建筑節能與結構一體化技術(shù)分析論文

　　一、研發(fā)背景

　　本文淺析的“改性巖棉板永久性、自固定現澆混凝土保溫外模板術(shù)”，已獲得國家專(zhuān)利（名稱(chēng)為：一種現澆混凝土改性復合巖棉保溫外模板，專(zhuān)利號：ZL201620010463.0）授權。目前全國正在全面深化改革，大力推進(jìn)十三五各項計劃，按照創(chuàng )新、協(xié)調、綠色、開(kāi)放、共享的發(fā)展理念，創(chuàng )新轉型升級，大力推進(jìn)發(fā)展海綿城市、綠色建筑，廣泛開(kāi)展被動(dòng)房示范工程建設，對于全面完成“十三五”國家強制性節能減排目標，執行新提升的《建筑設計防火規范》和節能率75%的標準，是適應新常態(tài)，有效應對全球氣候變化，緩解資源能源對經(jīng)濟社會(huì )發(fā)展的約束具有重要作用；同時(shí)在新常態(tài)下提升城鎮化發(fā)展質(zhì)量、效益、改善人民生產(chǎn)、生活條件，建設資源節約型，社會(huì )環(huán)境友好型，推動(dòng)可持續發(fā)展，有著(zhù)重要的意義。在新常態(tài)的發(fā)展中，盲目追求量的增長(cháng)和粗放型的發(fā)展是達不到現代化的標準要求，現行建筑節能保溫主要采用外墻外保溫的結構形式，經(jīng)十幾年的實(shí)踐應用證明有如下弊端：使用的有機保溫材料具有易燃性，且燃燒時(shí)會(huì )釋放出大量有毒氣體，并在使用施工現場(chǎng)防火管理不規范的環(huán)境下容易出現火災，給人民生命財產(chǎn)造成巨大損失；而且該形式施工工藝相對較復雜，施工工期長(cháng)，施工質(zhì)量難以控制，出現保溫層龜裂、滲水、起鼓、脫落、傷人、火災等一系列問(wèn)題。并且使用期間必須要維護、維修、更換、造成城市更換、改造施工二次污染嚴重，仍存有安全隱患；并導致資金，資源的雙重浪費；不能與建筑物同壽命；更達不到建筑節能75%和新的防火規范及綠色建筑的標準要求，工程質(zhì)量達不到百年大計終身負責的法制標準。因而研發(fā)更環(huán)保，更安全，成本低，防火無(wú)隱患、防震結構性能高，與建筑結構同壽命的節能保溫與建筑結構一體化的新技術(shù)、新產(chǎn)品、新工藝、新材料替代現行相關(guān)保溫材料技術(shù)尤為重要。新型“CX現澆混凝土改性復合巖棉保溫外模板”是建筑節能與結構一體化技術(shù)的一種重要結構，是建筑節能保溫與建筑結構融為一體；并與建筑物同壽命，達到新的消防規范技術(shù)要求和防震技術(shù)要求的創(chuàng )新型A級建材。實(shí)現了建筑節能、安全防火雙達標技術(shù)的綠色建材。

　　二、巖棉板的性能特點(diǎn)

　　巖棉板問(wèn)世已有20多年歷史，該產(chǎn)品問(wèn)世以來(lái)廣泛應用于工業(yè)、石化、農業(yè)、電力、船舶、建筑等領(lǐng)域，其性能是用無(wú)機材料制作而成，其特點(diǎn)燃燒性能達到A級，耐火極限達至2小時(shí)；保溫隔熱具有一定效果，吸音、降噪、減震等均有較好的功能特點(diǎn)。在新常態(tài)下，巖棉板應用于建筑節能外墻保溫還存有不足之處，由于生產(chǎn)工藝和其材料本質(zhì)所定，自身體積松散所致壓縮強度達不到外墻保溫，粘結、拉拔結構強度技術(shù)要求；憎水性、吸濕率兩項性能不足，做建筑外墻保溫經(jīng)過(guò)長(cháng)期的自然氣候的浸蝕及雨雪影響，吸水率高而導致達不到抗凍融技術(shù)標準，使保溫建筑結構耐候性達不到與建筑同壽命的嚴重技術(shù)問(wèn)題，為此巖棉板在現有性能特點(diǎn)的基礎上，需要創(chuàng )新研發(fā)，以新的技術(shù)改性解決自身存在問(wèn)題，使其發(fā)揮固有的性能指標，以便全面達到做外墻保溫外模板的新一代綠色新型建材。

