纸蜂窝复合外墙（精选3篇）
纸蜂窝复合外墙 篇1
建设部于2006年发布的《民用建筑节能管理规定》(令第143号)中明确指出:鼓励民用建筑节能的科学研究和技术开发,通过采用新型墙体材料,执行建筑节能标准。目前,我国的建筑节能目标已从1986年的节能30%设计标准提高到了65%。作为建筑节能设计的主要部分,建筑外墙保温隔热功能的提高显得愈来愈紧迫。
1 现有保温墙材的不足
目前,我国外墙材中应用较多的保温材料大多为聚苯板、聚氨酯等材料。这些保温材料虽然保温性能较好,却也存在着明显的问题:防火阻燃性能不佳,生产或施工过程中挥发有毒气体,构造节点繁琐、不易施工和处理,废旧材料无法降解,不能满足墙材环保及可持续发展的需要。
2 纸蜂窝板概述
纸蜂窝板材料是根据蜂巢结构制成的一种新型环保仿生材料,在自重、保温、隔声、阻燃、环保、性价比等方面都具有明显的优势。中国产业研究报告网发布的《2011～2015年中国蜂窝纸板行业运营态势与投资战略咨询研究报告》中明确指出:蜂窝纸板以质轻、价廉、强度高、可回收等特性深受市场欢迎,已成为具有节省资源、保护环境的一种新型绿色材料。近几年,全国蜂窝纸板的年生产能力约为300多万m2,广泛应用于建筑内墙等领域。
目前,阻燃型纸蜂窝板已经以多种复合内墙板的形式出现在建筑领域,有关纸蜂窝板隔墙的国家标准图集[1]、省级标准图集已经出版使用。作为外墙板的应用现在才刚刚起步,笔者主持的纸蜂窝板复合外墙研发已取得初步成果,编写的相关省级标准图集正在进行当中。
3 纸蜂窝复合外墙特点及构造组成
笔者研究开发的纸蜂窝复合外墙是以阻燃纸蜂窝板为主要保温材料的复合构造墙,适用于抗震设防烈度不大于8度地区的建筑非承重外墙,建筑高度以小于24 m的民用建筑与一般工业建筑为宜。这种墙体将外墙的保温、围护、室外装饰一次完成,保证了外墙材各项功能的稳定性。纸蜂窝复合外墙具有自重轻、保温性能好、性价比高、节省室内空间等优点,且施工快捷,无现场湿作业,符合新型保温墙体的发展方向以及工业化施工方式的发展趋势。
纸蜂窝复合外墙可广泛适用于夏热冬冷地区和寒冷地区。本文以夏热冬冷地区纸蜂窝板复合外墙(C型)为例加以论述。纸蜂窝复合外墙(C型)主要由以下3部分组成:外侧为纸蜂窝夹芯外板,中间为纵横龙骨,内侧为双层保温板(见图1)。
由图1可见,外侧墙板芯材为纸蜂窝板,外表皮为大于0.8 mm厚的彩色钢板,钢板内侧涂以防水涂料,以满足墙体防水的要求;钢板外表面根据建筑设计需要,可以涂覆各类质感的饰面涂料。外侧墙板以沉头螺钉与建筑内设的轻钢龙骨固定。龙骨纵横交错,截面为70 mm×3 mm方钢龙骨,间距900mm左右。内侧墙材为20 mm厚发泡陶瓷保温板或硅酸钙板。
这种复合外墙构造实际占用室内尺寸为90 mm,明显优于砌体填充墙等非承重保温外墙,增加了室内实际使用面积。
4 热工计算
根据JGJ 134—2010《夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准》的要求,夏热冬冷地区围护结构传热系数的限值见表1。
