夹芯保温（通用6篇）
夹芯保温 篇1
脲醛树脂现浇泡沫保温材料为全水基发泡的高效保温材料, 主要成分为脲醛树脂和发泡乳液, 因其具有优异的绝热性能, 不会给室内环境带来污染, 且经济指标合理, 适用于夹芯保温墙体系统及工业管道等的保温构造。
脲醛树脂现浇发泡保温材料施工工艺简单: (1) 在已砌筑的夹芯墙内叶墙的内侧按照孔距1 m的距离在墙体砌筑灰缝处钻孔, 形成网状孔洞, 孔洞直径18~20 mm; (2) 将发泡机喷枪通过孔洞抵达夹芯墙的夹层, 开启喷枪将配制好的双组份溶液同时注射到夹层中, 形成的泡沫体自由填充预留空间, 并在1 min内固化; (3) 清理孔洞溢流的泡沫并用砂浆封堵。
该夹芯保温墙具有与建筑同寿命、高效保温、可丰富夹层保温构造、应用灵活、成本低廉及满足各种外饰面要求等特点。
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浅谈夹芯板保温墙体的施工 篇2
但其有下列缺点:施工周期较长, 不适应北方严寒地区建筑施工期短的要求;高层外脚手架的连墙拉结较多, 不适易高层外保温墙的施工;完工几年后, 聚苯板上表面砂浆层仍有微裂缝出现且不规则, 因而加速苯板的老化收缩, 降低了保温效果。
在工程实践中, 经过研究和探讨, 将原设计的400厚陶粒空心砌块外墙改为夹心板保温墙。将聚苯板夹在两层砌体的中间并加以拉结。
夹心板保温墙采用聚苯板和陶粒砼空心砌块两种新型墙体材料。陶粒空心砌块具有质轻、高强, 具有一定的保温隔热、隔音效果。其原材料来源广泛且生产工艺简单, 粘土砖则强度较高, 由这三种材料通过有机的组合, 形成外墙保温与围护结构, 从而保证结构的稳定安全性和良好的保温以及防潮效果。保证了外饰面不开裂、适应施工期短和高层外脚手上施工的要求。
1 施工设备、用具及材料的准备
搅拌机、手推车、大铲、灰槽、切割机、靠尺、挂线、皮数杆、线坠、钢卷尺等。
砌块堆放场地应夯实平整, 四周设置排水沟, 下垫一层油毡防潮, 油毡上用15厚木垫板作为砌块垫板, 砌块码放高度不超过1.60m, 堆垛间保留适当的通道, 并有可靠的防雨、防雪措施。聚苯板应码放在楼层内要有防风、防雨措施。标准砖应堆放整齐, 使用前必须浇水湿润 (冬季施工除外) 。粉煤灰为Ⅱ级粉煤灰, 应堆放在专用库棚内, 棚顶及四周要防雨、防潮。
2 夹心板保温墙体的施工工艺及操作要点
夹心板保温墙体砌筑施工的工艺流程为:排块、排砖→砌筑外侧陶粒空心块墙体→安装聚苯板→砌筑内侧60厚标准砖墙体→砌筑内侧、外侧墙体的拉结砖。拉结筋、补拉结砖顶头小聚苯板小块。砌筑墙体时需电气专业人员配合进行电气配管的予埋。
2.1 排块、排砖
每层墙体砌筑前应根据施工图对墙体的平面位置进行定位放线, 然后从阳角处摆放第一层砌块和标准砖, 尽量将补零砌块或标准砖排放到阴角处。
2.2 砌筑方法
砌筑时先砌筑外侧的陶粒空心块, 砌块应底面朝上, 对孔错缝搭砌, 若无法对孔砌筑时, 允许错孔砌筑, 但其搭接长度不应小于9cm, 每三皮砖设置一道内外墙的拉结筋, 其水平间距为600mm。当陶粒空心块砌筑高度有1.2m, 就停下来, 开始安放聚苯板。苯板接头处用电热丝裁切成企口, 并用胶带将接缝贴封, 聚苯板紧贴陶粒块内侧, 聚苯板接缝应严密, 苯板安放完毕, 再砌筑内侧60厚标准砖墙, 砌至1.2m时, 标准砖墙与陶粒空心块墙上用一皮砖标准砖进行拉结, 且中间夹30厚聚苯板。拉结砖砌完后, 重复以上做法, 往上砌筑, 砌筑至框架梁下还有三皮砖时应采用标准砖斜砌与框架梁底楔紧。
2.3 夹心板保温墙与钢筋砼柱、墙的连结
从确保质量、满足规范要求和方便施工以及成本核算这三个方面考虑, 夹心板保温墙与钢筋砼柱、墙的连结采用:钢筋砼柱、墙上植φ6筋, 其竖向间距为600mm, 外侧陶粒空心块砌体为2φ6、L≥700mm, 内侧标准砖墙为1φ6、L≥700mm。端部做成90O弯钩。
2.4 两种材料墙体的砌筑灰缝及砌筑砂浆
陶粒砼空心砌块墙体砌筑时, 砌块底朝上, 水平灰缝砂浆满铺刮平, 使空心砌块的每个肋部都均匀与砂浆接触, 垂直灰缝采用砌块端头批灰, 挤浆砌筑, 从而使砌体的灰浆饱满。水平灰缝的厚度和竖向灰缝的宽度应控制在8～12mm之间, 墙体的拉结筋必须设置在砂浆层中, 砂浆饱满度应达到90%以上。
内侧标准砖墙体砌筑时水平灰缝先在下皮砖的顶面批灰, 竖向灰缝先在要砌筑的砖端部批灰, 然后进行挤浆砌筑。其水平灰缝厚度和竖向灰缝的宽度应控制在8～12mm之间。
砌筑砂浆采用粉煤灰混和砂浆, 强度等级为M7.5Mpa, 其配合比如表1。
砌筑砂浆应采用机械搅拌, 搅拌时间自投料结束起, 不得少于2.5分钟, 搅拌完的砂浆须在3小时内用完, 若在室外最高气温超过30℃时, 砂浆须在2小时用完。
2.5 节点处理
a.门窗框两侧两种不同材料的墙体采用标准砖与陶粒墙体搭接砌筑后安装门窗框时网片可固定于标准砖上。窗台处用C20细石砼浇筑窗台板, 根据设计要求门窗过梁均由框架梁代替。
b.框架梁、柱部位的墙体, 根据设计的要求, 框架梁、柱外侧均砌筑200厚陶粒砼空心砌块墙体。即:在每层框架边跨梁底部均设计了200宽的挑耳, 以便砌筑陶粒空心块墙体, 每层夹心板保温墙顶与框架梁底面采用斜砖顶砌且待墙体砌筑一周后用掺膨胀剂的砂浆进行勾缝。
c.夹心板保温墙与电气予埋的处理:夹心板保温墙中电气配管采用阻燃型PVC塑料管, 砌筑保温墙体时, 电气配管从外侧陶粒空心砌块的孔内穿过, 直至接线盒的标高处, 再穿过聚苯板进入内侧标准砖墙体上。
d.外脚手架与建筑物的连结拉杆的处理:外脚手架与建筑物的连结拉杆处砌筑时无论是外侧的陶粒砼空心砌块墙体, 还是内侧的标准砖墙体以及中间的保温聚苯板都必须暂时留洞, 洞口的大小只要日后拆除脚手架时, 能将拉杆钢管抽出即可。待拉杆拆除时, 用珍珠岩将洞口填满, 内外侧墙面用低坍落度C15细石混凝土几遍压抹封堵。
