度 变化 情况 ， 并针对 环境 因 素( 湿 度 、 干 湿循 环 、 碱 液 循 环 、 冻 融循 环) 对 预 制 混 凝 土 泡 沫混 凝 土 夹心 保 温板 热 工耐 久性 进 行 了研 究 。 关 键 词 ： 预 制 混凝 土 夹 心保 温墙 体 ； 泡沫 混 凝 土 保 温板 ： 导 热 系数 ： 热 工耐 久 性 Ab s t r a c t ：T h e c h a n g e s o f t e mp e r a t u r e a n d h u mi d i t y o f t h e f o a m c o n c r e t e i n s u l a t i o n l a y e r s i n p r e c a s t c o n c r e t e s a n d w i c h i n s u l a t i o n wa l l a r e mo n i t o r e d t h r o u g h t h e s i mu l a t i o n t e s t ，a n d t h e e f f e c t o f e n v i r o n me n t a l f a c t o r s ( mo i s t u r e ，d r y we t c i r c u l a t i o n ， l y e r e c y c l e ， f r e e z e - t h a w c y c l e s ) o n t h e t h e r ma l d u r a b i l i t y o f t h e p r e c a s t foa m c o n c r e t e s a n d w i c h i n s u l a t i o n p l a t e a r e s t u d i e d Ke y wo r d s ：P r e c a s t c o n c r e t e s a n d w i c h i n s u l a t i o n wa l l ；F o a m c o n c r e t e i n s u l a t i o n p l a t e ； T h e rm a l c o n d u c t i v i t y ； T h e r ma l d ur a b i l i t y 中图分类号 ： T U 5 5 文献标识码 ： A 文章编 号： 1 0 0 0 4 6 3 7 ( 2 0 1 4) 0 6 5 8 0 4 0前言 我国大力发展工业化住宅已经有十余年历史 。 考虑 到节 能 、 防火 安 全 、 耐久 和 工业 化 生 产 的需 要 ， 预制混凝土 夹心保温住宅体 系已经成为 未来 建筑 的发展趋势之一。预制混凝土夹心保温墙体主要 由 内外层混凝 土墙板 、中间夹 心保温层及 连接件组 成 ， 兼具保温和 围护结构一体化功能 ， 将保温和工 业化生产融合为一体 ， 同时具有建筑保温以及工业 化 、 规模化生产的特点。 目前工业化住宅的研究工 作 主要 集 中 在 力学 性 能 、 抗 震 性 能 、 建 筑 模 数 化 与 标准化设计 、施工技术与专业机具开发等方面 ， 对 预制 混 凝 土 夹 心保 温墙 体 耐久 性 的研 究 还 相 对 较 少 。夹 芯保 温层 在 预制混 凝土 夹心 保温 墙体 中主要 起保温隔热作用 。 其热工耐久性 的好坏对整个预制 混凝土住宅体系的耐久性有着不可低估的作用 。 