对纸蜂窝复合外墙板进行热工计算。表2为纸蜂窝复合外墙各构造层材料的厚度及导热系数。
式中:K———墙板的传热系数,W/(m2·K);
δ1———纸蜂窝板的厚度,m;
δ2———发泡陶瓷保温板的厚度,m;
λ1———纸蜂窝板的导热系数,W/(m·K);
λ2———发泡陶瓷保温板的导热系数,W/(m·K)。
根据式(1)计算墙板的传热系数K=0.763～0.632 W/(m2·K),低于表1中外墙的K值限值,满足节能65%的要求。
5 固定方式及节点构造
5.1 外侧墙板与结构基层的固定
纸蜂窝墙体与结构基层的固定采用龙骨固定的方式,外侧墙板可以根据建筑立面需要,采用900、1200、1800、2400、2700 mm等板长进行横向布板。具体方法是:将轻钢龙骨纵横交错排布,上、下横向边龙骨分别固定在建筑的梁下和楼板上,竖向边龙骨固定在相邻两结构柱侧面。外侧墙板与龙骨间采用沉头自攻螺钉固定,外侧墙板上下板间以企口和硅酮结构胶上下相连。墙板的上下边边长需长出梁及楼板100 mm以上,外侧墙板以覆盖柱式固定(见图2)。采用这种固定方式,可以有效保证外墙板的抗风能力及稳定性,同时,也可以有效地避免结构梁、板、柱的冷热桥问题。内墙板板材采用沉头自攻螺钉固定在竖向龙骨与横向龙骨上。图3为C型外墙板与结构基层的固定示意。
5.2 外侧墙板板间节点构造
各类外墙板保温、防水的薄弱环节主要位于外墙板间的纵横向接缝处。
根据纸蜂窝复合外墙的板身构造特点,融合构造防水[2]与材料防水的特性,本设计中夏热冬冷地区纸蜂窝板复合外墙的外侧墙板接缝处理采用了新型处理方式。
5.2.1 垂直缝构造
本设计中的外侧墙板竖向板端构造如图4所示,称之为“凹槽空腔式”构造。两墙板间留出15 mm左右缝隙。在两板间靠室内一侧填以保温防水材料,靠室外一侧以弹性密封胶进行嵌缝,两者与凹槽间保持空腔,阻止爬水。
垂直缝采取“凹槽式”构造,既便于墙板的加工,又便于现场安装,最重要的是,两墙板间可以较为自如地进行伸缩变形,凹槽与空腔的处理使竖缝间不易发生渗水或爬水现象。
5.2.2 水平缝构造
外侧墙板间水平缝构造如图5所示,称之为“垂边企口式”构造。从图5可见,外墙板上下端被分别处理成凸端和凹端,凸端外侧被处理成为垂边。安装时,先将墙板凹端的端处(凹槽下)以沉头自攻螺钉固定于龙骨,凹凸缝搭接时,在两板端头填以硅酮结构胶榫接,在凸端垂边下端以EPDM密封胶嵌缝,密封胶与硅酮结构胶间留出空腔,阻隔爬水。
这种构造方式既可以有效地保证上下板的自如伸缩变形,又使缝间不易发生渗水或爬水现象。
6 结语
我国夏热冬冷地区覆盖面积广,墙体节能不容忽视。作为外保温围护墙体,纸蜂窝板复合保温外墙符合节能、环保、耐久、阻燃的轻型保温外墙发展方向。其极强的环保性、优秀的性价比、便捷的施工工艺等优势必将使其快速、广泛地占领建筑市场,产生良好的经济效益和社会效益。
参考文献
[1]10J113-1,内隔墙——轻质条板[S].
[2]06J925-2,压型钢板、夹芯板屋面及墙体建筑构造(二)[S].