2.6 质量标准
夹心板保温墙砌筑的质量标准是:
a.墙体表面垂直度允许偏差-+3mm。
b.表面平整度允许偏差-+4mm。
c.水平灰缝的平直度允许偏-+3mm。
d.墙体的轴线位移允许偏差-+4mm。
3 夹心板保温墙体的防裂措施
3.1 内墙面裂缝主要反映在两种不同的结构材料的交接处。
即:框架钢筋砼梁、柱与墙体相邻处的水平或竖向裂缝以及门窗洞口的四角处的斜向裂缝。
防治措施:3.1.1砌筑墙体时控制砌体与砼相邻处灰缝的饱满度, 使其饱满且密实。3.1.2控制砌体表面的抹灰时间, 即待砌体的强度达到设计强度, 满足28天后进行抹灰。3.1.3在相邻处的灰缝上, 抹灰前用掺水泥重10～15%107胶的水泥胶粘贴200宽玻璃丝布。3.1.4门窗角用掺水泥10～15%107胶的水泥胶粘贴宽300×长600玻璃丝布, 粘贴时玻璃丝布斜贴于门窗的四角上, 然后再进行抹灰。
3.2 外墙面裂缝, 一般体现为表面不规格裂缝和填充墙与框架梁、柱之间粉刷层、饰面层裂缝。
防治措施:3.2.1砌筑陶粒砼空心砌块墙体时, 控制砌块的成型龄期应满足28天以上, 严禁使用龄期不足的砌块进行砌筑。并严格控制砌体灰缝砂浆的饱满度, 以及墙体的垂直度和平整度。3.2.2外墙面张挂50×50网眼、线径为2.0mm的钢丝网, 将钢丝网置于抹灰层中。3.2.3在每层楼面标高处设置水平分格缝。3.2.4在外墙抹灰面层上采用多乐士高弹性外墙防水涂料。涂料施工前必须在抹灰层干透后进行。先刮一层多乐士瓷砖腻子, 刷一遍抗碱底漆, 然后涂刷三遍高弹性晴雨面层涂料。
参考文献
[1]彭圣浩.建筑工程质量通病防治手册 (第三版) [M].北京:中国建筑工业出版社.
[2]建筑施工手册 (第四版) [M].北京:中国建筑工业出版社.
新型夹芯保温墙体的芯材选择 篇3
新型墙体材料具有强度高、质量轻、隔声及防火等性能, 目前新型墙体材料有加气混凝土砌块、空芯砖、混凝土承重空芯砌块、轻质陶粒混凝土空芯砌块、粉煤灰砌块等。虽然这些材料墙体构造简单, 施工方便, 但墙体自身的保温性能与高效保温材料差距悬殊;而且这些材料在使用过程中起不到装饰效果, 需要很多后续工序来达到装修效果。而综合保温、承重、装饰效果于一体的复合保温夹芯墙体具有明显的优势。
复合保温夹芯墙体由内层芯材、粘接剂、外层贴片3 部分组成, 其中内层芯材主要起保温、隔声、防火作用, 外层贴片主要起到装饰作用。所以, 芯材的性能对墙体质量的好坏有很大的影响。本文就几种可行夹芯材料及制备进行简单的介绍。
1 混凝土夹芯复合砌块
1.1 混凝土夹芯复合墙体简介
混凝土夹芯复合墙板的基材一般情况下是附有保温聚苯板的钢丝网架, 将其与混凝土混合浇筑, 形成混凝土复合墙板, 其特点在于房屋的整体刚度好, 另外还具有保温隔热、自重轻、增大建筑面积的优点, 是替代黏土砖、保温节能的新型建筑体系[1,2]。
1.2 混凝土夹芯复合砌块施工方法
混凝土夹芯复合墙体有2 种施工方法[3]: (1) CL网架板混凝土单面预制; (2) 混凝土双面现浇施工工艺。2 种施工工艺流程分别见图1、图2, 其中CL建筑结构体系是一种新型复合墙体建筑结构体系。
从图1、图2 可以看出, 混凝土夹芯复合砌块的施工过程复杂, 而且混凝土夹芯复合墙板中的保温材料大多数采用EPS板, 由于聚苯乙烯作为有机材料还存在老化、失效和消防安全问题。在符合国家环保和可持续发展需要的情况下, 尽量选用替代品。
2 泡沫玻璃
2.1 泡沫玻璃简介
泡沫玻璃是将碎玻璃、发泡剂、改性添加剂及发泡促进剂等经破碎、细粉碎并均匀混合后, 再经过高温熔化, 发泡、退火而制成的无机非金属玻璃材料。其原理是利用发泡剂的分解或氧化反应产生气泡, 并制定合适的温度制度, 使气泡被包裹在熔融玻璃液中, 形成多孔结构的过程。它是由大量直径为1~2 mm的均匀气泡结构组成。其中吸声泡沫玻璃为50%以上开孔气泡, 绝热泡沫玻璃为75%以上的闭孔气泡组成。
2.2 泡沫玻璃的基础原料
目前行业内用于生产泡沫玻璃的基础原料主要有碎玻璃、煤矸石、粉煤灰、铁尾矿等工业垃圾。
烧制泡沫玻璃所用的废玻璃应满足下列条件: (1) 发泡温度低、在发泡温度范围内结晶倾向较小; (2) 在发泡温度范围内, 玻璃的黏度变化率要小, 烧成温度范围宽, 利于获得泡径均匀的泡沫玻璃; (3) 含有适量的供氧组分, 这类组分的多少会影响玻璃的发泡膨胀能力; (4) 具有较好的化学稳定性和较低的热膨胀性[4]。
利用煤矸石、粉煤灰、铁尾矿等工业垃圾制备泡沫玻璃则有2 种方法:一是利用煤矸石、粉煤灰、铁尾矿作为玻璃配合料先烧成玻璃, 然后再加入发泡剂、改性剂等进行发泡;二是将煤矸石、粉煤灰、铁尾矿等作为填料加入到碎玻璃中, 但这种方法制作泡沫玻璃影响因素较多, 控制不好将会影响泡沫玻璃质量。
2.3 泡沫玻璃成型方法
泡沫玻璃常用的生产方法有2 种[5]:一种是将废玻璃及其它基础原料粉碎, 与发泡剂一起混合形成配合料, 配合料可以以粉状形式或者以粒状形式存在, 然后烧制成型;一种是将配合料压制成型后, 将其放在模具中, 送入到加热炉内进行烧制, 经发泡、退火后形成泡沫玻璃制品。
泡沫玻璃的成型工艺并不复杂, 而且利用对环境造成严重污染的废玻璃和固体废弃物为主要原料, 不仅解决了环境的污染问题, 还节约资源, 降低能耗, 既满足了环境友好型材料的大方向要求, 又大大降低了成本, 创造出了更加广阔的利益空间。但是由于泡沫玻璃是多孔材料, 其导热性能差, 因此退火过程较长, 成品率较低, 这也是导致泡沫玻璃价格居高不下的原因之一。
3泡沫玻璃颗粒压块
3.1 泡沫玻璃颗粒来源