民用住宅通常应用于一般大气环境 中， 承受着 紫外 辐 射 、 大 气 污染 、 温 度 、 湿 度及 其 变 化 以及 二 氧 化碳 、 酸 、 碱等环境 因素对住宅结构的作用 。在 自然 环境 中， 降雨 、 降雪等干湿交变作用 ， 表现为干湿循 环 ； 一 年 四季 的季 节 变 化 以及 每 日温 度 和 湿 度 的交 替 变 化 ， 表 现 为冻 融 循 环 ； 在 预 制 泡 沫 混 凝 土 夹 心 保温墙体中 ， 由于泡沫混凝土夹芯保温板两边有钢 筋混凝土的保护 ， 不存在 紫外 辐射 、 大气污染等环 境因素对泡沫混凝土保温板 的影响 然而混凝土的 碱性环境以及温湿度变化使得泡沫混凝 保温板承 一 5 8一 受 碱 液 循 环 作 用 。本 文 主 要 研 究 上 海 地 区大 气 环 境 ， 如 湿度 、 干湿 循 环 、 碱 液循 环 和冻 融 循 环 对 预 制 混凝土夹心墙体 中泡沫混凝土夹心保温板热工性 能 的影 响 。 1 试 验方 法 ( 1 ) 于密度 、 抗压强度和体积 吸水率参 照 J G rI 2 6 6 2 0 1 1 泡沫混凝土 进行。 ( 2 ) 导热系数参照 G B T 1 0 2 9 5 2 0 0 8 绝热材料 稳态热阻及有关特性的测定 热流计法 进行 。 2泡 沫混 凝 土保温 板基 本物 理 力学性 能 本 文试验用 泡沫混凝 土保温板基本物理 力学 性 能见 表 1 。 表 1 泡沫混凝 土保温板基本物理力学性能 3夹心 保 温墙 体 中泡 沫 混 凝 土保 温 层 的温 湿 度 监 测【 。 】 3 1 试验 设计 模 拟 泡 沫混 凝 土夹 心 保 温层 的实 际 应 用环 境 。 成 型二 块 1 2 m 1 2 m 预制 混凝 土泡 沫混 凝 土保 温板 夹心墙体 ， 其墙体构造 为： 6 0 m m钢筋混凝土+ 7 0 mm 泡沫混凝土保温板+ 6 0 mm钢筋混凝土 ， 采用 F R P连 接件进行连接。该墙体构造满足夏热冬冷地区 6 5 节能要求 。考虑到南北光照 的不同 ， 将二块夹心保 樊 均 管 文 泡沫混凝土保温板在预制混凝土夹心保温墙体 中的热工耐久性研究 表 3碱液循环对泡沫混凝 土保温板导热 系数 的影 响 循环 碱液循环使得导热系数增大的幅度提高。 7冻 融循环对 泡 沫混凝 土 耐久性 的影 响 7 1 试 验设计 考 虑 泡 沫 混凝 土保 温板 在 预 制 混 凝 土 夹 心 保 温墙 体 中 的应 用情 况 模 拟夹 心 保温 墙 体 的构 造 形 式 ， 成型 3 0 0 mm x 3 O O m m的复合夹芯保温墙体试块 ， 试块 构 造 为 ： 6 0 m m 厚 C 3 5钢 筋 混凝 土+ 4 0 ram泡 沫 混凝土保温层+ 6 0 ram厚 C 3 5钢筋混凝土。 先成 型两 片 3 0 0 m mx 3 O O m mx 6 O m m 钢筋 混凝 土 板 ，标养 1 4 d后将已经测过初始导热系数 的 4 0 mm 泡沫 混 凝 土保 温板 夹 在两 片 钢筋 混 凝 土之 间 ， 再 用 防水抗裂砂浆和网格布将复合夹心保温试块 的四 个侧面密封 。待抗裂砂浆养护 1 4 d后 ， 用环氧树脂 涂刷防水抗 裂砂浆表面 ，以防水份从 四个侧面进 人。最后参照 G B T 1 1 9 6 9 2 0 0 8 ( 蒸压加气混凝土性 能试验方法将夹芯保温复合试块进行 2 5次冻融 循环试 验 。 当冻融循环结束后 ， 除去两边的混凝土保护层 ， 取 出夹 心试 块 中 间 的泡沫 混凝 土 保 温板 ， 测试 冻 融 循 环后 的导 热系 数 。 