纸蜂窝复合外墙 篇2
节能降耗、低碳环保是实现可持续发展战略的重要措施。目前,我国建筑能耗已占社会总能耗的1/3,单位面积能耗比气候条件接近的发达国家高2~3倍,建筑供暖造成的空气污染比发达国家水平高2~5倍,供热采暖能耗占社会总能耗的10%,约1.3亿t标准煤。我国既有建筑面积达400亿m2,每年新增建筑面积30亿m2,其中高能耗建筑占95%以上,为此国家将建筑节能指标由50%提高到70%,并对既有建筑逐步进行节能改造,同时要兼顾冬季采暖与夏季空调的能源平衡。国家法改委、住建部发文大力推进“安全实用、节能减排、经济美观、健康舒适”的绿色建筑,推广“在全寿命周期内最大限度地节能、节地、节水、节材,保护环境和减少污染,为人们提供健康、适用和高效的使用空间,与自然和谐共生的绿色建筑”。绿色建材是绿色建筑的基础,绿色节能墙体板材是绿色建材的一种主要材料,是采用清洁生产技术,使用工业或城市固态废弃物生产的无毒、无污染、无放射性、有利于环境保护和人体健康的建筑板材。
纸蜂窝夹芯-纳米绝热复合墙板,是以仿生正六边形蜂窝结构再生纸芯为中间层、上下覆有粉煤灰水泥板,以纳米绝热胶粘剂粘结而成的夹芯复合板。该板具有强度高、耗材少、质量轻、防震、隔热、隔声、防火、防潮、节能、环保等优点。
1 纸蜂窝夹芯复合板的特点
用再生纸制成蜂窝纸芯板,用粉煤灰水泥制成面板,用纳米绝热胶粘剂将蜂窝纸芯板粘接在2块面板中间成为纸蜂窝夹芯复合板。该板具有质量轻、强度高、防水性好、隔声功能强、隔热性能好、防火性能好、环保性能优、极佳的强度/质量比和刚性/质量比等优点,性价比高。从力学角度分析,封闭的六角等边形蜂窝结构,能以最少的材料获得最大的受力,其垂直荷载与同厚度的实心板几乎相等,但质量却轻70%~90%,且不变形、不开裂、不易断裂。因为这种多墙面排列的蜂窝形网状结构,可以分散和承担来自各方面的压力,使蜂窝结构对挤压力的抵抗力比圆型或正方形高很多。另外,由于它是一种工业化生产的标准化墙板,照明、空调、电视、电话等线管及各类开关、插座等均可在标准墙板上预制,保证了安装过程简单、方便、快捷。由粉煤灰水泥板-纸蜂窝夹芯复合墙板、钢构龙骨、标准连接件现场装配成集成房屋主体。该房屋具有抗震(抗9级地震)、环保、隔声、保温、防火、防潮等特点。水泥板蜂窝复合板被编入《建筑构造通用图集》(华北标BJ系列图集,13BJ2-7)。
2 纸蜂窝夹芯-绝热复合墙板的生产技术
2.1 生产流程
上纸架展纸→双面涂胶机涂胶→八方缠绕机制成蜂窝纸芯→拉伸→喷淋防火防水胶→烘干定型→切割→输送→水泥板底板涂纳米绝热胶→纸芯粘结→水泥板面板涂纳米绝热胶→粘结复合→固化干燥。蜂窝纸芯加工生产线见图1。
图1 蜂窝纸芯加工生产线
2.2 规格
纸蜂窝夹芯-纳米绝热材料复合墙板规格:长×宽×厚=3000 mm×900 mm×90 mm。
2.3 质量控制
在生产加工纸蜂窝夹芯复合板过程中,其质量控制重点为以下4个环节:
(1)蜂窝纸芯的加工技术是纸蜂窝夹芯复合板的基础。采用100 g/m2的再生纸、高强快干胶粘剂,通过上纸架展纸→双面涂胶机涂胶→八方缠绕机制成具有高粘结强度的蜂窝纸芯。