由于大块泡沫玻璃的退火过程难以控制, 制品很难退火完全, 造成泡沫玻璃成品率低、强度不够等问题。为了解决这个问题, 人们提出将泡沫玻璃做薄做小, 甚至做成颗粒状, 再进行压制成型。目前国内外的泡沫玻璃颗粒制品主要有普通泡沫玻璃颗粒压块和空心泡沫颗粒压块2 种。
3.2 泡沫玻璃颗粒的制备方法
由于泡沫玻璃颗粒分普通泡沫颗粒和空心泡沫玻璃2种, 因而其制备方法也各不相同。
普通泡沫玻璃颗粒的制备一般采用模板法[6]:首先将玻璃粉和发泡剂等混合制成配合料, 然后在发泡模板表面均匀地钻出若干圆柱凹槽, 制成颗粒状发泡模板, 将配合料均匀地注入颗粒状发泡模板的凹槽中, 放入高温炉中进行烧制, 退火冷却至室温后, 从颗粒状发泡模板中倒出试样, 即可制得泡沫玻璃颗粒。这种方法制得的泡沫颗粒吸水率低、导热系数小、气孔率高, 但是颗粒之间容易粘接。
空心泡沫颗粒的制备则要复杂一些:将废玻璃和发泡剂、助剂等粉碎成合适的颗粒尺寸, 并混合均匀。加入一定量的聚乙烯醇 (PVA) 于混合均匀的配合料中形成黏性胶体。以聚苯乙烯颗粒作为填料, 将制备好的胶体涂覆在聚苯乙烯颗粒表面, 干燥处理后加热到发泡温度进行发泡。这样即可制得具有泡沫玻璃壳层的空心泡沫颗粒。由于涂覆的厚度以及均匀性会对制品的性能产生很大影响, 因此操作过程对产品的质量影响很大。
4 结论
混凝土夹芯复合砌块、泡沫玻璃、泡沫玻璃压块都可作为新型夹芯保温墙体的中间夹芯材料。但是混凝土夹芯复合砌块的施工过程复杂, 而且混凝土夹芯复合墙板中的保温材料大多数采用EPS板, 应尽量选用替代品。泡沫玻璃无论从原料还是成型工艺来说, 都是复合墙体芯材的很好选择。当然, 泡沫玻璃的退火控制问题仍需进行更加深入的探索研究;泡沫玻璃颗粒压块虽然成本高于块状泡沫玻璃, 但它很好地解决了块状泡沫玻璃的退火问题, 不过其操作精度亦需要更加熟练掌握。
随着建材行业的发展和资源环境的要求, 集保温、承重、装饰效果于一身的复合保温夹芯墙体必然成为发展的趋势。当然, 我们也要开发出越来越多的保温夹芯材料来适应行业的发展。
参考文献
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[3]陈建国, 于秀梅, 齐水顺.CL结构体系混凝土墙双面现浇施工技术[J].建筑技术开发, 2006 (4) :77-78.
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浅谈夹芯保温复合墙体的利与弊 篇4
1 夹芯保温墙体的发展与系统构成
1.1 夹芯保温墙体的发展
夹芯保温复合墙体最早起源于古希腊和古罗马建筑中的空腔墙, 19世纪前期, 空腔墙在英国出现, 并被证明能有效阻止水汽渗透[1], 19世纪后期出现在美国。直至1937年, 夹芯墙被官方和相关组织机构认可后才被大量应用于底层建筑的外承重墙体。1940年后, 随着人们对其优势的认识才得到进一步推广, 成为普遍应用的典型节能墙体, 在国外应用广泛并具有完整的设计和构造规定。英国、加拿大、欧洲国家均有实例且被应用于高品质建筑当中 (据悉, 美国将外墙保温建筑一般用于廉价房, 而夹心保温墙则被广泛应用于富人区的建筑) 。
1900年前后, 夹芯复合墙体在我国黑龙江、内蒙古、甘肃、辽宁等严寒地区和寒冷地区的节能住宅小区中得到应用。其中一些省市已有夹心保温墙的设计与施工技术规定, 对推广夹心保温墙, 实施节能目标、确保工程质量起了重要的保证作用[8]。我国在借鉴国外经验和大量试验的基础上, 将这种新型复合墙体纳入到GB 50003-2001《砌体结构设计规范》中, 并将其规定的构造原则编入到相应的国家标准图集中, 如《混凝土砌块墙体构造》、03SG615《配筋混凝土砌块砌体建筑结构构造》、04G329《建筑物抗震构造详图》等。目前, 在国外该墙体的应用已经很成熟, 而国内对于夹芯墙的应用及系统研究起步较晚, 夹芯墙作为一种新型结构墙体, 对其实验和理论研究远远不够, 相应的设计与结构构造还很不成熟和完善。
1.2 夹芯保温墙体的系统构成
夹芯保温墙体一般是由两层砌筑的墙体, 中间加保温层构成。内外两层墙的间距为50 mm~70 mm, 并用适当数量的经过局部防腐处理的拉结钢筋网片或拉结钢筋穿过保温层, 钢筋的两端 (有弯钩) 砌筑在内、外叶墙里, 以实现内、外叶墙的连接, 使三层牢固结合。外侧墙体与保温层之间要预留25 mm~50 mm的密闭空气层, 从而将外界的湿气隔绝在主体结构之外。夹芯保温复合墙体的系统构造如图1所示。
选用的保温材料是塑料布密封包装的膨胀珍珠岩保温板、水泥珍珠岩保温板、加气混凝土保温扳、聚苯乙烯泡沫塑料板、岩棉板、玻璃棉板等, 保温板两侧的内叶墙和外叶墙, 在不承重的前提下可采用砖砌体或混凝土空心砌块砌体, 也可采用同一种材料。目前, 我国该墙体有两种复合型式:多孔砖夹芯墙体和混凝土砌块夹芯墙体。外墙夹芯保温可分为填充式外墙夹芯保温和发泡式夹芯保温。填充式外墙夹芯保温即在外墙体内、外叶墙之间放置保温板材。发泡式夹芯保温即在内、外叶墙中采用现场发泡, 使泡沫塑料充填于夹芯墙中。
2 夹芯保温墙体的综合效益分析
2.1 节能效益分析
材料的导热系数λ, 墙厚ζ, 材料两边的表面湿度为θ1, θ2, S为材料的表面积, T为热量η通过材料的时间, 有以下关系:
当材料的一侧受到周期性波动热作用时, 表面温度将按照同一周期波动, 通过表面的热流波动的振幅Am与材料表面温度波动的振幅An之比, 叫做材料的蓄热系数[3]。它反映了这种材料对波动热作用反应的灵敏程度, 是衡量保温隔热材料储热能力的重要性能指标。蓄热系数大的材料热稳定性较好, 它取决于材料的导热系数、比热、表观密度以及热流波动的周期。蓄热系数可用下式计算:
其中Z为热流波动周期, 以小时计, 如以1 d为周期的供热则为24 h。
夹芯复合墙体也可看作一个整体, 其储热能力也可用蓄热系数来表示。一定时间内, 室外温度呈周期性的波动变化, 而室内温度相对较为稳定。根据 (1) 式, 当其他条件相同时, 材料的导热系数与相等时间内通过材料的热量成线性正比。根据蓄热系数与导热系数的正比线性关系, 可由蓄热系数计算出通过墙体并被储存的热量η。
对于外保温η=η1+η2, 式中η1为保温层变化过程单位面积墙体多吸收的热量;η2为结构层变化过程单位面积墙体多吸收的热量;对于夹芯保温η=η1+η2+η3, 式中η1为240 mm内结构层 (内叶墙) 变化过程单位面积墙体多吸收的热量;η2为保温层变化过程单位面积墙体多吸收的热量;η3为120 mm外结构层 (外叶墙) 变化过程单位面积墙体多吸收的热量。
2.2 环境资源效益分析
建筑体系的总能耗越小越有利于节约资源和环境保护, 越有利于可持续发展。总能耗包括使用能耗和主要墙材生产能耗。其中, 使用能耗又包括采暖 (降温) 能耗和墙体建造能耗。
使用夹芯保温墙体材料为国家节约了土地资源, 每立方米墙体节约578块粘土实心砖, 按每亩耕地生产实心砖60.6万块、每万块标准砖用煤0.62 t计算, 1万m3墙体可节约耕地9.54亩, 节约用煤358.36 t。1万m3墙体可节约费用:
9.54×10+358.36×0.05=113.32万元
在住房使用时, 同样舒适条件的前提下, 新型墙体结构每年因结构节能节约用采暖用煤以及夏季节约制冷空调用电, 可实现节能65%。空调和采暖设备运转率的下降, 在减少温室气体排放量的同时, 可有效改善室内空气质量, 缓解冬、夏两季用电紧张的局面。
夹芯保温墙体能够尽可能使原材料少用甚至不用天然资源, 多用甚至全部使用各种工业废弃物, 节约了资源。减少了外墙装饰的工期、人工及费用, 有利于保证工期, 同时, 减少了外墙面长期维修费用。在复合保温墙体中, 混凝土砌块和多孔砖成为了代替实心粘土砖的理想墙体材料。前两者在生产过程中不仅节能、节地、有利于环境保护, 而且施工速度块, 密度小质量轻, 减少了基础费用和砌筑砂浆的使用量, 墙厚变薄的同时增加了使用面积, 降低了综合造价。
2.3 应用经济性分析
随着保温层厚度的增加, 导热系数越小, 保温性能越好, 但成本增加。必须根据实际工程需要选择保温性能好且经济适宜的保温层厚度。
保温墙体材料的造价比传统材料要高, 但其造价所占比例仅占整个建筑成本的5%, 通过节能节省下的采暖 (制冷) 费用, 以及环保效益等还是较为经济的。并且, 夹芯保温墙体具有良好的抗侵蚀能力, 一定程度上还能延长建筑物的使用寿命。
2.4 社会效益分析
使用夹芯保温复合墙体的工程, 室内减少了户内散热器的占用面积, 增大了房间的使用面积;减少了耕地的侵占, 保护了生态环境;此类墙体的推广和应用, 使建筑节能效果显著提高, 满足了人们的生活需求, 促进了墙材的革新和建筑节能的发展;作为新型保温节能体系, 为大力推广应用环保型建筑开创了先例。
3 夹芯保温墙体在工程中存在的问题及解决途径
3.1 热桥结露问题及解决途径
在我国的严寒地区, 夹芯保温复合外墙节能建筑的热桥结露问题具有普遍性, 这关系到住户的房屋能否正常使用, 关系到人民的居住卫生, 也与房屋的维修费用和使用费用密切相关, 所以应重视并采取有效措施来解决它。
在水平和竖直方向上设置的拉结钢筋或者钢丝网片也成为一个小热桥, 也会对外墙的非耗热量有一定的影响。当保温层未对混凝土梁、柱等进行保温时, 金属连接件易成为热桥部分, 这些部分的结露问题就更加突出, 保温工程的施工难度变大, 而且夹芯保温工程都属于隐蔽工程, 难于检查保温工程的质量。当夹芯保温层是从混凝土梁、柱的外侧通过时, 已对混凝土梁、柱等进行了保温。这种保温构造就能较好的解决冬季热桥部位的结露问题。
可通过一些措施改善夹芯保温复合墙体热桥结露的现象, 如采用轻骨料混凝土, 采用ESP技术, 采用保温砂浆和保温粉, 在夹芯保温复合外墙的混凝土过梁、圈梁等部位采用钢丝网架聚苯乙烯发泡板, 以及采取一定的通风排潮措施来防止热桥内表面冬季结露。
3.2 施工中的问题
在施工中应注意:外墙转角处保温层应适当加厚;在有苯板水平及竖向接缝处尽量避开砌块接缝, 采用企口拼接, 并应有粘接等封缝措施;伸缩缝内应满填苯板, 并采取有效措施加强接缝四周的密封围护。
在砌块住宅建筑施工过程中, 时常会发生一些局部结构或构造调整, 由于缺乏土建、热工知识和不重视专业沟通, 往往忽略了某些调整会引起结构保温性能的变化而没有采取相应的加强措施, 导致围护结构达不到应有的保温效果。因此, 要求保温施工前, 技术人员应充分熟悉图纸, 明确设计要求和施工工艺、步骤、节点做法, 编制施工方案, 并对各工序施工班组进行详细技术交底。提高施工队伍的技术素质, 尤其是现场施工技术人员的技术素质。
另外, 砌块节能住宅的节能手段中大部分是通过加强围护结构保温性能来实现的, 这就要求土建专业应熟练掌握建筑热工原理及计算, 才能在砌块复合保温结构设计时得心应手, 有利于保温设计的合理性。此外加强施工监理力度也非常重要。
3.3 推广应用
对于高层建筑, 其外墙主墙体多为钢筋混凝土, 保温性能差, 大多采用保温砂浆材料进行内保温, 这种结构的外墙平均传热系数约为2.4 W/m2·K, 并且这种保温措施在质量控制和居民的装修要求上都存在不足, 以至于有些开发商根本不按设计要求进行保温处理, 这样一来, 不采取任何保温措施的高层或小高层建筑的外墙平均传热系数大于3 W/m2·K, 与《节能标准》小于1.5 W/m2·K的要求相差甚远。若采用夹芯保温, 外墙平均传热系数约为1.0 W/m2·K, 节能综合指标超出标准25%。
