中建二局第三建筑工程有限公司北京100070
1引言
1.1问题的提出
我国北方采暖地区的节能建筑,绝大部分采用粘贴聚苯板等外墙保温技术。外墙外保温技术理论使用年限仅为25年,而一般建筑设计使用年限为50-70年,有的因材料、施工质量问题,造成外保温工程维修、更换的时间比预期大大提前。
外墙保温施工采用保温与结构一体化技术是实现建筑保温功能与墙体维护功能于一体,具有较长的耐久性且满足消防防火要求。{1}节能与结构一体化主要是指建筑外墙节能措施在满足当地现行建筑节能要求的前提下,以节能措施与主体结构使用年限、耐火极限相匹配为目标,以构造的传热系数、耐久性、耐候性、燃烧等级、耐火极限、综合经济评价等指标为依据,复合当地热工分区特点、原材料及部品供应,并与结构同步设计、同步施工的相关技术。{2}
笔者2016年2月至今在河北省廊坊市悦居时代小区项目担任技术员职务,工程开工前参与考察了很多保温与结构一体化技术厂家、在施项目和已完工项目,公司和项目先选定CL建筑体系作为本工程的外保温系统,又变更为OKS复合保温模板系统作为本工程的外保温系统。笔者在工作期间发现虽然现有的保温与结构一体化厂家所研发的技术已能满足建筑保温与结构同寿命,但是依然存在着提升空间。笔者欲选取CL建筑体系技术与OKS复合保温模板系统技术进行对比研究,分别找出两种技术的优势与不足,并结合自己的工作实践,为后续保温与结构一体化技术的研究提出建议,以期为加快保温与结构一体化技术的研究和发展贡献自己的微薄之力。
1.2研究对象
CL建筑体系是一种复合剪力墙结构体系,其核心构件是一种在工厂内定制生产的钢筋立体焊接网架保温夹芯板(简称“CL网架板”);通过在施工现场将保温板两侧浇筑混凝土后,形成的集受力、保温于一体的现浇钢筋混凝土复合剪力墙,简称“CL复合剪力墙”。该种复合剪力墙主要用于建筑物的外墙,不采暖楼(电)梯间墙、分户墙等有保温、隔声要求部位的墙体。{3}CL复合剪力墙与其他室内普通剪力墙及现浇楼板(屋盖)共同构成建筑物的主体结构。
OKS复合保温模板系统是由OKS温钢模板作为外模板,温钢模板为组合永久性外模板,内侧浇注混凝土,外侧做砂浆抹面层及饰面层。使用专用连接件将OKS温钢模板与墙体内钢筋绑扎在一起,外侧采用OKS温钢模板配套模架、墙体内侧模板采用覆膜胶合板或铝合金模板,通过穿墙螺栓使内、外模板牢固连接在一起,进行浇筑墙体混凝土,浇筑完成达到养护时间后只拆除外墙模架,OKS保温模板外侧以专用抹面砂浆找平,形成外保温系统。属于现浇钢筋混凝土复合保温结构体系。
CL建筑体系技术与OKS复合保温模板系统技术均属于河北省住房和城乡建设厅品准成为的河北省工程建设工程标准设计。笔者把它们作为研究对象,原因有以下三种:
首先因为两种保温与结构一体化技术在河北省使用率高,也是笔者在实际施工中使用过和较深入研究过的保温与结构一体化技术。
其次两种保温与结构一体化技术有相同也有不同的地方,方便比较的同时又能很好的看到对方的缺点和优点。
第三因为笔者前期参与考察过各个保温与结构一体化厂家与项目,个人认为使用这两种保温与结构一体化技术进行比较更具有针对性,能更好的为后续保温与结构一体化技术的研究提出建议。
1.3研究方法
1.3.1.文献查阅法
笔者通过查阅书籍、互联网等渠道大量搜集并阅读与CL建筑体系技术与OKS复合保温模板系统技术相关的文献和书籍,其中包括国家标准、行业标准、地方标准、企业标准等理论,为分析两种保温与结构一体化技术提供理论依据;还搜集并查阅了外墙保温发展的历史及现状,为保温与结构一体化的对比分析提供了现实依据。
1.3.2比较归纳法
笔者对两种保温与结构一体化技术的的整体设计(材质、构造、性能指标)和施工应用(施工准备、工艺流程、施工方法、外墙做法)进行比较分析,然后分别找出两种保温与结构一体化技术的优点与缺点,最后在此基础上又对两种保温与结构一体化各自的优点与缺点进行归纳和总结,以便为后来研究外墙保温与结构一体化提供一定的借鉴。
