夹芯保温密肋复合墙体研究

石玉凤，陈英杰，陈国新，姜 瑞，艾克拜尔江·艾尼瓦尔

(新疆农业大学水利与土木工程学院，乌鲁木齐 830052)

节约资源是我国一项基本国策，建筑节能是一系列节能减排工作中的重要组成部分。我国在建筑上的能耗形式非常严峻，与发达国家相比，单位建筑面积的能源损耗量已达到2～3倍，所以加强建筑资源的合理利用问题不容忽视。我国政府已经充分认识到建筑节能的重要性和紧迫性，将建筑节能列为优先发展的领域，建筑外墙造成的能耗占整个建筑总能耗的比例较高，所以建筑墙体良好的保温性能是实现建筑节能的核心[1]。我国现阶段的首要任务是发展满足建筑产业化、标准化和工业化的管理程度高、施工质量优良、符合可持续发展要求、经济友好性的新型建筑结构工业化住宅体系[2,3]。

为降低建筑能耗，提高墙体保温隔热性能，降低墙体的导热系数、传热系数等热工性能指标，研制出各种具有保温功能的复合墙体，减少建筑的冷、热消耗，使能源利用率得到最大限度提升，改善围护结构的保温隔热性能是推动建筑保温节能建设的重中之重。随着建筑产业的迅速发展，各种新型内、外墙体保温材料和装配式节能住宅建筑体系也随之发展起来，同时由于内、外复合墙体保温材料和装配式节能住宅建筑体系在应用上存在局限性，如墙体保温材料使用耐久性较差、防火性能差、抗腐蚀性低以及冷(热)桥现象严重等存在很多弊端，所以很难推广使用。因此，寻求一种新型夹芯密肋保温复合墙体结构形式，在保留和发扬传统夹芯保温复合墙体既有优势的同时，又能解决长久以来制约夹芯密肋保温复合墙板体推广使用的诸项弊端就成为了推广住宅产业化中的一项重要研究工作。

1 复合保温节能墙体的优缺点

建筑保温节能建设可以采取如下措施：研制出符合节能保温要求的新型环保建材，提高可再生能源的利用率；大力宣传开展建筑工业化知识，提高全民的节能环保意识；围护结构多采用导热系数低的新型墙体材料，提高墙体的热工性能，而建筑墙体的保温隔热性能优劣直接影响建筑的能耗量，即通过上述方法措施，推广新型环保建材对复合保温墙体建设起到了决定性作用。

复合保温节能墙体可根据墙体中保温层位置的不同分为外墙外保温、内保温及外墙夹芯密肋复合保温墙体三种类型。

1.1 外墙外保温

优点是可适用范围更加广泛；保护墙体结构层；保温材料置于建筑物外墙外侧，温度变形减小，受热桥的影响较小；不占用室内使用面积，二次装修对保温层不会产生影响。缺点是外保温材料的使用寿命与主体结构不同步；易脱落，对技术人员要求较高；防火性能较差。

1.2 外墙内保温

优点是施工工期较短；无高空作业；对内保温材料及墙面垂直度、平整度要求不高。缺点是在严寒和寒冷地区，室内外温差较大易产生结露现象，梁、柱等重要节点处易产生结构冷(热)桥问题；占用室内使用面积，给房屋的二次装修带来了诸多问题；墙体的平均传热系数高，通常保温层厚度较高，不利于节能环保，造价较高。

1.3 外墙夹芯密肋保温

优点是可与建筑物主体同寿命；耐久性能较好；保温材料不受环境影响；使用高效耐久性材料有利于达到节能环保的效果；不影响二次装修；建筑能耗小。缺点是夹芯、保温是由外墙体、内墙体和保温层构成，在非严寒区域，此墙体比内、外墙体更厚，造价较高；使用连接件连接内、外侧墙片，墙体构造更复杂，使系统更安全；外围护结构热桥面积大，给保温施工增加困难且材料的保温性能不能充分发挥作用；外墙受温差影响大进而导致墙体表面容易出现空鼓、开裂等现象。

2 国内外复合保温节能墙体的相关研究

夹芯复合墙板很早在西方发达国家就已普遍应用，是典型的建筑保温性墙体，并且已制定一整套完整的设计方法与细部构造规范，如在美国建筑统一的设计规范中对夹芯墙板的大小、内叶墙中间的构造钢筋及钢丝网片的设置、裂缝的控制等都有详细的规定；英国学者曾做过夹芯空腔墙体中的连接件对其抗压强度的试验研究，结果显示：空腔墙体中拉接件的布置间距与种类对整体的抗压强度与弹性性能的影响很小。在国内，利用(MARC)有限元程序对复合夹芯墙板建模，在受往复横向荷载作用下对其进行有限元计算研究分析，结果表明在连接件的制约下，复合夹芯墙板各组成部件能良好的发挥协同工作能力[4,5]。20世纪90年代前后，在我国的东北、西北、华北地区各省市的重点城市相继建成了一些建筑节能住宅试点工程及示范小区。但夹芯墙体作为我国的一种新型墙体结构，国家没有统一的标准规范，各个地方的规范标准也各不相同，相关试验和理论研究远远不够，相应的结构构造和设计方法还很不成熟。

