王 勇(上海建工集团股份有限公司,上海 200080)
随着国家“双碳”目标的提出,建筑业对节能减排的关注也逐年增加。根据《2022年中国建筑能耗与碳排放研究报告》,2020年全国建筑全过程碳排放总量为50.8亿tCO2,占全国总碳排放的比重为50.9%。预计我国未来10年的建筑运行能耗将持续走高,完成2030年“碳达峰”目标具有紧迫性和艰巨性。随着GB/T 51350—2019《近零能耗建筑技术标准》、T/CSUS 15—2021《超低能耗建筑评价标准》、GB 55015—2021《建筑节能与可再生能源利用通用规范》等系列标准的出现,新型节能材料也变成了建筑业节能减排的新焦点。
SW硅墨烯免拆模保温板作为新型外墙外保温材料,在上海市节能项目外保温材料中占据着一席之地。SW硅墨烯免拆模保温板是以工厂生产的硅墨烯板作为建筑的外墙保温板,建造过程中将其作为主体结构剪力墙外模板使用,永久性免拆,形成保温与结构一体化[1]。SW硅墨烯免拆模保温板的使用不仅节省木模板材料和免去人工拆除环节,同时还提高了保温层的保温效果,且能减少开裂、预防渗水问题。SW硅墨烯免拆模保温板作为A2级不燃防火材料,避免了传统外墙保温板的火灾隐患,同时为房屋使用者节省了外墙内保温所占室内空间。SW硅墨烯免拆模保温板虽然作为新型材料在实际施工过程中存在较多缺点,但由于其独特优点仍不乏使用者,并且使用者在使用过程中不断进行改善、研发使其施工更便捷的专用辅助件。
本项目位于上海市浦东新区临港新片区,用地面积约为43 000 m2,总建筑面积约为148 000 m2。本项目包括租赁住宅2栋,皆为18层高层;商品住宅4栋,分别为16层、18层、20层高层;保障房1栋,为20层高层;征收安置房7栋,分别为5层、11层、19层、20层;其他为配套用房、地下车库、围墙等。高层和多层住宅结构形式采用装配整体式剪力墙结构。楼板采用叠合板,由于建筑使用空间要求,部分位置采用异形板,包含的预制构件有部分凸窗、阳台、外墙、内外剪力墙、楼梯斜板、叠合楼板。
本项目1#楼~14#楼的1层、2层外墙采用SW硅墨烯免拆模保温板外墙外保温系统施工做法,从外往里的材料依次为涂料饰面层、封底涂料、满刮2 cm厚柔性耐水腻子找平、抹面胶浆(内压耐碱涂覆中碱网布)、硅墨烯保温板和专用连接件、混凝土墙面。
SW硅墨烯免拆模保温板是由上海圣奎塑业有限公司以石墨、聚苯乙烯颗粒为骨料,与无机浆料结合研制而成的具有A2级阻燃效果的新型保温材料。硅墨烯免拆模保温板的优点是使用方便、耐腐蚀性强。因为其表面能与各种塑料薄膜发生化学反应生成致密型聚合物膜,从而使其具有良好的抗冲击强度和水化硬化特性[2]。
SW硅墨烯免拆模保温系统由SW硅墨烯免拆模保温板、专用连接锚固件、抹面胶浆、耐碱涂覆网格布、涂料饰面的外墙耐水柔性腻子及涂料、面砖饰面时的柔性面砖胶粘剂和柔性面砖填缝剂组成。
外墙外保温使用的传统材料一般是EPS、XPS板等,虽然其保温性能强,但最为严重的缺点是材料的易燃属性导致火灾隐患较大,典型火灾案例是2010年上海市胶州路大楼火灾、2022年长沙市电信大楼火灾。传统的保温板施工方法外墙面原先也采用硅墨烯保温板进行外保温,常规做法是先浇筑混凝土墙体,当达到一定强度后,拆除模板并在其外表面粘贴硅墨烯保温板,这种施工方法是传统外墙外保温板的粘贴方式。
相较于传统的保温板施工方法,SW硅墨烯免拆模保温体系是新材料、新工艺,在已完成施工项目中采用的并不多,现场的施工过程中难免会碰到一些意想不到的问题。SW硅墨烯免拆模保温板作为永久保温层同时也在施工过程中兼做模板,对其在施工过程中的平整度、拼接缝的大小都需要严格的质量把关。质量监督部门在SW硅墨烯免拆模保温板的施工还没有专门的工艺步骤、质量标准的情况下,不管对实际操作的模板工还是对计划施工安排的管理人员来说,如何将新材料、新工艺在工程中实现是全新的挑战。