高层建筑保温层抗风压, 特别是抵抗负风压的问题, 有可能将保温板吸落。因此, 对于外保温来说, 首先保温层应有十分可靠的固定措施以确保在最大风荷载时保温层不致脱落, 其次, 高层建筑所有的面砖粘结层必须能经受住多面风雨侵蚀、温度变化而始终保持牢固。使用夹芯保温墙体能够很好的改善这些问题, 但必须注意对金属连接件部位的保温, 尽量减小或避免产生热桥影响墙体的保温及抗震性能。
通过一住宅实例计算分析, 复合结构住宅的外横墙、外纵墙采用粉煤灰轻质墙板内加聚苯乙烯泡沫塑料时, 其墙体满足居住建筑新的节能标准65%的要求。
4 结语
夹芯保温复合墙体作为新型节能墙体, 对保温材料的选材要求不高, 其防水、耐候等性能均良好, 具有良好的受力性能和抗震性能。
夹芯墙的外叶墙和夹芯层对内叶墙的防护或保护极大地减少了内叶墙受外界气候的影响, 对承重结构的耐久性, 消除或减少砌体的裂缝, 都具有非常重要的作用。
夹芯墙的外叶墙可按需要由各种装饰功能的砌块组成, 尤其是采用高强高密度装饰劈离砌块, 除满足建筑美学功能外, 还可满足室外最苛刻的耐久性要求, 这是其他墙体难以达到的。
参考文献
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夹芯保温 篇5
位于吉林省九台市营城镇的吉林光大实业集团光发煤矸石砖厂是一家大型资源综合利用企业,主要生产煤矸石烧结空心砖。全厂占地22万m2,项目为一次规划,分三期建设。第三期工程设计规模为年产5.2亿块(折普通砖)煤矸石空心砖,现已完成该期建设并投产,其中包括年产1.2亿块煤矸石烧结空心砖生产线3条,年产8000万块煤矸石烧结空心砖生产线2条。该项目由西安墙体材料研究设计院承担设计,全套设备和窑车由双鸭山东方墙材工业有限责任公司提供,生产线采用全自动化控制,为引进消化吸收法国西方公司半硬塑高压挤出成型、大断面隧道窑干燥焙烧连续作业的生产技术,全内燃(自燃)一次码烧工艺。在生产线总体技术和生产管理处于国内同行业领先水平的基础上,作为“十一五”规划重点工业国债配套项目,在国家开发银行的融资支持下,该企业又开发建设了夹芯式注孔保温全煤矸石烧结砌块生产线。利用这种保温烧结砌块砌筑的墙体,在不增加其它保温措施的前提下,兼备围护和保温的双重功能,可达到严寒地区第三阶段围护结构建筑节能65%的目标,大幅度提高建筑物的居住舒适度。有利于墙体施工质量的保证,克服外保温墙体和复合保温墙体的各种弊端,特别是墙体的抗风化性能和装饰性明显优于其它类型墙体,综合技术经济效果显著。由于该产品的基体属于传统墙体材料的烧结制品,更易于被用户接受,又提高了烧结煤矸石砖的产品附加值,能够集利废、生产节能和建筑节能于一体,已经获得吉林省环境保护协会颁发的绿色产品证书,填补了吉林省单一烧结墙体材料自保温围护结构的市场空白。
1 原料
1.1 煤矸石
选用泥质页岩煤矸石和炭质页岩煤矸石为烧结砌块的原料。煤矸石化学成分中,SiO2含量在50%左右,Al2O3含量在20%左右,有害成分CaO含量不超过9.4%,MgO含量不超过2.9%,SO3含量小于1%较合适。因为CaO含量过高制品易发生石灰爆裂,MgO和SO3含量过高制品易膨胀开裂,造成松散或崩溃,SO3含量过高易造成白霜。煤矸石矿物成分中,属黏土矿物的伊利石、蒙脱石、高岭石总量应在40%以上;有害矿物方解石、白云石、硅灰石总量应小于5%,二水石膏含量应低于2%。煤矸石的热值过大,对烧结砌块的产量和质量不利,大量实践表明,一般情况下,混合料的发热量为1670~2090 kJ/kg时较为合理,窑炉净容积的烧结制品日产量和质量可以稳定地达到较高水平。
但是,实际原料是已经堆存50年以上、风化程度较高和热值较大的过火煤矸石,且含水率较高、砂岩含量过多的混合煤矸石,对采用全煤矸石自燃烧制空心砌块的生产工艺和管理水平方面带来设备效能利用率问题的压力。
1.2 聚苯乙烯粉料
聚苯乙烯(EPS)树脂由市场购入,将掺入发泡剂的该原料经过自动控制间歇式预发或者连续式预发聚合制成满足热工标准密度的泡沫微珠(珠粒),并且使制成的泡沫微珠为符合建筑防火要求的自熄型(阻燃型)半成品。要求用该粉料能够生产出满足GB 10801—2003《隔热用聚苯乙烯泡沫塑料》所规定的技术要求的产品,具体为EPS泡沫塑料导热系数达到0.04 W/(m·K),表观密度约15 kg/m3。因此,在加工过程中对可发性聚苯乙烯泡沫珠粒的密度控制,是保证泡沫塑料制品成型后达到保温隔热指标的关键技术条件。
2 全煤矸石烧结空心砌块的生产
2.1 原料破碎
经过风化的煤矸石采用粗碎和细碎的二级粉碎方法。不同部位开采的煤矸石分别由装载机直接供入板式给料机,经破碎机粗碎的煤矸石由箱式给料机混合配料后再进行细碎;亦可用铲车对不同部位开采的煤矸石先进行配料,再对混合煤矸石进行粗碎和细碎。细碎后的物料经搅拌机加水搅拌,进入陈化库陈化。
粗碎采用颚式破碎机,可由颚板将物料夹碎;细碎则采用锤式破碎机,一般要求物料实际含水率小于8%,它是利用快速旋转的锤头对原料进行冲击粉碎,设备具有破碎比高(10~50),体型紧凑,构造简单,生产能力高而能耗较低等优点[1],并适当调整锤式破碎机的篦子板尺寸和更换锤头的材质。同时,针对煤矸石风化时间长、矸石料的粉状颗粒多、含水率高和砂岩量大的特点,特别增加了振动筛的物料粒度挑选功能,从而保证了颚破和锤破的正常运行。北方冬季的原料制备困难是生产过程中的一个特殊现象,含水率较高的物料易冻结,再加上掺雪的影响,虽然给颚破和锤破2个工序作业增加了难度,但振动筛的筛分作用能够解决这个技术难题。