(2)纸芯的拉伸定型是纸蜂窝夹芯复合板生产的核心环节。生产线中的拉伸设备采用双端双面差速牵引拉伸技术,通过控制牵引速度和供给速度来控制纸芯的拉伸,使纸芯孔径形成均匀的正六边形蜂窝状结构,从而具有最大的“比强度”。
(3)防水防火处理是纸蜂窝夹芯复合板生产的保障环节。采用自制的防水防火胶粘剂对正六边形蜂窝纸芯进行喷淋、烘干定型,使蜂窝纸芯具有防潮、防火、防霉性能,从而解决了普通蜂窝纸芯易燃、易吸潮、易生霉的难题。经防火、防水处理的蜂窝纸芯强硬坚挺,不燃、用水浸泡不软。
(4)粘结复合是纸蜂窝夹芯复合板生产的关键环节。采用自制的防水防火纳米绝热胶粘剂,通过底板涂胶(厚度≥0.5mm)→纸芯粘结→面板涂胶(厚度≥0.5 mm)→粘结复合→固化干燥过程,使纸蜂窝夹芯复合板粘结牢固,各指标符合JG/T169—2005《建筑隔墙用轻质条板》。自制的纳米绝热胶具有无毒环保、防水防火、隔热保温、隔声降噪、粘结力强等特性。
纳米绝热胶粘剂的性能见表1。
表1 纳米绝热胶粘剂的性能
纸蜂窝夹芯-纳米绝热复合板的结构见图2。
图2 纸蜂窝夹芯-纳米绝热复合板结构
3 纳米绝热胶粘剂的隔热保温机理
纳米绝热胶粘剂以改性硅酸盐溶液为基料、以无机纳米微孔材料Si O2气凝胶、六钛酸钾晶须、超细陶瓷空心微珠等为填料制成。粘结剂无毒无味、绿色环保,涂层具有薄涂、绝热、防水、防火、抗裂、防腐、隔声、耐高温、耐候、耐久等特性。根据热能的3种传递方式可分为固体热传导、对流热传导和辐射热传导。
(1)固体热传导:以纳米/亚纳米级空心结构材料为填料的胶粘剂中,在基料的作用下相互连接聚集形成纳米三维网络骨架结构,由于近无穷多纳米孔的存在,固体热传递只能沿着孔壁传递,近无穷多气孔壁构成了近于“无穷长路径”效应,使得固体热导率降到几乎最低极限。
(2)对流热传导:无机纳米微孔材料的介孔尺寸为2~50nm,当材料中的气孔直径小于70 nm时,孔内的空气分子就失去了自由流动的能力,相对地附着在气孔壁上,此时,纳米孔处于近似真空状态,材料中的空气对流减弱到最小极限。由于空气的主要成分是氮气和氧气,局域热激发无法通过空气分子跨越凝胶表面进行对流作用,从而对热对流传热产生隔绝作用[1];亚纳米级封闭微孔内的空气分子虽有自由流动能力,但因体积中所占比例较少,因此对流热传导也很微弱。同时具有阻断空气传声作用,隔声效果明显。
(3)辐射热传导:辐射热传导是一种非接触式的热量传递。由于隔热填料为均匀的纳米/亚纳米级气孔,且具有极低的体积密度,使材料内部气孔壁数目趋于“无穷多”,而每个气孔壁都有遮阳板的作用,从而产生近于“无穷多遮阳板”效应,使辐射传热下降到最低极限[2]。
4 纸蜂窝夹芯-纳米绝热复合墙板的主要性能
以纳米绝热胶粘接复合的纸蜂窝夹芯墙板与以普通胶粘剂粘接复合的纸蜂窝夹芯墙板相比,隔声、隔热2项性能显著提高。在材质、工艺、规格相同的条件下,分别以纳米绝热胶和普通胶粘接复合的纸蜂窝夹芯墙板的性能测试结果见表2。
表2 纳米绝热胶和普通胶复合纸蜂窝夹芯墙板的性能
热阻R是衡量材料保温隔热性能的重要参数。热阻为导热系数的倒数,热量通过厚度d的材料层所受到的热传递阻力为:R=d/λ。保温材料的热阻R越大,传输的热量越少。导热系数λ越小,热阻越大,绝热性能越好。导热系数λ与材料的密度、孔孔隙特征直接相关,而与材料的厚度无关。在进行建筑热工设计时是以墙体的热阻为计算参数,从而确定保温隔热层的施工厚度。在材质相同的前提下,密度越低导热系数越小;孔隙率越高导热系数越小;孔隙尺寸越小其导热系数越小。