　　三、巖棉板的改性制造技術(shù)

　　巖棉板是以?xún)?yōu)質(zhì)的天然玄武巖為主要原材料，經(jīng)熔爐大于1450℃的高溫融化后，以擺錘法均勻鋪棉。經(jīng)固化爐固化而制成巖棉板。但是該工藝制成的巖棉板用作建筑外墻做保溫板的性能指標遠遠達不到建筑外墻保溫和建筑結構技術(shù)要求，滿(mǎn)足不了建筑耐候性能指標的標準。為此經(jīng)過(guò)從原材料性能的物理檢測分析，生產(chǎn)工藝的調整，經(jīng)過(guò)多次研制，測試該產(chǎn)品材料在融化的巖漿中噴入專(zhuān)用適量的固化劑和特效專(zhuān)用增水劑，熱固性粘合劑和專(zhuān)用添加劑等，經(jīng)固化后使該產(chǎn)品纖維細長(cháng)，渣球含量低，保溫絕熱性能優(yōu)異，解決了做建筑外墻保溫材料不足的性能指標。其改性技術(shù)指標特點(diǎn)如下：1、保溫隔熱性能優(yōu)異巖棉纖維細長(cháng)，平均直徑、渣球含量等指標均能達到國家標準，經(jīng)實(shí)測導熱系數為0.040w/mk。2、防火巖棉板以天然玄武巖為主要原材料，是不燃A級防火保溫材料，耐高溫性能優(yōu)越，高溫下導熱系數低，能有效延緩火勢蔓延；在火災中不產(chǎn)生有毒氣體或熔融滴落物。3、防水巖棉板憎水率、短期吸水量、長(cháng)期吸水量均達到標準要求，如產(chǎn)品被高壓水浸濕，干燥后不影響其性能，不會(huì )膨脹。4、防潮巖棉板制品在溫度50℃時(shí)，按照國標GB/T25975—2010測試，質(zhì)量吸濕率小于1%。5、透氣性好巖棉板的纖維結構，具有良好的透氣性，水蒸汽可以自由透過(guò)，能很好的配合磚混墻體或砼墻體的呼吸作用，使室內保持舒適的干濕度環(huán)境。6、化學(xué)和物理性能穩定巖棉制品的酸度系數——衡量巖棉板化學(xué)穩定性耐久性的重要指標，改性后的巖棉板具有良好的高濕熱穩定性、耐久性及抵抗高溫收縮的能力。

　　四、巖棉板壓縮強度的改性

　　由于巖棉板材質(zhì)性能和生產(chǎn)工藝所致，體積松散、壓縮強度，吸水率滿(mǎn)足不了做建筑外墻模板的技術(shù)要求，為此對巖棉板經(jīng)過(guò)專(zhuān)用自動(dòng)化機械將松散的材質(zhì)按技術(shù)要求壓實(shí)，使松散的巖棉板增強了密實(shí)度，有效提高了自身壓縮強度，降低了吸水率，并滿(mǎn)足了做建筑外墻模板的自身支撐力，抗彎、抗折、抗拉強度的技術(shù)標準要求，吸水率的降低增強了抗凍融的功能，對于模板的耐候性能起到重要作用。只有進(jìn)行技術(shù)創(chuàng )新改性才能使巖棉板達到做保溫外模板的技術(shù)要求。

