断热节能复合自保温砌块热工性能与结构构造研究

陈海阳， 亓学涛， 何飞， 兰功峰

（1.中国石油大学（华东），山东 青岛 266580；2.青岛西海岸新区建筑工程质量监督站，山东 青岛 266580；3.青岛地质工程勘察院（青岛地质勘查开发局），山东 青岛 266071；4.山东世德工程检测有限公司，山东 青岛 266071）

0 引言

随着国家对建筑节能的越来越重视，更多节能新材料并被广泛应用于建筑工程中，《民用建筑节能设计标准》等各地方标准对建筑物墙体围护结构提出较高的节能要求。自保温砌块又称微孔轻质混凝土断热节能复合砌块，是新型A级防火保温材料，采用纤维混凝土包裹聚苯乙烯保温芯材，达到理想的阻燃防火效果。自保温砌块外层使用纤维混凝土板，由主体砌块、外保温层、保温芯材、保护层及“保温连接柱销”、“L型T型点状连接肋”组成[1]，选用高性能轻质保温混凝土并辅以钢丝加强，连接牢固可靠。自保温砌块是国家住房建设部墙体革新与建筑节能改革办公室首推的绿色环保节能新型材料之一。断热节能自保温砌块于2008年12月24日通过由甘肃省科技厅组织，甘肃省建设厅和甘肃省墙改办共同主持的省级科技成果鉴定，鉴定结论为“填补了国内外空白，达到国际领先水平”。

1 生产工艺及技术指标

复合自保温砌块设计为A级防火，采用不燃的混凝土作框架，内部混凝土支架构造体系空腔填充EPS保温材料[2]。保温砌块砌筑完成后，EPS保温材料外侧封闭混凝土保护层厚度必须大于50mm，绝燃效果好。见图1、图2、表1、表2。复合节能砌块的拉筋：采用2.5mm热镀锌低碳钢丝制成。拉筋设置可以将断热节能砌块保温层、块体、面层形成整体并牢固联接。保温板有效厚度为保温板总厚减燕尾槽一侧槽深折算厚度为计算热工值的依据。

图1 砌块效果

图2 砌块结构

表1 断热节能复合砌块的主要性能指标

表2 砌块的热工性能

灰缝压条：复合保温砌块保温层设计专用配件，用阻燃聚苯乙烯泡沫塑料制成，用以阻断水平灰缝热桥，使整个保温层在墙体内形成一体。

排气孔：为外墙体与室内湿度较大的厨房、卫生间及防止在雨季施工时雨水进入墙体内等专为排水、排湿功能设计的技术方案。也可防止梁、柱、窗台下等部位产生结露、发霉。

接口槽：为组合砌筑时对接块与块设有的防止竖缝砂浆热桥的技术。

防裂槽：为保温异型块设计的端头面层裂缝的有效措施。复合节能砌块采用半封底结构，便于铺灰浆，也可提高砌体的抗剪能力。

采用ABAUS有限元软件计算孔洞率均为60%的模型热阻，研究发现，随着孔洞排数的增加，复合保温砌块热阻增加如图3所示，热阻一般容易沿着实体部分进行传递，保温砌块纵肋不规则排列，打乱并延长传热路径，导致砌块热阻增加。保温砌块热阻随着实体材料导热系数增大而明显降低如图4所示。保温砌块的热阻值随着保温材料导热系数的增大而显著降低如图5所示。根据夏热冬冷地区与山东省居住建筑节能设计标准的要求，对围护结构进行建筑节能的权衡计算，如表3所示。

图3 孔洞率对热阻的影响

图5 保温材料导热系数对热阻的影响

表3 不同墙体材料能耗对比

2 工程应用实例

青岛中德生态园德国企业中心项目占地2.83万m2，总建筑面积约7.5万m2，项目最大的特点就是突出了新能源应用和节能减排降耗功能，该项目成为国内首个获得中国绿色建筑三星级标准和德国DGNB金奖双认证项目。建筑节能砌块在该项目中应用，取得良好的节能效果。

