不同保温材料在“三明治”保温墙板中的应用

蓬永刚　李华　权浩

摘要：在推进建筑产业现代化进程中，会用到大量的“三明治”保温一体外墙板。在不影响保温效果的前提下，为了进一步减少产品复合层数、减轻该产品的自重，本课题组对比了几种常用的具备保温性能的墙体材料，并结合本公司产品特点和生产工艺选取了泡沫混凝土和蒸压砂加气混凝土进行了连接实验。发现蒸压砂加气混凝土与混凝土主体结构连接更加简单、可靠，更加适合在实际工程中用来替代“三明治”保温一体外墙板中的保温和外围护部分。

关键词：建筑产业现代化；“三明治”保温一体外墙板；保温墙体材料

中图分类号：TU551 文献标识码：A 文章编号：1674-3024（2016）22-0007-02

前言

建筑产业现代化是指运用现代化管理模式，通过标准化的建筑设计以及模数化、工厂化的部品生产，实现建筑构部件的通用化和现场施工的装配化、机械化。它是解决传统建筑方式不能满足新时期经济发展和人们日益增长的对住房品质的要求这一矛盾的有效途径。

在建筑产业现代化推进过程中会大量使用“三明治”保温一体外墙板。“三明治”夹心外墙板由内叶墙板、保温板和外叶墙板组成。在内、外葉墙板之间按节能标准设计相应厚度的保温层，并通过专用的连接件连接在内、外叶墙。这种构造有良好的保温性能，可以有效降低建筑使用阶段的能耗。但是“三明治”夹心外墙板也有一系列缺点：层数较多、自重较大、生产工艺复杂。

为了实现墙体材料自保温、轻量化以及高性能，因此研究不同的保温墙体材料与钢筋混凝土材料的复合，形成新的保温一体化复合墙板，替代“三明治”生产工艺从而满足建筑产业发展方向就成为了一个新的课题。

1几种保温材料性能对比

为了达到绿色环保、被动节能的目的，同时尽量降低结构自重，装配式混凝土建筑需要大量使用复合墙板。复合墙板由于材料性能的差异，会导致相容性、兼容性上有一定的问题，因此混凝土与复合的材料的各项性能指标越相近，彼此之间的兼容性就越好，更能发挥其各自的性能，同时考虑成本以及整体构件的性能，因此，选择的保温材料有：泡沫混凝土、轻质蒸压砂加气混凝土、页岩烧结砖、真空绝热板。这四种保温材料与混凝土基体的性能对比见表1。

从表1中不难看出，真空绝热板最轻、导热系数最低，但是强度较低；页岩烧结砖和致密性较高的砂加气制品强度最高，但是自重在四种保温材料中较大；泡沫混凝土性能介于中间。本课题组根据所在单位的产品种类和实际生产工艺，考虑真空绝热板成本较高，页岩烧结砖自重较大，选取了泡沫混凝土和砂加气产品，配合承重混凝土墙制作了保温一体化节能复合墙板的试件，重点检验其连接性能。

2保温材料在预制构件中的应用实验

2.1泡沫混凝土

表明泡沫混凝土的多孔结构，容易吸水导致含水率较高；而含水率对混凝土的干燥收缩值具有显著影响。尤其是在施工砌筑前若对泡沫混凝土砌块预浇水润湿，将会造成泡沫混凝土砌块含水率增大——当含水率降低时，由于失水产生的毛细孔压力，使泡沫混凝土砌块在砌筑后产生较为明显的干燥收缩。

本项目组以泡沫混凝土为芯材，制作了“三明治”夹心保温外墙，其结构由外而内依次为：瓷砖、砂浆、泡沫混凝土、钢筋网片、混凝土。试验目的主要是为了检验泡沫混凝土与承重墙体的粘结性能，同时试验外表面反打瓷片工艺的可行性和效果。

实验整体效果较好，但是有个别试件的瓷片和泡沫混凝土之间产生了较大的间隙，但是泡沫混凝土本身并没有裂缝产生，如图2所示。这是由于泡沫混凝土吸收了砂浆中的水分，导致砂浆水化不完全，在砂浆和泡沫混凝土界面容易产生裂缝。因此采用此工艺时要严格执行施工工艺，并推荐使用具有保水性能的砂浆。

2.2轻质蒸压砂加气混凝土

蒸压加气混凝土是以硅质材料和钙质材料为主要原材料，掺加发气剂，经加水搅拌、发泡、浇注成型、预养、切割、蒸压养护等工序制成的多孔硅酸盐材料。蒸压加气混凝土是一种轻质多孔保温材料，在墙体材料中其保温性能良好，同时又比其他材料制品具有较高的抗压强度，因此它是墙材中为数不多的兼有保温和强度为一体的良好墙体材料。