在锤式破碎机后增加筛分工序,严格控制破碎后原料的粒度应小于1.5 mm。原料的塑性指数以10~13为宜,在加水搅拌的情况下,粒度越小,表面积越大,粉料外层的薄膜滑动能力愈强,因而可以增加或改善成型时的可塑性,可以提高坯体的致密性。粉料的粒度小,则粉料之间的空隙就小,提高了密度,进而增强了烧结制品的抗冻性能;加快在焙烧过程中的反应速度,坯体内的各种组分因表面积大,其反应速度比粗料要快,同时可降低焙烧温度;可以对有害物质起分散作用,煤矸石中的CaO、MgO含量超过一定范围是有害的,若粒度过粗,会使制品发生爆裂;若粒度小,煤矸石中的CaO、MgO等成分吸收水分后,所生成的Ca(OH)2、Mg(OH)2因体积膨胀而产生的应力就会愈小,因此,控制较小的粒度,可以对有害的杂质起分散作用,坯体的致密性好,制品的抗压强度高。
混合煤矸石的发热量和粒度指标应严格控制,针对市场需求生产的各种规格型号的烧结空心制品,在保证焙烧温度标准的前提下,全煤矸石混合物料的配合比(发热量)也应及时进行调整。对于空心率较高的烧结砌块,细碎后的混合物料控制在1~2 mm的颗粒含量小于10%,而小于0.5 mm的颗粒含量应大于60%(见表1)。
2.2 陈化处理
陈化指将粉磨至所需细度的混合料加水浸润,使其颗粒进一步细化并促使水分分布均匀。陈化一般可使煤矸石混合料的塑性指数提高1.2~3,从而提高坯料的成型性能与干燥性能[2]。破碎后的煤矸石经加水搅拌、陈化后,混合料塑性有较明显提高,成型性能显著改善。
提高陈化温度能加快水分浸润物料的速度,使混合料均化程度提高,但夏季陈化库内温度太高,不利于工人操作,并加快了水分蒸发。采用全封闭的陈化库进行陈化,效果最好。应特别注意当地的冬季气温很低,由于通过调整陈化库的密闭性,缩小蓄热空间,增加热风设备,充分利用成品车间余热调整陈化库温度,并要采取保温措施,提高粉料的陈化效果,冬季陈化库内能满足最低温度应在5℃以上的要求。
物料含水率应适当,一般陈化水分应稍小于成型水分或与成型水分相同,使后续生产中水分既容易调节,又能达到陈化效果。实际陈化时间不少于72 h,全煤矸石混合料的含水率可达到14.5%~15.5%,为坯体半硬塑挤出成型创造了良好条件。
2.3 原料碾练
由挖掘机从陈化库中取出陈化后的物料,经箱式给料机计量,在二次搅拌机中加水调整物料至成型含水量,最后由湿式轮碾机或对辊机对物料颗粒进行处理。
物料陈化后,应采用能对制砖原料进行拌合、粉碎、疏解、挤压、捏合、混合、均化等功能的轮碾机。轮碾机比对辊机(细碎)具有更有效的细化作用,它可改善物料的颗粒级配,进一步提高其塑性,从而改善坯体外观和内在质量。其碾盘上没有筛孔,刮板将已碾压至少2遍的原料从碾盘侧面刮出,混练效果非常好。轮碾机对小于0.6 mm颗粒的细化作用略好于对辊机,即颗粒愈细,对颗粒的细化作用和混合均匀效果愈明显。
轮碾机对排除混合料的气体,增加密实度,提高坯体成型性能、干燥性能和内在质量的作用尤为突出。制造轮碾设备虽耗钢量多,自重大,造价高,但轮碾设备处理原料的效果是其它设备无法取代的。
2.4 半硬塑成型
半硬塑成型介于软塑和硬塑之间,和硬塑相比,坯体含水率较高,挤出压力小,码坯层数较少,物料的含水率和塑性指数控制适中,可用于一次码烧工艺。
采用挤出压力大、坚固耐用的双级真空挤砖机。其技术参数为:实际物料成型水分14.5%~15.5%,真空度小于-0.090MPa,抽真空稳定在90.8%以上,挤出压力大于2.0 MPa,湿坯强度稳定在0.25~0.30 MPa,可满足码坯成垛后坯体不变形,并能承受窑车进入干燥室的运行过程。一次码烧工艺对原料制备和湿坯的技术要求[3]对比见表2。
2.5 干燥和码烧
采用隧道干燥室进行干燥,干燥介质为隧道窑冷却带换取的高温空气、预热带尾部的高温烟气以及窑顶腹腔换取的热空气。通过余热利用,降低了干燥过程中的热耗,缩短了干燥周期。干燥介质温度一般要求控制在120℃左右,温度过高,易造成坯体脱水过快而产生裂纹;温度过低,坯体脱水太慢会影响产量,坯体脱水要平稳,应保证排潮湿度接近饱和(相对湿度95%~100%),使高温水气及时排掉,防止砖坯吸潮垮塌,即所谓的回潮现象,对于严寒地区和多风地区,要采用正压排潮,干燥后坯体中实际水分含量小于3%。
焙烧窑炉采用大断面吊平顶节能型隧道窑,通过在炉门和窑体使用岩棉外保温技术,提高热效率,窑车上码放空心砌块坯体6层,空心率32%。在焙烧室内一般可分为3带,从窑车入口端依次为预热带、烧成带、冷却带;其中在烧成带,坯体达到烧成温度,坯体内部进行着剧烈的物理和化学反应,这时所供空气量一定要充足,让坯体充分燃烧;在冷却带,坯体冷却不能太急,否则也要影响产品质量,焙烧过程中注意采用负压操作。
3 EPS泡沫塑料的注孔成型
3.1 珠粒预发泡
珠粒预发泡是为了保证成型后的泡沫塑料制品获得较低的表观密度和均匀性[4],即可使表观密度得到更多的降低以减少密度梯度的形成。蒸汽预发泡的主要设备为蒸汽预发泡机,在预发泡机的机筒内,将适量的聚苯乙烯树脂粉料(EPS)、发泡剂丁烷、分散剂、增效剂、抗氧剂、紫外线吸收剂和阻燃剂等混合均匀,余热锅炉产生的高压蒸汽通过贮气罐送入,其能量来自于隧道窑中焙烧时的余热。如果预发泡温度在玻璃化温度以下,分子链段运动困难,粉料受热软化形成的珠粒所含气体则不能使其膨胀;如果预发泡温度高于粘流温度,则珠粒开始变为熔体,气体会从熔体中逸出,因此预发泡温度应在材料的玻璃化与粘流温度之间[5],为了保证在具有较大发气量的区间进行预发泡,当珠粒发亮时,膨胀已达到极限,发泡气体已经完全逸出,实际预发泡温度应为105℃以下。
聚苯乙烯树脂粉料受热软化形成的珠粒,使发泡剂渗入其内部并受热汽化,使珠粒膨胀产生互不连通的泡孔,同时水蒸气也不断向泡孔渗透,增加泡孔内的总压力,并阻止发泡剂外逸。在筒体内部搅拌器的搅拌作用下,预发泡珠粒因密度差异,轻的上浮,重的下沉,并在下部进料的推动下,沿筒壁不断上升,到达出料口,在离心力的作用下落入风管内,进入吹干器吹干表面水分。但是随着发泡时间的增长,珠粒的表观密度出现一个最小值,即发泡已达到最大程度,此时,如果时间过长,珠粒就会出现塌陷。因此,发泡时间不宜过长。
