装配式轻质混凝土复合保温外墙板系统构造技术探讨

谢红波 许红升 夏勇

（1 广东省建筑材料研究院有限公司；2 山东省建筑科学研究院有限公司）

装配式建筑是提前在工厂内完成部分或全部建筑构配件的生产，然后通过运输方式将其运输至现场，利用机械设备进行吊装并采用合适的拼装技术拼装成具有相应功能的建筑物[1]。相较于传统现浇建筑施工方式，装配式建筑具有施工便捷、效率高、环境破坏小、能源消耗少、碳排放量低等优点[2]。随着科学技术的发展以及各级政府的大力推动，近些年来装配式建筑在我国得到快速发展，国务院在2016 年2 月发布《关于进一步加强城市规划建设管理工作的若干意见》，提出力争用10 年左右的时间，使装配式建筑占新建建筑的比例达到30%[3]。

提升建筑外墙板的保温性能有利于降低建筑能耗，是可持续性发展的重要体现，为此，有大量研究人员对保温墙板展开了丰富的研究[4-9]。有研究人员提出一种墙板内外叶为内置钢筋网片轻骨料混凝土、保温层为聚苯颗粒混凝土的保温外墙板，该墙板的内外叶及芯层材料有助于实现墙板一体化生产，保温材料作为芯层设在墙板内外叶之间，减少保温层受环境因素的影响，降低热量损失[7]；也有学者提出一种新型保温与结构一体化的加气混凝土复合保温墙板系统及其施工方法[8,9]。研发性能良好的保温外墙板虽能提升建筑的保温性能，但对保温外墙板系统进行科学、合理的设计亦能进一步提升建筑的保温性能，鉴于此，本文在阅读文献的基础上，对装配式轻质混凝土复合保温板系统的构造技术展开探索。

1 复合保温外墙板系统的构成及性能指标

1.1复合保温外墙板系统的构成

装配式轻质混凝土复合保温外墙板（简称VPR 板）与建筑主体结构的连接节点、板缝处理构造、防水层及外饰面材料等组成的外墙围护系统称为装配式轻质混凝土复合保温外墙板系统，简称为VPR 板系统。图1 显示了VPR 板系统的基本构造形式，VPR 板系统由内到外依次为抹灰层、VPR 板、防水界面层、找平层、抹面层、防水界面层和饰面层。

图1 VPR板系统基本构造示意图

VPR 板即装配式轻质混凝土复合保温外墙板，是在轻质混凝土内配制FRPC 增强筋网笼，采用特殊的中空法夹层制成的带有加强肋和中空构造的轻质混凝土条板，在中空构造中灌注双组份发泡聚氨酯。防水界面层可采用由水泥基材料制成的防水涂层或防水界面砂浆。找平层采用可分散胶粉、无机胶凝材料、外加剂等制成的胶粉料与玻化微珠或聚苯颗粒搅拌而成的保温浆料，并涂抹在VPR板外侧，厚度大于20mm。抹面层是在复合保温浆料外侧抹3～5mm 厚的抹面胶浆并压入玻纤网布。饰面层为VPR 板系统的外装饰构造层，起装饰与保护作用，优先选用涂料、饰面砂浆等轻质材料。

1.2复合保温外墙板系统的性能要求

采用VPR 板系统作为建筑的外围护结构时，VPR 板系统的热工性能须满足国家现行的相关标准规定，根据建筑物的使用功能和环境条件，VPR 板系统的隔声性能须满足《民用建筑隔声设计规范》GB 50118-2010[10]和《民用建筑工程室内环境污染控制标准》GB 50325-2020[11]的要求；防火性能应达到《建筑设计防火规范》GB 50016-2014(2018 版)[12]中非承重外墙的相关要求，防水性能则应满足《建筑与市政工程防水通用规范》GB 55030-2022 中有关规定[13]。表1 罗列了VPR 板系统在耐候性、抗冲击性、抗风压性能、水密性能、气密性能方面的具体要求。

表1 VPR板系统的性能指标

2 复合保温外墙板系统的设计要点

2.1基本规定

由于VPR 板系统的特殊构造形式，在进行设计时应满足下列基本规定：①建筑前期设计时，采用BIM 技术能够对VPR 板系统实现全过程一体化协同设计、生产、运输、施工安装及运营维护，提前发现潜在问题，有助于提高施工效率，同时，VPR 板及其他构配件尺寸达到标准化、模数化的目标。②系统设计时，VPR 板系统可采用建筑外围护系统设计思路进行设计，运用建筑、结构、设备管线、内装的装配化集成技术和管线分离技术。③建筑设计时，采用VPR 板系统的建筑平面应该简洁、规整且立面无突变，VPR 板竖向布置，建筑变形缝做盖缝处置，标注预留的孔洞、管线槽口、门窗洞口、设备固定点以及后锚固的位置，并且管线不得嵌入外墙板墙体内。④构造设计时，VPR 板系统中外墙板及连接节点的结构分析、承载力计算、变形验算和构造要求应满足相关规范要求。VPR 板系统门窗洞口与门窗交接处、穿墙管线、变形缝、外楼梯根部及水平装饰线脚、防排水等位置进行密封和防水构造设计。⑤抗震设计时，VPR 板系统应达到“小震不坏、中震可修、大震不脱落”的基本要求。