7 2 试验 结果 冻融循环对 泡沫混凝土保 温板 导热系数的影 响 见表 4 。 表 4冻融循环对泡 沫混凝土保温板导热系数的影响 泡沫 混 凝土保 温 板经 冻 融循 环后 导 热 系数 增 大 率为 4 2 。 可见 ， 在两边有钢筋混凝土的保护下 ， 冻 融循环对预制夹心保温墙体 中的泡沫混凝 土保 温 板热 工性 能影 响不 大 。 8 泡 沫 混凝土 夹心保 温 层热 工耐 久性 的综合 评价 从温度和湿度交替循环对泡沫混凝土保温板 热工性能的影响来看 干湿循环对泡沫混凝土保温 板的导热系数影响并不大 ，于湿循环 4 O次其导热 系数增大率在 0 5 范 围内： 碱液循环对导热系数有 一 定的影响 ，碱液循环 4 0次使得泡沫混凝土保温 板导热系数增大率达 1 2 9 ：在两边钢筋混凝土板 的保 护下 ， 冻 融循 环 对 泡 沫混 凝 土保 温 板 导 热 系数 的影 响 也不 大 湿度对泡沫混凝土保温板的导热系数影响非常 大。对上海地区预制混凝土夹心保温墙体的温湿度 进 行长 期 户外 监 测情 况 来 看 ， 泡 沫混 凝 土 夹 心保 温 层 内的湿度极 限变化 范 围为 6 0 8 0 。 当泡沫 混凝 土保温夹心层处于 6 0 的环境湿度时 ， 其导热系数 增大率仅为 9 6 ， 此时体积含水率为 2 8 。当泡沫 混凝土夹心层处于 8 0 的环境湿度时 ， 其导热 系数 增 大率 为 2 8 4 ： 综合 以上环境温湿度对 泡沫混凝 土夹心保温 板 热 工耐 久性 的分 析 如果 预 制 夹心 保 温 墙板 接 缝 处 防水措施做得好 ， 在两边钢筋混凝 土保护层的保 护下 ， 水份 不易进入泡沫 混凝 土保温层 内 ， 夹心保 温板仅仅处于环境温湿度状态 时， 环境温湿度对导 热系数增大率基本能保持在 3 0 范围内。因此 ， 建 议泡沫混凝土夹心保温层用于预制混凝土夹心保 温墙体时其热工设计需 留有 3 0 的富余系数。 9结论 ( 1 ) 考 虑 上海 地 区 环境 因 素 的 影 响 ， 对 预 制 混 凝土夹芯保温墙体 的温湿度进行长期户外监测 夹 芯保 温层 内部 温湿度极 限变化 范 围分别 为一 5 c I 二 4 0 和 6 0 8 0 。 ( 2 ) 湿度对泡沫混凝土保 温板 的导热系数影响 较大。 环境湿度为 6 0 U ， 导热系数增大率为 9 6 ； 环境湿度 8 0 时， 导热系数增大率为 2 8 4 ； 环境湿 度为 1 0 0 时 ， 导热系数增大率达到 1 5 6 5 。 ( 3 ) 干湿循环对泡沫混凝 土保温板的导热系数 影 响并 不 大 ，干湿 循 环 4 0次其 导 热 系数 增 大 率 在 0 5 范 围 内 ( 4 ) 碱液 循 环对 泡 沫 混凝 土保 温 板导 热 系 数 有 一 定影响 ，经 4 O次碱液循环 ，导热系数增大率达 1 2 9 。 一 ( 5 ) 在两边有钢筋混凝土板 的保 护下 ， 冻 融循 环对 预制夹芯保温墙体 中的泡沫混凝土保 温板 热 工性能影响不大 ， 冻融循环后泡沫混凝 土保温板导 热系数 增 大率 为 4 2 。 参考文献 ： 1 章银祥 外墙外 保温 系统的工况 监测 与研究 J 建 筑科 学 ， 2 0 1 0 ( 6 ) ： 2 5 2 7 收稿 日期 ： 2 0 1 4 0 4 2 6 作者简介 ： 樊均 ( 1 9 6 8 一 ) ， 男 ， 教授级高工。 通讯作者 ： 管文 ( 1 3 9 1 7 3 0 1 6 1 2 ) E -ma i l ： g u a n we n n v i p s i n a c o m 一 61