夹心式保温外挂墙系统设计及项目实践*

庄天环，郑建华，施 展，邹瑜能，王珊珊

(浙江大东吴建筑科技有限公司，浙江 湖州 313000)

1 工程概况

装配式混凝土外挂墙板结合材料性能特点，相比传统墙板，具有生产效率高、施工速度快、轻质节能、绿色环保、成本低廉等优点，符合绿色建筑、建筑节能、环境保护的产业政策和社会发展需求[1]。本文以东升和府10号楼住宅项目为例，介绍夹心外挂墙板节能设计及防水技术要点。

东升和府10号楼项目位于浙江省湖州市湖东分区，为地下2层、地上17层的板式高层住宅，地上建筑面积1.1 万m2。首层为入户大堂及物业用房，层高5.9 m；2层及以上层为标准层，层高3m，屋面结构标高为53.800m。每个标准层由2个对称单元组成，每个单元由140m2户型+180m2户型+2部电梯+1个楼梯间组成，平面长48.4m、宽12.4m。设计使用年限为50年，抗震设防烈度为6度，耐火等级为二级，屋面防水等级为Ⅰ级，属于绿色二星设计。结构体系为部分包覆钢-混组合框架-支撑体系，楼板为预制局部叠合板，屋面为钢筋桁架叠合板，楼梯为预制PC楼梯，内墙为ALC条板+局部砌筑，外墙为外挂PC墙板+保温岩棉+ALC条板体系，卫生间及厨房为集成系统产品，装配率达94%。

2 夹心式保温外挂墙系统特点

1)外保温外墙系统 保温材料位于建筑物外侧，符合内隔外透(将蒸汽渗透阻力大的材料置于内侧，密度小的保温材料置于外墙)的热工理论，能充分发挥保温材料性能，可使用较薄的材料，达到较好节能效果。外保温系统能避免因构造产生的热桥，节约热能，减少额外热工损失，解决由于热桥可能引起的外墙内表面潮湿、结露，甚至发霉、淌水现象。但耐久性差，易脱落、施工过程需外脚手架。

2)内保温外墙系统 保温层设置在外墙内侧，技术不复杂、施工简便易行、保温材料强度要求较低、造价相对较低，但难以避免热桥现象，在热桥部位外墙内表面易结露、潮湿甚至发霉和淌水等。

3)夹心保温外墙系统 保温材料置于外墙与内页板间，使保温能连续铺设，杜绝产生热桥效应，无保温层脱落风险，对季节和施工条件要求不高，但成本相对较高。

基于上述保温系统特点，结合装配式钢结构建筑外挂墙板特点，该项目采用夹心保温外墙体系，如图1,2所示。

图1 夹心保温外墙体系

图2 外挂PC墙板与主体结构连接

该项目夹心式保温外挂墙系统由外挂PC墙板、中间保温岩棉、内衬ALC条板组成，其中外挂PC墙板与部分包覆钢-混组合柱、梁间有30mm间隙，间隙内填充30mm厚岩棉。安装顺序如下：部分包覆钢-混组合柱、梁领先外墙板安装层4～6层→安装外挂PC墙板→安装门窗→门窗完成后形成闭水，安装保温岩棉→验收合格后安装ALC条板。

夹心保温外墙体系具有施工工序合理，提升整体安装速度；岩棉在室内安装；岩棉将柱、梁全包裹，杜绝热桥；ALC条板形成保温岩棉保护层，防火性能好等特点。

3 外挂PC墙板分板原则

外挂PC墙板分板是将完整的外墙拆分为工厂可生产的零部件，通过卡车等运输工具把零部件运载到现场，以装配建造进行拼装、组合，形成满足设计参数(包括不限于保温、防水、抗风荷载、隔声、平整度、防脱落、美观、耐久性等)要求的整体外墙组合系统。墙板分板如图3所示。外挂墙板划分主要考虑如下因素。

图3 外挂墙板分板示意

1)加工可行性 外挂墙板均需在工厂模台进行加工，故需根据工厂模台宽度考虑墙板尺寸，如墙板线模台设计为4m×12m，考虑模具固定件的尺寸及养护窑尺寸后，墙板宽度应≤3.6m。