2.2节能设计要点

由于VPR板系统由多个构造层组成，因此，VPR板系统的热阻值应按照各个构造层的厚度计算得出，不同构造层材料导热系数的修正系数如表2所示，其中，VPR板的热阻系数应取实测值且不得小于1.15。

表2 构造层材料的修正系数

在施工构造过程中，通过相关构造措施如控制VPR板与主体结构之间的缝隙来阻断VPR 板与建筑主体结构连接处的热桥，减少建筑物内部热量损失，从而提升建筑物的保温性能，但缝隙须小于35mm 且采用岩棉填塞并做密封、防护处理。当VPR 板采用嵌挂结合的方式进行安装时，需要采用一体化防火保温模板对梁、柱等热桥部位进行保温处理，减弱热量的传递。此外，利用发泡聚氨酯灌注填充VPR 板与VPR 板、门窗框之间的缝隙并用密封胶进行嵌缝，以提高建筑的保温性能，实现建筑节能的目标。

2.3 VPR板的设计要点

VPR板作为VPR板系统的一个主要构件，VPR板的结构设计、构造设计对VPR 板系统的性能至关重要。进行VPR 板系统结构设计时，VPR 板与主体结构可采用下托上挂或嵌挂式的连接方式，且VPR 板系统的支承构件应具有足够的承载力和刚度以满足连接节点的固定要求。VPR 板系统承载能力极限状态计算包括风荷载、抗震以及VPR 板吊装的承载力验算，以及VPR 板构件、VPR 板与主体结构连接节点的承载力计算；VPR 板系统正常使用极限状态计算包括VPR 板面外变形验算、VPR 板与主体结构连接节点的变形能力验算，以保证VPR 板满足使用要求。同时，VPR 板配筋、刚度的计算应参考《混凝土结构设计规范》GB 50010-2010(2015 年版)[14]中相关条文、公式。

进行VPR板构造设计时，板中FRPC筋笼的基本构造要求如表3所示，除此之外，VPR板的构造要求还应满足下列要求：①VPR 板结构设计时若仅考虑配筋板的作用，则VPR 板的长厚比须小于30；②VPR 板内页板、外页板的厚度需大于100mm，端肋、板侧肋宽度分别大于100mm 和50mm；③VPR 板中空构造中PU 保温层厚度在60～110mm 之间；④VPR 板内页板与外页板之间应均匀设置加强肋，板长度方向相邻加强肋之间的间距应小于500mm、直径为80～100mm，加强肋中拉结筋的两端应与两端网片可靠连接，拉结筋直径大于5mm。

表3 VPR板中FRPC筋笼的基本构造要求（mm）

2.4构造要求

VPR 板系统设计时需要满足构造要求，禁止直接在VPR 板外侧墙面上吊挂设备或重物，可利用机械锚栓、胶粘型锚栓或尼龙锚栓在VPR 板内侧墙面悬挂空调、热水器、吊柜等重物。这是因为VBR 板的承载能力相对较小，直接吊挂设备或重物将对VPR 板系统的安全性产生不利影响。因此，VPR 板与部品及附属构件、配件连接时，重型部品如金属遮阳板、空调板、防盗网等应与主体结构可靠连接，轻型部品如窗帘盒、挂镜线、管线槽等可采用预埋件进行固定连接，穿过夹心保温层的预埋件应对其进行防腐处理，且穿墙孔应进行防火、保温处理。

由于VPR 板系统中VPR 板先进行拼装，然后连接在建筑主体结构中，因此，VPR板与VPR板以及建筑主体结构交接处的处理方式对VPR 板系统的性能具有重要影响。VPR 板系统的构造要求VPR 板与VPR 板的连接处可采用专用粘结砂浆通过挤浆法胶结或采用高性能聚氨酯发泡胶连接，而VPR 板与建筑主体结构之间的缝隙须小于35mm，并用岩棉板或发泡聚氨酯填充缝隙，再用抹面胶浆封堵。此外，VPR 板与VPR 板以及建筑主体结构交接处需利用抹面胶浆压入玻纤网布进行抗裂处理，然后在其表面涂抹水泥基防水涂料或水泥基防水界面砂浆以达到防水的目的。

除此之外，仍需注意VPR 板通过嵌挂结合方式安装时，嵌入深度须大于2/3 板厚；采用保温一体化模板系统处理梁、柱等热桥部位时，模板、保温板外侧面应与VPR 板保持平齐；安装窗户时窗框外表面应在外墙板2/3 厚度处平齐安装，通过连接件与VPR 板、加强钢板（或角钢）连接，外窗台应设置披水板。

3 结论

VPR 板系统作为一种新型建筑保温构件构造方式，本文从VPR 板系统的基本构造组成、性能指标、设计要点等方面展开了阐述，主要得到如下结论：

⑴VPR 板系统的基本构造包括抹灰层、VPR 板、防水界面层、找平层、抹面层、防水界面层和饰面层，VPR 板系统的性能指标应满足现行相关标准、规范的要求。

⑵当建筑采用VPR 板系统时需要从基本规定、节能设计、VPR 板设计以及构造要求等多方面考虑VPR 板系统的设计工作，同时需要注意VPR 板与VPR 板及建筑主体结构之间的连接方式以及建筑梁、柱构件的保温处理方式，避免发生热桥现象。