3.2 烧结砌块内EPS泡沫塑料的注孔成型
出隧道窑窑车上的烧结砌块要经过拣选,剔除外观有瑕疵和几何尺寸偏差较大的部分。烧结砌块的抗压强度、几何尺寸准确性和外观完整性,是满足烧结砌块内注入聚苯乙烯泡沫珠粒、承受冲入高温高压蒸气的压力作用和EPS泡沫塑料注孔成型的前提条件。
EPS泡沫塑料制品的注孔成型机上烧结砌块装入底模位置要准确,套模和上模在就位时的压力要保证模具密封严密,还要保证块体能够承受压力。成型模具(模腔)由内外壁组成,双层壁之间的空间形成蒸汽室,充满高温高压蒸汽用于加热珠粒,模具内壁尺寸即为烧结砌块的实际尺寸,模腔外壁套以蒸汽水箱,底模具有气孔,以使蒸汽透过发泡珠粒而扩散出去。在加热过程中,要求首先对烧结砌块基体进行预热后,才能用压缩空气吹入需要蒸气加热的预发泡的珠粒,因此烧结砌块基体具有较高的温度才能保证注入泡沫珠粒能够充分膨胀和软化。
对预发泡的珠粒加入量、蒸汽的温度和蒸汽流量等工艺参数应进行严格的控制,并且能够根据块型的变化进行参数的调整。塑料制品的成型(模压)温度应使珠粒含有的发泡剂迅速气化,并保证珠粒表面软化,使相邻的珠粒表面紧密接触直至界面消失,即通入压缩空气将预发泡珠粒吹入并填满模腔,再次蒸汽加热使珠粒发泡胀满粒间空隙,并粘结成整体,然后注入冷水降温定型。实际蒸汽压力0.4 MPa,蒸汽温度110℃,每块砌块注孔用预发泡珠粒60~70 g。
4 主要工艺过程和产品性能特点
4.1 主要工艺过程
(1)开采风化多年的煤矸石→推土机混合配料→装载机→板式给料机→颚式破碎机粗碎→受料斗→胶带输送机→锤式破碎机细碎→胶带输送机→箱式给料机→胶带输送机→双轴搅拌机(加水)→胶带输送机→受料斗→可逆移动配仓胶带机→陈化库陈化→液压多斗挖掘机→胶带输送机→箱式给料机→胶带输送机→双轴搅拌机(二次加水)→胶带输送机→湿式轮碾机→胶带输送机→双级真空挤砖机半硬塑挤出成型→自动切条机切坯→胶带输送机→自动码坯机→窑车→隧道干燥室→隧道窑一次码烧→烧结砌块外观拣选。
(2)空压机→贮气罐→压缩空气送料→EPS粉料、发泡剂及其它助剂混合均匀→蒸汽预发泡机→贮气罐送入高压蒸汽加热发泡(来自余热锅炉)→珠粒预发泡→压缩空气送料→贮料仓→压缩空气送料→注孔成型机的成型模腔→注孔成型机上烧结砌块和模具就位(需要蒸汽预热)→贮气罐送入高温高压蒸汽→烧结砌块内EPS泡沫塑料制品的注孔成型→注入冷水降温冷却定型→拆模卸去保温烧结砌块成品。
4.2 产品性能特点
夹芯式注孔保温全煤矸石烧结砌块主要用于钢筋混凝土框架结构的非承重填充外墙或者内隔墙,在不增加其它保温措施的前提下,具有围护结构和保温的双重功能。按照东北地区建筑的传统习惯,墙体总厚度应小于400 mm(不超过2块保温烧结砌块的厚度),在满足建筑模数要求和便于施工的情况下,对砌块型体进行设计,应满足严寒地区建筑结构和外墙体热工指标的要求,研制新的块型和孔型。
砌块采用的矩形孔比其它孔形(菱形、方形和圆形等)的导热系数更小,内外壁高强挤密实,气密性好且厚度一致,有利于快速干燥和焙烧时不易干裂。实际检测表明,这种孔形的烧结空心砌块具有较好的保温性能和较少的施工漏浆特性。由于孔形设计比较合理,且密度较小,壁肋较薄,减少了导热桥,吸水率较低,减少了热损失,提高了热阻,施工操作中易于控制和调整,原材料性能和孔洞分布还可满足砌体强度要求。但是墙体的传热系数大小与热流方向、砌块型体、孔形和组砌方法(沿砌块不同方向进行组砌)有直接关系。因此,该产品采用对称的3排8孔方案,在全部孔洞内填充阻燃型EPS珠粒,其中中间一排为2个孔洞,因而该排孔洞外侧存在2个凹槽(长度190 mm),在中排孔洞和凹槽中注入聚苯乙烯泡沫,并利用EPS泡沫成型而在长度方向和高度方向(以240 mm为例)形成均高于砌块外壁10 mm且完整一体的外凸泡沫塑料隔热带。使砌体的厚度方向灰缝面和砌体的高度方向灰缝面上的EPS隔热带相互连接,可以阻断砌体内外间灰缝传热通道,即阻断了灰缝冷桥,从而可以使砌体的保温隔热性能大大提高。该产品砌筑的墙体热工性能见表3。
5 结语
(1)夹芯式注孔保温全煤矸石烧结砌块已经通过吉林省建设厅的鉴定,对当地市场现有的自保温复合砌块的结构层材料和保温层材料成型进行全面的改进和创新设计,由基层、高效保温材料层组成,二层构造结合为一体,是保温和建筑围护功能为一体的外墙材料。施工时墙体的结构与保温同时完成,不需要进行二次施工。产品的热工性能优异,采用不同的砌块组砌方式,可分别满足长春地区节能50%和65%的外墙传热系数限值的要求。块型和孔型设计独特,砌筑时保温层自行切断水平及垂直灰缝,消除墙体冷桥产生的隐患。使墙体整体性较好,并保证墙体热工性能达到设计要求。
(2)该墙体造价较低,砌体厚度和自重较小,施工工效提高,防火性能较好,比外保温墙体(正常使用年限15~25年)明显节约维修费用,生产砌块大量利用工业废渣,基体部分利废率为100%,生产中节约能源,产品生产和使用过程中环保效果明显,具有显著的技术经济效益和环境效益,属于典型的传统墙体材料的节能型产品。
参考文献
[1]赵镇魁.烧结煤矸石砖的生产[J].建材工业信息,2005(5):21-24.
[2]江嘉运,盖广清,金玉杰.煤矸石页岩烧结砖的原料制备工艺[J].新型建筑材料,2004(4):49-51.
[3]江嘉运,张丹.全煤矸石烧结多孔砖的硬塑成型和一次码烧技术[J].新型建筑材料,2002(12):8-10.
[4]徐惠忠,周明.绝热材料生产及应用[M].北京:中国建材工业出版社,2001:177-180.