2两种保温与结构一体化技术整体设计比较分析
2.1材质
OKS复合保温板系统由OKS复合保温板和OKS模架组成,核心是OKS复合保温板。根据芯材的不同可分为OKS温钢模板(A型)、OKS温钢模板(B型)、OKS温钢模板(AB型),本次与CL复合剪力墙进行对比研究的是AB型。AB型OKS复合保温板芯材是将A级竖丝岩棉板和B级OKS聚能板通过专用粘结剂粘结,岩棉板外侧复合轻质保温砂浆而形成的复合保温板。该产品独特的复合结构符合《建筑设计防火规范》GB50016-2014第6.7.3和6.7.7条款规定,建筑外墙无需设置防火隔离带和耐火完整性不低于0.5小时的门窗。{4}
CL建筑体系是一种复合剪力墙结构体系,CL复合剪力墙核心是CL网架板。CL网架板是由两层或两层以上起受力或构造作用的钢筋焊接网,中间夹以保温板,用三维空间斜插钢筋(简称“腹筋”)焊接形成的板式钢筋焊接网架。其钢筋的直径、间距、组合规格根据设计承载要求及工厂化生产模数确定。保温板的材质及厚度则根据当地节能标准选用。
2.2性能指标
由上表可知OKS复合保温板芯材表现密度远大于CL复合剪力墙芯材表现密度,也就是说OKS复合保温板芯材重量远大于CL复合剪力墙芯材。一块600×3000mm标准OKS复合保温板的重量大约为50Kg,而一块600×3000mmCL复合剪力墙芯材(EPS板加三维斜插腹筋)大约为20Kg。
由上表可知OKS复合保温板芯材聚能挤塑板导热系数≤0.24(m.k),远远低于CL复合剪力墙芯材EPS板,具有高热阻特性,是一种高效节能保温产品。
由上表可知OKS复合保温板芯材OKS聚能挤塑板燃烧性能等级是B1级为难燃性,岩棉板燃烧性能是A级为不然性。CL复合剪力墙芯材EPS板燃烧性能等级是B2级为可然性。
3两种保温与结构一体化技术施工应用比较分析
(以悦居时代小区项目同一楼座两种外墙设计为例)
3.1外墙保温设计
3.1.1.OKS复合保温板系统外墙保温设计
本工程南北立面采用75mmAB型复合保温板,其构造为外侧10mm厚聚合物砂浆内嵌双层耐碱网布+25mm厚岩棉带(纤维垂直板面方向)+5mm厚聚合物粘结砂浆+30mm厚OKS聚能(改性)挤塑板+5mm厚聚合物砂浆内嵌单层耐碱网布组成。山墙采用90mmAB型复合保温板,其构造为外侧10mm厚聚合物砂浆内嵌双层耐碱网布+25mm厚岩棉带(纤维垂直板面方向)+5mm厚聚合物粘结砂浆+45mm厚OKS聚能(改性)挤塑板+5mm厚聚合物砂浆内嵌单层耐碱网布组成。
3.1.2.CL建筑体系外墙保温设计
本工程南北立面采用70mm厚聚苯板(EPS板),其构造为外侧50厚混凝土保护层,内侧200mm厚混凝土剪力墙。山墙采用100mm厚聚苯板(EPS板),其构造为外侧50mm厚混凝土保护层,内侧200mm厚混凝土剪力墙。外墙窗下墙采用220(250)mm厚聚苯板(EPS板),其构造为外侧50mm厚混凝土保护层,内侧50mm厚混凝土保护层。
非山墙200mm钢筋混凝土+75mmAB型OKS复合保温板传热系数(K)【W/(m².K)】为0.45。
非山墙200mm钢筋混凝土+70mm厚聚苯板(EPS板)+50厚钢筋混凝土传热系数(K)【W/(m².K)】为0.58。
3.2物资准备
由上表可以看出CL建筑体系施工准备与OKS复合保温板系统施工准备相比,物资准备相差较大。
OKS复合保温板系统施工核心为温钢模架和OKS复合保温板。OKS复合保温板为600×3000mm标准尺寸板材,大面积施工前需按照图纸进行排板,现场根据排版图进行裁割。OKS复合保温板厂家承诺按照他们的排板图施工,损耗在5%以下,但是在实际施工中飘窗、空调板等悬挑构件、异形构件位置损耗严重,再加上实际施工比理论数值损耗更大,完工后实际损耗在10%左右。