本项目由于各单体楼栋的外立面造型各异,不规则造型较多存在大量的阳角、阴角及门窗洞口。这些外立面造型会导致SW硅墨烯免拆模保温板很难大面积使用整板,需经过较长时间的排版尽可能减少材料的裁剪损耗,但在施工过程中也不可避免会产生较其他项目更高的损耗率。此外,不规则造型也会增加大量拼接缝,拼缝处的增多会增加浇筑混凝土过程中漏浆的可能性。
首先,立面图中需要根据工厂生产的硅墨烯保温板常规尺寸1.2 m×2.4 m或1.2 m×3.0 m2种规格进行材料的排版,结合建筑外立面施工图中的墙体大面、阳角、阴角及门窗洞口的位置,绘制从细部节点出发至大面的排版图。由于拼缝越多浇筑混凝土时漏浆的可能性越大,同时材料的损耗也会增加,因此在计划时尽可能使用常规尺寸整板拼接,以此减少拼缝数量。为避免在浇筑混凝土时因板材过小产生质量问题,最小的拼接板块宽度≥200 mm。本项目由于楼栋的外立面不规则造型较多,SW硅墨烯免拆模保温板损耗率预计会达到12%~14%。考虑到施工计划安排,现场材料翻样负责人应提前30 d与供货厂商确认每一批次的保温模板尺寸与数量,按计划批次生产、发货。
SW硅墨烯免拆模保温板在运输过程中应注意防潮、防水,避免沾水;吊运过程中应使用柔性材料接触保温板,避免一点或一线上受力导致保温板的破损;堆放时应采用架空堆放,避免积水沾湿并且堆放高度应不高于2.4 m。
SW硅墨烯免拆模保温板运到现场后应由材料翻样负责人进行逐一核对,应从细部节点部位向大面再进行现场翻样,确认保温板尺寸满足实际施工。若有需要可以现场切割保温板。
在SW硅墨烯免拆模保温板正式施工前,应针对局部细部节点挑选个别施工难点部位先行施工作为样板,就此样板进行现场拉拔试验并获得是否满足规范与设计要求的结论。在取得设计、监理、建设单位认可后,方可大面积实施。该样板可作为SW硅墨烯免拆模保温板安装实际范例向现场施工人员做施工交底,随后开始大面积施工。
SW硅墨烯免拆模保温板作为新型材料,暂无成熟的施工工艺。根据已知的施工方式,其实施顺序分为2种,分别是先立外侧免拆模保温板后立内侧模板和先立内侧模板后立外侧SW硅墨烯免拆模保温板。本项目由于有先行的SW硅墨烯免拆模保温板示范样板区,故在样板区实施的过程中,项目部就有预见性地在样板区进行了不同施工方式的实验,以此实验来考察实施质量及施工耗时,依靠数据在正式大面施工前做出正确的决定。
当采用新顺序制模时,先立外侧免拆模保温板,内侧没有封板的情况下,可以通过未封模一侧连接锚固件与主钢筋的绑扎连接及加固,最大程度保障免拆模板浇筑后的平整度与垂直度,免除或减轻保温模板表面的找平作业量[3]。相较传统模板做法,这种方式多一道工序,模板工需要多做一步绑扎连接工作。
当按照常规的模板做法先立内侧模板时,模板工能更熟练更高效地完成制模任务,但缺点则是浇筑完成混凝土后的外侧保温板相较新顺序做法略粗糙,需要花费额外人工与水泥砂浆材料对局部不平整处进行找平,同时也会拖延后续抹面和网布粘贴的工序。
最终,考虑到施工质量的因素,本项目按先立外侧SW硅墨烯免拆模保温板后立内侧模板进行大面施工。保证免拆模保温板的施工质量,其关键在于对模板工施工工艺的交底和施工过程中的监督、质量验收工作。