2)运输可行性 根据《超限运输车辆行驶公路管理规程》，规定总宽度超过2.55m的，属于超限运输，应办理相关手续；同时，应提前确定运输路线上收费站、桥梁及涵洞等宽度是否满足运输要求。

3)受力性能 考虑加工、安装及使用阶段的受力情况，门窗洞口墙板一般按四周封闭划分，上下最窄边宽400mm，左右最窄边宽250mm。若出现倒U形墙板，在加工、运输及安装中应予以加固。

4)美观性 墙板间的分缝为变形缝，如采用挂网覆盖，后期易通高裂纹，故宜保留分缝。分缝时应考虑美观整洁，宜上下对齐，边缝尽量设置在非主立面处。

4 外墙保温设计

本项目外墙系统由外挂墙板+岩棉+ALC条板组成，属于夹心保温外墙体系。根据GB/T 50378—2019《绿色建筑评价标准》，围护结构热工性能需要提高10%。DB 33/1015—2015《浙江省居住建筑节能设计标准》中对外围护结构的要求指标为≤1.50W/(m2·K)，可得出外围护传热系数≤1.36W/(m2·K)。各组成部分的热工参数如表1所示。

表1 墙体各组成部分参数

根据GB 50176—2016《民用建筑热工设计规范》，DB 33—1015—2015《浙江省居住建筑节能设计标准》，得到如下公式：

R0=R1+∑R+Re

(1)

K0=1/R0

(2)

式中：K0为 复合外导热系数W/(m2·K)；R1为外墙内表面换热阻(m2·K/W)，根据规范要求，取0.11m2·K/W；R0为复合外墙总热阻(m2·K/W)；Re为外墙外表面换热阻(m2·K/W)。根据规范要求，取0.04m2·K/W。经计算，传热系数为1.16W/(m2·K)，满足≤1.36W/(m2·K)指标要求。

梁、柱等热桥部位先用岩棉铺贴，岩棉厚度满足节能计算所要求的厚度时，再挂PC外墙板，从而避免因缺乏操作空间而无法进行保温层施工的问题。热桥部位保温层做法如图4所示。

图4 热桥部位保温层做法

5 外墙防水设计

该项目外挂墙板防水设计遵循导水为主、防水为辅、防排结合的设防原则，主要体现在以下方面：①构造防水 引导水流从而防水；②材料防水 体现封堵防水的思路。

5.1 板缝防水设计

预制外墙板缝防水设计基本理念如表2所示。

表2 预制外墙接缝防水设计基本理念

基于水垂落和毛细管作用原理，板缝防水具有水平缝企口搭接和竖向缝减压空腔结合导水管的构造措施。企口缝的构造可有效防止雨水流入，减压空腔可杜绝毛细水吸入，且沿竖直缝方向每3层设置阻断水下流的封堵，并设置1根PVC导水管，以便排出偶尔进入空腔的水。防水材料封堵采用室外侧的耐候密封胶条与室内侧的防水胶条。水平缝防水构造如图5所示。竖直缝防水构造如图6所示。外墙防水构造如图7所示。

图5 水平缝防水构造

图6 竖直缝防水构造

图7 外墙防水构造

5.2 门窗洞口处防水构造

该项目外窗为不预埋窗框的湿法安装方式[5]，即PC预制外挂墙板加工制作后，运抵现场吊装完成，粉刷前采用连接件将窗框固定到窗洞口上，再进行密封及后续处理。根据水的垂落性原理，通过滴水线条防水处理法，在门窗洞口上下边分别设置出挑约50mm宽的窗楣和窗台，窗楣、窗台出挑处的下面通过在工厂一次预制成型的10mm×10mm滴水槽，在上面接水侧设置呈向外找坡5%的斜面。封堵采用与填缝处一样的耐候密封胶，将窗框与抹灰缝隙处封堵密实。窗台防水节点构造如图8所示。

图8 窗台防水节点构造

5.3 防水封堵密封胶

装配式外挂墙板构造方式客观上导致外墙出现很多拼接缝，因此缝的封堵成为装配式建造方式需面对的全新问题。外挂墙板接缝处的密封材料，除应满足抗剪切和伸缩变形等力学性能要求外，还应满足防霉、防水、防火、耐候等性能要求[6]。

