装配式钢结构建筑中泡沫陶瓷的应用研究

摘 要：随着建筑工业化进程的加快，装配式钢结构建筑凭借其施工速度快、环保节能、抗震性能好等优势，在我国建筑领域得到广泛应用。然而，钢结构建筑在使用过程中存在着保温隔热性能差、防火性能不足、建筑能耗高等问题，这些问题严重制约了装配式钢结构建筑的进一步发展。针对这些技术难题，泡沫陶瓷作为一种新型环保建材，以其优异的保温隔热性能、良好的防火性能和突出的节能特性，为解决装配式钢结构建筑面临的技术瓶颈提供了新的思路。本文通过研究泡沫陶瓷在装配式钢结构建筑中的创新应用，期望能够提升建筑整体性能，推动装配式钢结构建筑向更加安全、节能、环保的方向发展。

关键词：装配式钢结构建筑；泡沫陶瓷；应用

1 前言

泡沫陶瓷是一种新型多孔陶瓷材料，具有质量轻、强度高、保温隔热性能优异等特点，它是以陶瓷粉料为主要原料，通过添加发泡剂，经过成型、干燥和高温烧结等工艺制备而成。其内部形成大量闭孔气孔结构，孔隙率为70%～90%，这种独特的多孔结构赋予了泡沫陶瓷优异的保温隔热性能和防火性能。同时，泡沫陶瓷还具有耐腐蚀、抗老化、无毒无害等特性，是一种绿色环保的建筑材料。近年来，随着建筑工业化的快速发展，这种新型建材在装配式建筑领域展现出巨大的应用潜力，为提升建筑整体性能开辟了新途径。

2泡沫陶瓷在钢结构外围护系统中的应用

2.1泡沫陶瓷复合外墙板的应用

泡沫陶瓷复合外墙板在装配式钢结构建筑的外围护系统中扮演着关键角色。该复合外墙板采用三明治结构设计，由内侧钢板、中间泡沫陶瓷保温层和外侧装饰面板构成一个整体系统。泡沫陶瓷保温层通过特制的结构胶与钢板紧密连接，形成稳定的复合构件。这种复合外墙板的整体厚度通常控制在180 mm～250 mm之间，其中泡沫陶瓷保温层的厚度根据建筑所在地区的气候条件可在60 mm～100 mm的范围内调节。泡沫陶瓷复合外墙板通过预制模数化设计，板块尺寸可根据建筑立面划分进行定制，标准板的宽度一般为600 mm或900 mm，高度可达3000 mm。外墙板与主体钢结构之间采用专用连接件固定，连接件由镀锌钢材制成，通过预埋件与钢结构柱梁可靠连接。板缝处设置弹性密封胶，同时在板缝内侧增设保温防水构造，确保外墙系统的整体性能。泡沫陶瓷复合外墙板的装饰面层可选用多种饰面材料，如氟碳喷涂、陶瓷面砖、金属面板等，这些装饰面层通过工厂化生产与泡沫陶瓷保温层实现一体化复合。外墙板的四周边缘设置企口构造，板块之间采用卡槽式拼接方式，这种构造既保证了安装精度，又提高了连接部位的防水性能[1]。在实际工程应用中，泡沫陶瓷复合外墙板的安装采用由下而上、由左至右的施工顺序；板块之间的横向接缝设置排水坡度，竖向接缝采用企口搭接方式，接缝处还需增设防水透气膜；外墙板与主体结构之间预留50 mm～80 mm的安装施工空间，该空间可用于调节安装误差，并为管线敷设提供通道。

2.2泡沫陶瓷屋面保温系统的应用

泡沫陶瓷屋面保温系统是装配式钢结构建筑中的重要组成部分，该系统由工厂预制的泡沫陶瓷保温板材与防水层复合而成。泡沫陶瓷保温板材的规格尺寸通常为600×900 mm，厚度根据建筑热工要求可选择80 mm～120 mm不等，板材表面经过特殊处理具有较强的粘结性能。屋面系统由下而上依次为钢承板、防锈底漆层、泡沫陶瓷保温层、防水卷材和保护层，各功能层之间通过专用粘结剂实现可靠连接。钢承板采用压型钢板，其上设置防锈底漆，并在板缝处增设密封胶条，确保基层的防腐性能。泡沫陶瓷保温层采用企口搭接方式铺设，搭接宽度不小于50 mm，并在接缝处涂刷专用密封胶，有效防止冷桥产生。

屋面系统的防水层选用改性沥青防水卷材或高分子防水卷材，通过热熔工艺与泡沫陶瓷保温层复合。防水层在女儿墙、天窗等细部构造处均采用加强处理，上翻高度不低于250 mm。屋面排水采用有组织排水方式，结合建筑面积和降雨量设置合理的排水坡度，一般控制在2%～3%之间。泡沫陶瓷保温层在檐口、天沟等易积水部位设置防积水构造，并在排水口周边加强防水处理。屋面系统还设置了分隔缝，缝宽60 mm，间距不大于18 mm，分隔缝内填充防火材料，顶部加盖防水盖板。屋面出入口、设备基座等重点部位采用钢骨架支撑，并在泡沫陶瓷保温层表面增设防踩踏保护层，保护层采用细石混凝土或金属盖板，确保屋面系统在使用过程中的安全性能。