夹芯保温 篇6
上海市于2010年要求居住建筑达到65%节能要求。在提倡节能减排的背景下,“节能省地型住宅”成为住宅建设的指导方针,发展装配式住宅是重要的实施手段。“十二五”期间,上海市将大力推进装配式住宅体系的应用。作为装配式住宅体系的一个重要组成部分,预制夹芯保温复合外墙不仅能满足65%保温节能要求,而且由于墙体、窗框、外墙瓷砖和保温材料可以一体式生产,传统建筑常有的窗框漏水、保温性能不佳等弊病也能迎刃而解。同时,由于工业化生产将大量高噪声、高污染的"湿作业"都搬进了工厂,施工现场的建筑垃圾、污水、噪音、有害气体及粉尘则大大减少,从而有利于实现节能环保,最大限度地减少建筑施工对周边环境的影响。
在研究预制夹芯保温复合墙体节能、环保的同时,必须考虑墙体内部的冷凝问题。围护结构内外两侧空气都含有一定量的水蒸气,空气中含水蒸气的量,可用水蒸气分压力来表示。当围护结构的两侧存在水蒸气分压力差时,水蒸气就会从分压力高的一侧向分压力低的一侧渗透扩散。若围护结构内部某处温度较低时,水蒸气的饱和水蒸气分压力也较低,当该部位的实际水蒸气分压力较高时,水蒸气就会在该部位冷凝。如果墙体内部出现冷凝,不但会使保温材料含水率增加,导致保温效果急剧下降,而且冷凝水如受冻产生的体积膨胀会造成保温层材料强度和结构的破坏,严重影响墙体结构的耐久性。因此,当进行围护结构设计时,应避免围护结构内部可能产生的冷凝现象或控制其影响的程度。本文将选用泡沫混凝土保温板和改性酚醛保温板分别作为装配式住宅预制夹芯保温复合墙体中的夹芯保温层,对其进行内部冷凝验算,以便为结构设计提供理论依据。
1 围护结构内部冷凝的分析判断方法及验算依据
1.1 围护结构内部冷凝的分析判断方法
在进行围护结构内部冷凝验算时,首先计算各个材料界面处的饱和水蒸气分压力值Ps和实际水蒸气分压力值Pm,然后绘制Ps和Pm曲线进行判断。当Ps曲线处于Pm曲线上方时,表示该区域饱和水蒸气分压力大于实际水蒸气分压力,则该区域不会出现冷凝;当Ps曲线与Pm曲线相交,表示该部位开始出现冷凝。当Ps曲线位于Pm曲线下方时,表示该区域实际水蒸气分压力大于饱和水蒸气分压力,则该区域存在冷凝现象。当围护结构内部存在冷凝现象时,应继续再验算内部冷凝水造成保温材料重量湿度的增量是否在允许范围内。如果保温材料的重量湿度超出了允许范围,则要在保温层内设置隔气层或采取其他措施避免保温材料层中冷凝水的产生;如果保温材料的重量湿度在允许范围内,说明保温材料内部所产生的冷凝水数量不会对结构造成损害,可以不采取其他措施。
1.2 围护结构内部冷凝验算依据
根据GB 50176—93《民用建筑热工设计规范》对围护结构内部冷凝受潮验算的规定,对围护结构进行冷凝验算。通过计算结构内部各处的饱和水蒸气分压力值和实际水蒸气分压力值,从而对是否会产生冷凝进行判断。由于传湿过程比传热过程复杂,而目前对通过围护结构的传湿过程的分析研究也比较粗略,在围护结构内部冷凝验算时,只考虑稳定条件下单纯的水蒸气渗透过程,将室内外空气的水蒸气分压力取为定值,而不考虑围护结构内部液态水分的转移,不考虑热湿交换过程之间的相互影响。冷凝验算时取上海地区冬季的室内设计温度为18℃,平均相对湿度为60%;采暖期室外平均温度为3.7℃,平均相对湿度为76%。
2 预制夹芯保温复合外墙内部冷凝验算
泡沫混凝土保温板夹芯复合墙体构造为:C35钢筋混凝土60mm+泡沫混凝土保温板70mm+C35钢筋混凝土60mm,总厚度190mm;改性酚醛保温板夹芯复合墙体构造为:C35钢筋混凝土60mm+改性酚醛保温板40mm+C35钢筋混凝土60mm,总厚度160mm。这两种保温夹芯复合外墙的传热系数理论计算值(见表1)均达到建筑65%节能对墙体传热系数的要求。
2.1 泡沫混凝土保温板夹芯复合墙体内部冷凝验算
计算泡沫混凝土保温板夹芯复合墙体的各界面处温度和水蒸气分压力值时,可将界面情况由内到外划分为4个界面:室内和内层钢筋混凝土界面(界面1)、内层钢筋混凝土和泡沫混凝土保温板界面(界面2)、泡沫混凝土保温板和外层钢筋混凝土界面(界面3)、外层钢筋混凝土界面和外部空气界面(界面4)。部分冷凝计算参数见表2。
泡沫混凝土保温板夹芯复合墙体的各界面处饱和水蒸气分压力值Ps和实际水蒸气分压力值Pm计算结果见表3。
利用表3中数据绘制Ps和Pm曲线,见图1。分析Ps和Pm曲线可知,由室内向室外方向,在界面2和界面3之间的某处,即在泡沫混凝土内部,Ps和Pm曲线相交,表明该部位开始出现冷凝现象;Ps和Pm曲线相交之后,Pm曲线位于Ps曲线上方,并一直延续到外层钢筋混凝土内部某个位置时再一次与Ps曲线相交,该区域范围内Pm大于Ps,表明该区域存在冷凝现象;在Pm与Ps曲线第二次相交之后,Pm曲线位于Ps曲线下方,冷凝现象消失。
由于界面3处Ps和Pm值相差很小,说明泡沫混凝土与外层钢筋混凝土内部存在冷凝现象的区域较小,需根据GB 50176—93第6.1.3条进行内部冷凝受潮验算,判断泡沫混凝土保温层因内部冷凝受潮而增加的重量湿度增量是否在允许范围之内。
查GB 50176—93表6.1.2,采暖期间泡沫混凝土重量湿度的允许增量[△w]为4%。根据公式H0,i=(Pi-Psc)/[10ρ0δi(△w)/24Z+(Psc-Pe)/H0,e],计算得到冷凝计算界面内侧所需的蒸汽渗透阻H0,i为712.80m2·h·Pa/g。经验算,本外墙冷凝计算界面内侧实际蒸汽渗透阻为44281.0m2·h·Pa/g。实际蒸汽渗透阻已远大于计算所需的蒸汽渗透阻,这表明在整个采暖期内,泡沫混凝土保温板的湿度增量不会超过允许增量4%。从墙体内部冷凝的角度上讲,尽管泡沫混凝土保温板夹芯复合墙体内部存在冷凝现象,但所形成冷凝水的数量在允许范围之内,因此泡沫混凝土保温板夹芯复合外墙在上海地区使用是安全的。
2.2 改性酚醛保温板夹芯复合墙体内部冷凝验算
计算改性酚醛保温板夹芯复合墙体的各界面处温度和水蒸气分压力值时,可将界面情况由内到外划分为4个界面:室内和内层钢筋混凝土界面(界面1)、内层钢筋混凝土和改性酚醛保温板界面(界面2)、改性酚醛保温板和外层钢筋混凝土界面(界面3)、外层钢筋混凝土界面和外部空气界面(界面4)。部分冷凝计算参数见表4。
改性酚醛保温板夹芯复合墙体的各界面处饱和水蒸气分压力值Ps和实际水蒸气分压力值Pm计算结果见表5。
利用表5中数据绘制Ps和Pm曲线,见图2。分析Ps和Pm曲线可知,Ps分布曲线和Pm分布曲线不相交,在改性酚醛保温板夹芯复合墙体内各个部位,Ps值均大于Pm值,因此改性酚醛保温板夹芯复合墙体内部不会产生冷凝现象。
3 结语
根据GB 50176—93《民用建筑热工设计规范》和上海地区气候环境,对装配式住宅预制夹芯保温复合外墙内部进行冷凝受潮验算。当采用改性酚醛保温板作为夹芯保温外墙体的保温层时,墙体系统内部不会出现冷凝问题;当采用泡沫混凝土保温板作为夹芯保温外墙体的保温层时,夹芯复合墙体内部存在冷凝现象,但所形成冷凝水的数量在允许范围之内,因此,泡沫混凝土保温板夹芯复合外墙在上海地区使用也是安全的。这些对于保持夹芯保温墙体热工性能和延长其使用寿命,保证装配式住宅预制夹芯保温复合墙体系统使用安全具有十分重要的作用。
参考文献
[1]李宗明、王三智、曹保平.装配式住宅与住宅工业化[J].山西建筑,2011(4):10-11.