3 断热节能砌体结构构造要求

3.1 梁、柱、剪力墙等热桥部位保温处理

根据外墙尺寸提前制作排版图，以少规格、模数化为原则[3]。以墙体分段尺寸为依据绘制节能保温砌块排列施工图，砌块排版以主砌块为主，辅以响应的辅助砌块，上、下砌块L/2搭接长度错缝搭砌，每两皮为一循环，电线盒、门窗等预留位置在排块图上标注。根据建筑设计图纸，对保温砌块进行排版，对外凸柱、剪力墙等异型保温板，量好尺寸，提前对接，保温砌块进行错缝搭接排列，与自保温墙体形成完整的断热节能保温体系。

3.2 墙体构造要求

（1）框架柱、边柱、构造柱的周围自保温砌块垂直方向每隔500mm设26mm拉结钢筋，抗震设防烈度为VI度、VII度时，拉结筋水平长度沿墙全长贯通且≥1.0m，VIII度时必须全长贯通设置。

（2）断热节能砌块使用专用抹面砂浆，当外墙大面积抹灰时，为避免大面积抹面砂浆脱离，采取纵横方向设置分隔缝，分隔缝水平距离≤6m，垂直距离≤30m2，分隔缝的设置能保证应力有效释放，缝内采用密封材料嵌缝。

（3）自保温砌块墙体长度＞5m，墙顶与梁设置拉结；墙体长度＞8m或层高2倍时，宜设置钢筋混凝土构造柱，柱截面≥240mm×180mm且砌块填充墙顶部宜与主体结构的梁或顶板有可靠的拉结；墙高＞4m，在1/2墙高位置设置沿墙贯通且与主体结构柱、梁连接的且沿墙全长贯通的钢筋混凝土水平系梁。

（4）砌筑断热节能砌块，在墙体转角和纵横墙交接位置，沿墙体纵向每两皮砌块设置26mm末端留有直钩的拉结筋[4]，拉结筋埋入长度自墙体转角和交接计算且＞1.0m。

（5）当门窗洞口宽度≥2.1m时，洞口两侧应加设边柱，洞口过梁宜与边柱整体连接，固定外门窗时，应将锚固件指定位置的砌块里面一侧空腔全部或部分用C20细石混凝土灌实。门窗框、洞口砌体缝隙应使用高效保温材料填塞，并使用防水密封材料、密封胶等嵌缝。

（6）断热节能砌块砌至顶面最后一皮，与上部结构接触位置宜采用微孔水泥保温块填塞，顶部均匀布置三角形木楔压实顶紧后用干硬性水泥砂浆捻实。

（7）自保温砌块与混凝土墙柱等交接处采用后热镀锌电焊网或耐碱网格布加抗裂砂浆进行加强处理，防止墙体产生裂缝。找平层结束后，外墙面层抹灰采用聚合物抹面砂浆压入耐碱玻纤网格布的薄抹灰系统。墙体外侧贴砌节能复合砌块形成复合围护墙体，节能砌块与承重墙采用钢筋网片连接，分别在底层、各层楼层采用钢制托件进行承重处理。采用螺钉塑料膨胀螺栓锚固，塑料螺钉和带圆压盘的塑料膨胀套管应采用原生工程塑料制成，不得使用再生料[5]，与聚合物抹面砂浆配套使用，用于增强聚苯板面薄抹灰防护层抗裂和抗冲击能力。

（8）如果当自保温砌块外墙墙体室内吊挂重量较大的物件时（如热水器、吊柜、洗面盆等），应将锚固件指定位置的砌块内侧空腔全部或部分用C20混凝土灌实。

（9）安装空调外机等设备时，应利用阳台、混凝土搁板等构件，施工完成后严格在外墙墙体上吊挂设备和重物。

（10）自保温砌块外墙体水平方向突出部位如雨篷、出檐等应满足建筑节能要求，还需综合考虑泛水、滴水等设置，避免积水导致干湿交替、局部冻融循环造成损坏。墙体施工时承重墙与砌块同时施工，对于一些结构热桥部位应进行保温构造要求。

4 结语

断热节能复合保温砌块符合国家建筑节能技术要求，能够降低建筑能耗，具有环保、利废、低碳等综合优势，耐久性好，可与建筑物主体同寿命。由于采用外墙内保温形式，提高整体结构的抗风性能。产品块型及尺寸设计合理利用，且无需再做辅助保温，施工工艺简便，易操作，为断热节能砌块的推广应用提供依据。