2.3泡沫陶瓷幕墙系统的应用

泡沫陶瓷幕墙系统作为装配式钢结构建筑的新型外围护体系，具有独特的构造设计和应用特点。该系统采用双层幕墙结构，外层为钢化玻璃或铝板，内层为泡沫陶瓷保温板，两层之间形成50 mm～80 mm的通风层。泡沫陶瓷保温板在工厂预制，规格为600×1200 mm，厚度为60 mm～80 mm，板材表面经过防水处理并喷涂耐候涂层。幕墙系统通过铝合金支撑框架与主体钢结构连接，支撑框架由立柱、横梁和连接件组成，连接件采用可调节螺栓实现精确定位。泡沫陶瓷保温板通过专用卡件固定在支撑框架上，卡件为不锈钢材质，具有防腐蚀性能。板材之间采用企口搭接方式，并在接缝处设置橡胶密封条，确保气密性[2]。

幕墙系统的排水设计遵循分级导水原理，在立柱和横梁的交接处设置排水孔，形成完整的排水通道。通风层内的空气流动有助于降低幕墙表面温度，减少冷凝水的产生。系统在转角处、女儿墙处等特殊部位采用定制的异形件，确保构造的连续性。幕墙开启窗采用断桥铝合金窗框，窗框与泡沫陶瓷保温板之间设置保温密封构造。玻璃幕墙采用中空Low-E玻璃，玻璃与框架之间使用结构胶粘结，并设置压条固定。铝板幕墙采用蜂窝铝板，背面设置加强筋，提高板材的抗变形能力。幕墙系统在每层楼板处设置防火封堵带，封堵带采用防火矿棉，并用防火密封胶封严，形成有效的防火分隔。

3泡沫陶瓷在钢结构内部空间中的应用

3.1泡沫陶瓷隔墙板的应用

泡沫陶瓷隔墙板系统在装配式钢结构建筑的室内空间中得到广泛应用，该系统采用轻质高强的泡沫陶瓷板材作为基材，配合专用龙骨架形成完整的隔墙体系。泡沫陶瓷隔墙板的标准规格为600×2400 mm，厚度可选择75 mm或100 mm，板材四周加工成企口构造。隔墙系统的龙骨架采用镀锌型钢，包括顶部导轨、底部导轨和立柱，导轨通过膨胀螺栓与楼板及梁底固定。立柱间距为600 mm，与泡沫陶瓷板材的模数相对应，立柱两侧设置弹性橡胶条，用于减少板材与龙骨之间的刚性接触。泡沫陶瓷板材通过自攻螺钉与龙骨连接，螺钉间距不大于600 mm，并在板材接缝处增设背衬板，确保接缝的稳定性。

隔墙系统在门窗洞口等特殊部位设置加强龙骨，加强龙骨由双层型钢组合而成。门框与隔墙的连接采用预埋件固定，预埋件通过焊接或螺栓与加强龙骨可靠连接。隔墙内部的管线布置通过预留孔洞实现，孔洞位置根据设计要求提前在工厂加工完成。管线安装完成后，孔洞采用防火封堵材料封堵，确保防火性能[3]。隔墙表面可采用多种装饰面层，如硅藻泥、壁纸或乳胶漆等，装饰面层施工前需对板缝进行防开裂处理。板缝处理采用专用嵌缝膏和网格布，形成连续的找平层。隔墙与楼板之间要留设25 mm的变形缝，变形缝内填充防火矿棉，表面采用变形缝盖板遮盖。

3.2泡沫陶瓷吊顶系统的应用

泡沫陶瓷吊顶系统在装配式钢结构建筑的室内空间中实现了轻质防火与保温隔热的功能集成。该系统由泡沫陶瓷吊顶板、龙骨架和吊挂系统组成，其中泡沫陶瓷吊顶板标准规格为600×600 mm或300×600 mm，厚度为20 mm～30 mm，板材表面经过防霉处理并喷涂白色耐候涂层。吊顶系统的龙骨架采用T型铝合金龙骨，包括主龙骨和次龙骨，主龙骨间距1200 mm，次龙骨间距600 mm，形成模数化网格系统。吊挂系统由镀锌钢丝与可调节吊件组合而成，吊件通过膨胀螺栓与楼板固定，吊杆间距不大于1200 mm。泡沫陶瓷吊顶板采用简支方式放置在龙骨上，板材边缘经过特殊处理，确保与龙骨之间的稳定连接。