由国家建筑材料质量监督检验中心依照JG/T 169—2005,对纸蜂窝夹芯-纳米绝热材料复合墙板进行抽样检测,其外观质量、尺寸偏差中各项指标均符合标准要求,物理性能指标如表3所示。
表3 纸蜂窝夹芯-纳米绝热材料复合墙板的性能
经天津国家固定灭火系统和耐火结构质量监督检验中心检测,纸蜂窝夹芯-纳米绝热材料复合墙板的耐火极限≥1.0h。
5 纸蜂窝夹芯-纳米绝热复合墙板的应用效果
纸蜂窝夹芯-纳米绝热复合墙板可广泛应用于建筑隔墙板、轻钢结构集成房屋围护结构等领域。
(1)纸蜂窝夹芯-纳米绝热复合墙板可用于影剧院、娱乐厅、写字楼、酒店、居民楼、教室等建筑物的隔墙板,具有保温隔热、隔声降噪、绿色环保、抗震减重、增加使用面积等优点。
(2)纸蜂窝夹芯-纳米绝热复合墙板用于建筑外墙时,可采用双层复合纸蜂窝夹芯-纳米绝热材料复合墙板,该双层复合墙板可用于轻钢结构防震集成房屋围护结构、高层建筑外墙、永久性绿色农房外墙等。以双层复合蜂窝夹芯-纳米绝热材料复合墙板为外墙的建筑物,节能效率可达60%以上。
6 结语
纸蜂窝结构夹芯板的主要原料来自废物再利用,通过对蜂窝纸芯的防火、防水技术处理,有效地解决了纸芯阻燃、防潮、防霉的技术瓶颈。通过采用绿色环保纳米绝热胶粘剂制备的纸蜂窝夹芯-纳米绝热复合墙板,具有保温隔热、隔声降噪、防火防潮、绿色环保、抗震减重等优点,广泛应用于建筑隔墙板、轻钢结构集成房围护结构等领域。
参考文献
[1]师华,魏薇,武德涛.环保型工业隔热涂料的研制[C]//中国化工学会涂料涂装专委会.高装饰功能性建筑涂料技术研讨会论文集,上海,2011:98-102.
纸蜂窝复合外墙 篇3
2010年1月26日, 广东省住房和城乡建设厅在佛山市顺德区主持召开了由佛山市顺德区东南海业环保材料有限公司完成的《阻燃纸蜂窝复合轻质墙板》产品鉴定会。阻燃纸蜂窝复合轻质墙板是以阻燃纸蜂窝芯为芯材, 无机薄板为敷面材料复合而成, 可广泛用于各种建筑物的内隔墙体, 是国家级高新技术产业重点发展的项目, 21世纪的新型环保建筑材料。具有质轻、抗压强度大、刚度高, 具有缓冲、抗震、保温、隔热、隔音, 防潮、阻燃、防虫蛀、防腐蚀、无毒无味, 不易变形, 无污染、无放射性, 环保、防水、防火、施工操作简易等优点, 综合成本低。经国家防火建筑材料质量监督检测中心, 广东省建材产品质量检验中心, 广州工业微生物检测中心, 广东建科建筑工程质量检测中心检验所得, 该蜂窝轻质墙体耐火性能符合国家建筑行业标准;其燃烧性能符合《建筑材料及制品燃烧性能分级》 (GB 8624-2006) 标准中的B1级;隔音效果符合《建筑隔声评价标准》 (GB/T50121-2005) 要求;防霉性能符合《防霉剂防治木材霉菌及蓝变菌的试验方法》 (GB/T 18261-2000) 要求。该产品已在顺德大良创意产业园, 顺德腾盈机电厂房办公室等多个工程中应用, 用户反应良好, 取得了较好的经济效益和社会效益。与会专家认为该产品达到了国内同类产品的先进水平, 一致同意通过产品鉴定。建议加强技术研究, 以利推广应用。