3 夹芯密肋保温复合墙

3.1 夹芯密肋保温复合墙构造

夹芯保温密肋复合墙体是应用于预制装配式建筑结构体系中的一种轻质、节能、抗震性能好的新型受力构件。密肋壁板结构是由预制的新型密肋复合墙板、楼板和现浇的隐形外框等组合而成的一种装配整体式结构体系,其中的密肋复合墙板是以截面及配筋较小的钢筋混凝土肋梁、肋柱为骨架，内嵌以炉渣、粉煤灰等工业废料为主要原料的蒸压加气硅酸盐砌块预制而成，隐形外框与内部低强度填充体通过相互约束力来发挥各自作用。它是集承重、保温、围护或装饰为一体的新型复合墙体，夹芯密肋复合墙是在围护结构的内、外叶墙中夹以高效保温节能材料(如改良聚苯泡沫体、岩棉体及其他保温制品等)，通过纤维复合材料(GFRP材料)钢筋连接件使之拉接成一体，达到保温节能的效果。

3.2 夹芯密肋保温复合墙结构特点

夹芯密肋保温复合墙结构是我国复合保温墙体改革与建筑住宅体系工业化要求的产物。其主要特点如下：

1)节约工程成本。夹芯密肋保温复合墙体结构在最大程度上充分发挥各种材料的作用，提高材料利用率，节省材料用量，墙体主要由内叶墙、保温层、外叶墙三部分构成，承重墙主要是内外叶墙体，墙体中间层为保温绝热材料，对墙体材料本身起到了保护作用，节能环保，降低造价。

2)保温隔热隔声性能好。夹芯密肋复合墙体结构保温材料多采用容重低、导热系数低的材料，同时连接内外墙体的保温层构造使墙体具有很好的热工性能，减少热量损失。此外，夹芯保温层的厚度可根据保温隔热隔声性能的墙体节能的各项要求进行更改。

3)建筑结构的使用寿命延长。夹芯密肋保温墙体在内外叶墙体中间设置保温层，保护了保温材料受外界环境的影响，使保温材料与建筑结构同寿命，符合建筑产业工业化的要求。

4)夹芯密肋保温复合墙体适用范围广。材料方便易取，施工工艺简单，热工性能好且造价相对较低，适于全国推广使用。延长了保温材料使用寿命。

3.3 夹芯密肋保温复合墙体弊端

目前，夹芯密肋复合墙体在建材选型、结构设计优化、产品研制等环节上多依赖于实际经验和现存生产工艺。它主要表现在以下两个方面：一方面，墙体结构层主要采用普通混凝土或轻集料混凝土，内、外叶墙中间的保温层大都布置了纵向钢筋网和横向钢筋连接件，使墙体自重增加，降低导热系数，减少热阻，产生热桥效应，结构复杂且不利于节能环保。之前的研究已表明，横向连接件的类型和间距对夹芯密肋墙的抗压强度和弹性模量影响较小且在外荷载中承受的应力也很小。另一方面，现有的夹芯密肋复合墙体的保温层大部分采用有机材料，使墙体内部易出现结露现象，防火性能、耐久性能较差。复合墙体可充分发挥各个材料的优良性能，优于其中任何单一材料的性能。因此，亟须研发出热工性能好、使用方便、各项技术指标都符合建筑节能要求的新型墙体材料。

4 结 语

建筑节能建设是一个全球研究性潮流，建筑物节能设计是我国现阶段尚待深度研究的最前沿的应用型课题之一[6]。夹芯密肋复合保温墙体作为一种新型复合保温墙体，其受力性能、防火性能、耐久性能和保温隔热性能等是其他复合保温墙体(如外保温墙体、内保温墙体等)难以比拟的。但作为一种推广使用的新型复合保温墙体，夹芯密肋复合墙体在设计和施工中也存在着诸多问题，因此从理论和实践方面都需要更深一步的研究，设计和构造方面的标准需要进一步完善和统一。

[1] 杨嗣信.对多层住宅建筑工业化施工的建议[J].建筑技术开发,2015,42(10):14 -17．

[2] 李曙光.浅谈我国建筑节能现状与对策[J]应用能源技术,2003,(1):1-3

[3] 贡英伟,吴香国,范丰丽.我国建筑节能现状分析及对策[J].重庆科技学院报(自然科学版),2006(3):62-65

[4] 杨 军.结构体系在建筑工程中的应用[J].山西建筑,2004.(21):32-33.

[5] 龙志飞,答 松.有限元法新论(原理.程序·进展)[M].北京:中国水利水电出版社,2001

[6] 刘培琴,刘淑海.我国建筑节能现状及发展[J].煤气与电力，2002(3):255-256.