1)抗位移能力 外挂墙板因热胀冷缩产生变形，要求填缝的密封胶需具备一定的抗位移能力及弹性性能。一般国内外挂墙板的接缝宽度≥15mm且宜≤35mm。密封材料的厚度≥8mm且不小于缝宽的一半[7]。

2)黏结性 为保证密封胶的防水密封效果，密封胶应具有足够强的黏结力。通常做法为增强密封胶与混凝土界面间的黏结性能，可在密封胶施工前在混凝土界面涂抹界面剂。

3)耐候性 耐候性较差的密封胶会发生粉化、变硬或变脆等问题，如果建筑结构变形易因断裂或拉裂发生渗水现象。因此，耐候性是密封胶使用寿命的评价标准之一。

4)耐污染性 在使用密封胶过程中应避免游离出各种污染墙体的杂质成分，以此避免破坏建筑外墙的美观效果。常用防水密封胶性能对比如表3所示。

表3 常用的防水密封胶性能对比

通过比较可以得知，改性硅胶系列的密封胶比较适合装配式外挂墙板填缝剂，该项目外墙填缝剂采用MS改性硅酮密封胶。

6 施工技术措施

当前阶段装配式建筑外挂墙板接缝处防水处理技术较复杂，施工时难度较大，应制定详细的外挂墙板施工方案及措施。

6.1 外观检查

1)构件检查 安装前应检查预制外挂墙板和ALC条板，不得崩边或有裂纹，严禁不合格的构件上墙安装。

2)接缝检查 包括缝宽是否与设计要求一致，应核查平整度、垂直度等相关指标。

6.2 外挂墙板安装及打胶操作要点

若局部有破损缺口，应先将墙板底部缺口修补完整。根据板的大小及质量选定合适的钢梁、钢丝绳、吊钩，并按照要求将吊钩安装在吊钉上，安装缆风绳把板吊至指定位置，先初拧下部固定点，复核标高、尺寸等，再初拧上部固定点，再次复核无误后，先终拧下部固定点，再终拧上部固定点。板块拼缝宽度约20mm，使用铲刀及毛刷清理接缝内及接缝周围的残留物，保证基层表面平整、清洁。密封胶施工前，在接缝边缘2mm左右两侧粘贴美纹纸胶带，避免密封胶施工时不慎污染墙板表面。接着在缝内塞入PE棒作为背衬材料以控制施胶厚度，PE棒本身自有的膨胀性阻止水流，填塞时注意尽量避免使用锐器，以防戳破泡沫棒。缝内两侧涂刷界面剂，以保证密封胶与混凝土间的黏结性能。该工程接缝厚度为 20mm，施胶厚度为10mm。根据所需填缝宽度，将胶嘴沿45°方向切割至合适口径以方便施工。密封胶施工时，将胶嘴探至接缝底部，并保持合适的挤压速度，以保证施胶密实。当连接密封胶时，尾部修整成45°斜角，接缝处施胶完成后，对胶体进行刮平、压实，特别于胶体边缘处应注意涂抹充实，避免孔洞缺陷。美纹纸胶带可在填压刮平后撕除。

6.3 防水验收

施工完成后，应按相关规范进行淋水试验，检验接缝处防水效果。试验过程中，注意检查墙体内部是否存在漏点，若出现漏水则进行点位标记，分析漏水原因，并进行修补。修补漏点后，再次进行淋水试验，若该次试验未发现漏点，则外墙防水施工验收合格。

7 结语

随着国家战略层面双碳要求的提出，装配式建筑因符合绿色环保、节能减排的理念要求，受到建设主管部门的大力推崇，发展迅速。装配式建筑的特点是构件由工厂生产，现场拼接建造，各部件间存在接缝。外墙涉及拼接处的节能、防水设计及施工问题。外墙构造层为预制混凝土外墙板+岩棉+ALC条板的夹心式保温外挂墙系统，以满足节能需求。板块间接缝处采用企口缝与耐候密封胶相结合的方式解决防水问题。通过东升和府10号楼住宅项目预制外挂墙板，验证节点防水及保温构造能够达到预期设计要求。