本课题组制作了砂加气混凝土和承重混凝土墙组成的复合墙板试件，经过如图3所示的抗剪实验，发现蒸压加气混凝土与承重混凝土墙材质性能指标详尽，连接简单可靠，连接强度高。

2.3泡沫混凝土与加气混凝土相比的优势

加气混凝土与泡沫混凝土比较，其明显的优势是强度比泡沫混凝土高，水泥用量少。加气混凝土的水泥用量仅5%-10%，而泡沫混凝土大多100%为水泥，至少也要50%以上的水泥。但泡沫混凝土的综合优势要远远大于加气混凝土，使它在未来的市场竞争中占有更大的市场份额。泡沫混凝土的最大优势有4个：1）低吸水率加气混凝土的吸水率高达45%以上，这一直是它的一大劣势。这一劣势使之粉刷难，须使用界面剂。即使用上界面剂，也经常出现粉刷层的空鼓、脱皮、裂纹等工程事故。泡沫混凝土却可以通过调整它的闭孔率来自由控制吸水率，其一般吸水率约20%-25%，低吸水率产品约为8%-12%，超低吸水率产品则可达2%-5%。这种低吸水率的优势，不但避免了加气混凝土的上述弊端，而且还填补了加强哦混凝土在高寒地带不能应用的空白。目前，我们已在黑龙江生产应用了陶粒泡沫混凝土砌块。这些地方最需要保温，加气混凝土都因高吸水率而不能应用。可以预测，在东北、内蒙古、青海、新疆、西藏等至今加气混凝土无法使用的地区，泡沫混凝土将大有作为。2）可以现浇施工加气混凝土因需蒸压，无法现场施工。泡沫混凝土一辆汽车就可把全套设备拉到现场，7个人一天可现浇100～200m³。现浇屋面保温层、现浇地暖保温层、现浇各种自保温墙体、现浇外墙外保温墙面、现浇楼地面垫层、现浇灌芯立柱，都是泡沫混凝土的强项，且将在未来的建筑保温中大显身手。可以毫不夸张地说，将来建筑保温应用量最大的，可能是现浇泡沫混凝土。泡沫混凝土虽然材料成本高，但由于它可以现浇，省去了大量的生产能耗与制品加工成本，且密度低，生产原材料总用量少。就把总成本降了下来，化解了它的劣势，成本反而低于加气混凝土。以自保温墙体为例，每立方米加气混凝土北京价格约为200元，加上砌筑费及运费，总成本应不会低于300元。而墙体现浇泡沫混凝土总成本仅130元/m³，如考虑由于其密度低（加气混凝土600-700kg/m³，现浇泡沫混凝土300-400kg/m³），可减薄墙体，降低了保温材料用量，则现浇泡沫混凝土的墙体造价还要更低，显示出现浇保温的优势。3）投资小，易于普及中国现阶段的国情，决定了建筑保温材料的生产企业以中小型为主，动辄几千万元的投资，他们是无法承担的。而加气混凝土的投资一般也要千万元以上，对中小企业的实施是有难度的。泡沫混凝土投资很小，一套现浇设备不超过10万元，就可以方便施工。制品生产线一般也在几十万至几百万元之间，与加气混凝土相比，要小的多。这非常有利于泡沫混凝土的推广和实施，对其在建筑保温中的普及应用创造了有利的条件。4）工艺灵活、品种多由于受蒸压工艺和设备的限制，加气混凝土基本以砌块和条板两大产品为主，其他种类的产品还没有，这在一定程度上缩小了它的应用范围和市场份额。泡沫混凝土既可以进行各种现浇施工，也可采用不同工艺生产制品。目前，泡沫混凝土保温产品已有10多种，将来会达到几十种。泡沫混凝土对市场需求反应快，适应性强。当市场需求某种产品时，它可以很快生产出来，甚至变换一种模具，就变化出一种新产品。加气混凝土就无法如此。5）低密度超轻加气混凝土密度大，一般多为500-800kg/m³，低于500kg/m³的产品很少，不能稳定生产，低于300kg/m³的产品几乎没有。由于工艺技术的制约，加气混凝土难以生产400kg/m³以下的超轻产品。而目前的建筑节能，最需要400kg/m³以下的超轻产品，因为其保温性能更优异，更有利于建筑轻型化。

3结论

（1）在保温性能方面，泡沫混凝土性能优于蒸压砂加气混凝土。

（2）蒸压砂加气混凝土与混凝土主体结构材质更为接近，连接性能最好，连接简单可靠；而泡沫混凝土由于材料自身的亲水性和干燥收缩性，会导致与主体结构混凝土粘结不可靠，需要额外增加其他连接措施以确保连接可靠度，这将会相应增加工程造价。

（3）经过本课题组的研究，建议在严寒地区以保温性能为主要设计因素，优先选用泡沫混凝土作为保温复合墙材；在非严寒地区，除了保温性能还要考虑工程造价因素，应优先考虑选用蒸压砂加气混凝土作为保温复合墙材。