吊顶系统在空调出风口、灯具等设备开口处设置加强龙骨，加强龙骨采用双层结构，提高局部承载能力。设备开口的尺寸根据设计要求在工厂预制完成，现场安装时只需将设备固定在加强龙骨上。吊顶内的管线设施，如消防喷淋、通风管道等，通过调节吊杆高度确保其安装位置的准确性。吊顶周边与墙面的接缝处采用L型收边条，收边条为铝合金材质，表面喷涂与吊顶板相同的涂层。检修口的设置采用可拆卸式泡沫陶瓷板，检修板四周设置特制的支撑框架，确保检修板与普通吊顶板在外观上保持一致。吊顶系统还在防火分区处设置防火分隔带，分隔带采用防火板材，并与主体结构形成可靠连接。

4泡沫陶瓷在钢结构特殊部位中的应用

4.1泡沫陶瓷楼梯间防火系统的应用

泡沫陶瓷楼梯间防火系统在钢结构建筑中承担着重要的防火分隔功能。该系统采用泡沫陶瓷防火板作为主要材料，板材厚度为100 mm，具有A级防火性能。楼梯间的墙体采用双层泡沫陶瓷板设计，内外两层板材之间设置钢骨架支撑，骨架采用热镀锌型钢，立柱间距600 mm。泡沫陶瓷板通过自攻螺钉与骨架连接，螺钉采用防锈处理，间距不大于400 mm。墙体与主体结构的连接采用L型角钢，角钢通过膨胀螺栓固定在楼板和梁上，连接节点处增设防火封堵构造。楼梯间的防火门框与墙体之间采用防火封堵材料，门框周边的泡沫陶瓷板通过预埋件与钢骨架可靠连接。楼梯间顶棚同样可以采用泡沫陶瓷防火板，板材通过钢骨架悬挂在楼板下方；顶棚与墙体的交接处设置防火封严构造，采用防火矿棉填充，表面用防火密封胶封严。管线穿越处设置防火套管，套管与管线之间的空隙采用防火封堵材料填充。楼梯间的窗户采用防火窗，窗框与泡沫陶瓷墙体之间设置防火封堵带；墙面和顶棚表面采用防火涂料进行处理，涂料厚度不小于2 mm，具有一定的防火时限。针对楼梯间的疏散指示标志和应急照明设备的安装，应提前在泡沫陶瓷板上进行相应位置的开孔，开孔边缘采用防火封堵材料处理，确保防火性能的连续性[4]。

4.2泡沫陶瓷设备机房隔声系统的应用

泡沫陶瓷设备机房隔声系统通过多层复合结构实现了良好的隔声降噪效果。该系统采用双层泡沫陶瓷隔声板构造，内外两层板材厚度均为75 mm，中间设置200 mm的空腔层。隔声板是在工厂预制的，表面具有特殊的吸声构造，由密集排列的微孔组成，微孔直径为0.5 mm～2 mm，孔隙率达到40%。隔声系统的支撑框架采用减振型钢骨架，骨架与主体结构之间设置橡胶减振垫，减振垫的压缩量为5 mm～10 mm。泡沫陶瓷板通过特制的弹性连接件与骨架连接，连接件采用阻尼橡胶材料，能有效阻断结构传声。空腔层内填充超细玻璃棉，密度为48 kg/m3，提高中高频声波的吸收效果。机房的门窗采用双层隔声构造，门为钢制隔声门，四周设置橡胶密封条，门框与墙体之间采用弹性密封胶嵌缝。窗户选用中空隔声玻璃，玻璃之间的空腔充入惰性气体，提高隔声性能。设备基础采用浮筑式减振台座，台座与建筑主体之间设置隔振沟，沟内填充泡沫陶瓷颗粒。管线穿墙处采用柔性套管，套管与管道之间填充阻尼材料，防止振动传递。机房顶棚同样采用双层泡沫陶瓷板设计，顶棚与墙面的连接处设置L型减振连接件，确保整个空间的隔声性能[5]。

5结论

泡沫陶瓷在钢结构建筑中的应用体系已经相当完善，从内部空间的隔墙、吊顶、地面系统，到特殊部位的楼梯间防火系统和设备机房隔声系统，形成了一套完整的技术解决方案。这些应用充分发挥了泡沫陶瓷轻质、防火、保温、隔声等优异性能，为钢结构建筑提供了可靠的功能保障和技术支持。展望未来，泡沫陶瓷材料将在纳米改性、复合增强、智能响应等方向实现技术突破，通过微观结构调控和功能化设计，进一步提升其力学性能和耐久性。

参考文献

[1]黄炳炎.泡沫陶瓷保温板在外墙中的应用技术[J].佛山陶瓷，2024，34（7）：30-32.

[2]宋婧蕾.建筑施工中无机泡沫陶瓷外墙保温技术研究[J].佛山陶瓷，2024，34（6）：15-16+36.

[3]陈新亮.泡沫陶瓷板在工程中的应用[J].建材技术与应用，2021（3）：32-34.

[4]于泽.装配式钢结构中防火板温度场模拟及泡沫陶瓷的应用探究[D].太原理工大学，2020.

[5]李圆圆.泡沫陶瓷外墙板的试验研究与标准化设计[D].太原理工大学，2020.