CL建筑体系CL网架板,施工前应根据图纸进行提料,由工厂定制生产后运至施工现场储存待用。如图纸存在问题或提料错误,CL网架板在施工现场不能进行更改,只能重新定制加工耽误工期;另外现在的工程项目普遍材料堆放场地狭小,必须要合理安排进度计划。因此,使用CL建筑体系对施工技术人员的审图能力有很高的要求,但是CL网架板施工完全定型化工厂加工,损耗率低。
3.3工艺流程
由上表可以看出CL建筑体系工艺流程与OKS复合保温板系统工艺流程相比需预留竖向搭接钢筋,另外CL建筑体系外墙为同时浇筑两侧自密实混凝土,操作难度较高。
3.4施工方法
OKS复合保温系统与CL建筑体系相比,OKS复合保温板可以替代外墙外侧模板,合模浇筑混凝土后,拆除专用OKS模架后,OKS复合保温板与主体现浇为一体。省去了传统粘贴式保温体系在主体完成后才可进行的保温施工过程;既节省了保温施工的人工费、机械费以及外侧模板的制作(或租赁费),又节省了模板支护时涂布脱模剂和浇筑完毕后外墙模板的材料费与人工费,更为重要的是可节约工期。
4两种保温与结构一体化技术对比总结
4.1CL建筑体系优点及缺点
4.1.1.优点
①CL网架板本身轻盈,易于现场操作安装。
②CL网架板施工完全定型化工厂加工,损耗率低
③CL建筑体系成型质量好,实测实量成绩高,增质增效效果显著。
④建筑墙体保温措施与主体结构使用年限相匹配。
4.1.2.缺点
①混凝土浇筑施工过程难度较大,外墙需采用自密实混凝土,成本增加。
②外墙5公分浇筑自密实混凝土位置,容易形成气体空腔,二次修补工作较多,且修补完成整体外观观感质量差
③防火隐患大,CL网架板芯材EPS板燃烧等级是B2级为可燃性。
4.2OKS复合保温系统优点及缺点
4.2.1.优点
①与结构一体施工避免开裂、脱落等安全隐患;节约建筑成本、性价比高;工厂制作、质量稳定;大大提高施工质量、绿色环保等众多优点。
②可以兼做外墙模板,节省外墙模板,达到绿色施工要求。
③OKS复合保温板芯材OKS聚能挤塑板燃烧性能等级是B1级为难燃性,岩棉板燃烧性能是A级为不然性
④建筑墙体保温措施与主体结构使用年限相匹配。
4.2.2.缺点
①外立面零星构件(外挑空调板、挑梁、返檐、飘窗板)等位置,每一层都需要重新切割,不如常规模板周转次数大,安装方便,且位置控制好。此类保温板容易造成位置不正和造成混凝土夹渣问题。
②自重较大,不易于操作。
③损耗率高。
5对保温与结构一体化技术研发的建议
通过两种保温与结构一体化技术的比较分析和施工实践,笔者欲对保温与结构一体化技术的后续研发提出几点建议:
①加强新型墙体保温材料的研发力度,优先研发具有轻质、高强度、燃烧性能高、施工效率高等优点的绿色节能新材料。
②施工完全定型化工厂加工,降低损耗率。
③研发其他特性,如兼做外墙模板、降低成本等。
结论
随着对节能能源与保护环境要求的不断提高,建筑维护结构的保温技术也在日益加强,尤其是外墙保温与结构一体化技术得到了长足的发展,并日趋成为我国一项重要的建筑节能技术。通过技术进步、合理利用、科学管理和经济结构合理化等途径的综合运用,新型保温材料的推广应用,相信,不久的将来,在大家的共同努力下,建筑节能事业必将欣欣向荣、前景灿烂。
参考文献
[1]河北省住房和城乡建设厅在《关于推行建筑保温与结构一体化技术的通知》(冀建科【2014】3号)
[2]现浇钢筋焊接网架复合混凝土剪力墙(CL建筑体系)技术及应用/毕既华编著。-北京:中国建筑工业出版社,2014.7。
[3]河北省工程建设标准《CL建筑体系技术规程》(DB13J/T196-2015)。
[4]河北省工程建设标准设计《OKS复合保温模板系统建筑构造(OKS温钢模板系统)》(统一编号:DBJT02-107-2016,图集号:J16J155)