按照规范与设计要求,将墙体钢筋绑扎完毕、预埋套管放置并验收合格后,采用先立外侧SW硅墨烯免拆模保温板并增加专用锚栓。在保温板边缘、拼接处及阳角、阴角搭接处,锚栓的距离略>50 mm,相邻锚栓的间距≤600 mm。连接处理之后,需要确保质量指标与JG/T 366—2012《外墙保温用锚栓》中的各项要求及标准保持一致,并选用专用的锚栓完成施工[4]。
窗洞、门洞的节点中,免拆模保温板也可以作为侧模或底模板使用。阳台板或楼板的施工中,其可作为底模板使用。当遇到外墙变形缝节点部位时,变形缝中填充岩棉,用两端带有固定螺栓的铝合金板连接并固定2块断开的免拆模保温板,并在接缝处设置1.2 mm厚热塑性三元乙丙橡胶卷材止水带。为避免模板工施工质量差影响保温板平整度,施工过程中应派质量管理人员旁站或巡视。在另一侧内模封模前,还要派质量检查专人对外侧保温板的固定件安装进行隐蔽验收。
当铺设好外侧免拆模保温板后,在墙体钢筋一侧放置控制保护层的水泥垫块。随后采用200 mm长两侧各带约50 mm弯折边的“U”型钢筋固定搭扣以≤500 mm的间距进行固定,像订书钉一样将SW硅墨烯免拆模保温板的拼缝处加以固定,检查保温板之间的缝隙≤2 mm。为避免浇筑混凝土过程中的漏浆导致质量问题,拼缝>2 mm处应采用发泡进行填缝。
外侧保温板安装、固定完毕后,开始内侧模板的安装。最后安装两侧模板上的主楞、次楞和对拉螺杆,使其组成一个稳定、可靠的固定体系,将两侧模板牢牢拉结在一起。
浇筑前适当湿润模板内侧,混凝土浇筑严格遵守浇筑规范与执行施工方案。施工中,要求混凝土的浇筑不得超出1 m,且在施工中必须针对混凝土完成振捣检测,确保混凝土的振捣效果足够密实、均匀[5],同时,质量管理负责人需跟踪关注振捣部位的保温板平整度及漏浆情况。在做到振捣密实的前提下,避免振捣棒碰到SW硅墨烯免拆模保温板,影响施工质量和保温板的平整度。若在振捣过程中误碰保温板或由于其他情况导致保温板拼缝出现漏浆情况,模板工应在第一时间做出补救措施,避免产生进一步的爆模、模板较大位移等质量事故及情况恶化后的更多材料浪费。
当混凝土外墙达到养护时间后,依照顺序先拆除两侧模板上的对拉螺杆、次楞和主楞。钢筋固定搭扣可以随后取下,作为周转材料用于后续SW硅墨烯免拆模保温板的固定使用。对于SW硅墨烯免拆模保温板的拼缝、凹凸不平处、阳角、阴角处进行找平工作,并在拼缝处粘贴耐碱玻纤网布,以增加拉结强度,防止表面开裂。
内模拆除后,注意对成品实施保护措施,避免破损后的二次修补。
SW硅墨烯免拆模保温板的使用仍存在很多问题待进一步优化。例如,该保温板目前只有上海圣奎塑业有限公司一家企业生产,供不应求,使用该材料需较早规划。施工所需的锚固件也是SW硅墨烯免拆模保温板专用,特定材料较多会影响新型材料的采用率。新建项目不规则构造居多,在只有2种规格整板的情况下,材料裁剪导致的损耗率增大尤为严重。新材料的使用对于管理人员的现场翻样精准度以及施工人员的技术、责任心都是一个较大的考验。经过实践,尽管做到了专人旁站、监督与验收,但在混凝土浇筑完成后的质量检查中,仍发现较多处漏浆、平整度的问题。现行的标准与规范对SW硅墨烯免拆模保温板还未有专项指导和验收标准,使得监理单位在评判施工单位的施工质量时无法准确衡量其好坏。以上这些问题成为新型材料发展道路上的阻碍。
在实现“双碳”目标的大背景下,各类绿色节能的标准规范陆续发布,预示着节能减排是大势所趋。政策明确了建筑的绿色节能转型道路,而探索节能减排的新型建筑材料也成了关键之一。SW硅墨烯免拆模保温板作为现行的新型材料,其优势在于性能既满足保温又满足防火,不过,其在施工工艺方面还有较长的路要走。希望本项目的实践经验能为推动节能材料的发展出一份力。后续采用SW硅墨烯免拆模保温板的设计单位和施工单位能在此基础上,将新型节能材料的施工质量和工艺进一步完善。