　　五、巖棉板的結構改性框架網(wǎng)

　　按照現澆混凝土復合巖棉板保溫外模板的結構技術(shù)標準，在巖棉板上下兩面鋪設加強玻纖網(wǎng)；按結構布局進(jìn)行鋪設多根受力拉接線(xiàn)，經(jīng)過(guò)橫向按一定間距上下拉接，使其連接成為整體分格框架網(wǎng)狀，將巖棉板永久牢固的固定于框架網(wǎng)之中，形成外模板夾心網(wǎng)架狀的整體。

　　六、現行復合保溫外模板施工安裝技術(shù)

　　現行結構一體化保溫外模板施工安裝技術(shù)，保模板運至施工工地后，按照設計施工圖紙和施工技術(shù)交低，先將保模板進(jìn)行彈線(xiàn)切割配料達到圖紙設計結構需要的模塊標準，之后再在保模板上按照結構布局彈線(xiàn)，用專(zhuān)用手電鉆打固定連接件孔，孔打好后模板到位，支撐校正，再有模板外側一人向內穿連接件，模板內側一人在連接桿上擰緊固定卡，以保證連接件不位移、不歪斜。隨之支內側模板，，支撐牢固校正不歪斜即可澆筑混凝土�？傊�，以上施工技術(shù)需要彈線(xiàn)鉆孔、立板安裝、穿件擰卡的工藝。上述工藝存在的問(wèn)題是：在外模板上打孔設置連接件，施工中很難監控連接件孔布局是否合理、足量達標的問(wèn)題；連接件對保模板之外圍起著(zhù)建筑結構的重要技術(shù)作用，如固定件連接出現問(wèn)題，就等于建筑工程主體結構出現問(wèn)題；同時(shí)施工安裝錨固件連接，按現行施工工藝要多花費大量工時(shí)；耗用大量錨固件（6萬(wàn)件/1萬(wàn)平方米）、再加上人工工資，大大提高了工程造價(jià)�？傊�上述工藝存在“工程造價(jià)高、施工量大、工期長(cháng)、施工質(zhì)量隱患”等問(wèn)題。為解決這一問(wèn)題，經(jīng)過(guò)反復技術(shù)創(chuàng )新研制成功了改性復合瓦楞槽形自固定現澆混凝土巖棉保溫外模板。該技術(shù)即在經(jīng)過(guò)各項性能指標滿(mǎn)足建筑外墻技術(shù)要求的巖棉板上設置玻纖網(wǎng)為整體加強層，按設計要求鋪設高強聚合物砂漿，通過(guò)專(zhuān)用自動(dòng)化制造機械制造而成瓦楞槽形，即形成保模板與建筑現澆混凝土的結構結合層，該瓦楞槽使用高強聚合物砂漿物理性能與混凝土的物理性能相容，強度標號一致，通過(guò)施工澆注工藝，澆注混凝土與保溫外模板融為一體，澆注混凝土自身經(jīng)過(guò)水化凝固增強，而形成外模板整體面積與混凝土科學(xué)的牢固的固化結合為一體，不用采取任何技術(shù)措施便形成永久性、自固定，節能保模板與建筑結構一體化的創(chuàng )新專(zhuān)利技術(shù)。

　　七、自固定巖棉復合保溫外模板的科學(xué)性

　　巖棉板經(jīng)生產(chǎn)制造工藝、材料配方的創(chuàng )新改進(jìn)，使普通巖棉板改性達到建筑外墻保溫的技術(shù)性能標準；經(jīng)過(guò)專(zhuān)用技術(shù)進(jìn)行巖棉板體積壓實(shí)增強密實(shí)度提高壓縮強度，降低吸水、吸濕率，提高加強了整體耐候性能；巖棉板進(jìn)入高效玻璃纖維絲經(jīng)專(zhuān)利技術(shù)組成的玻纖框架網(wǎng)，使其克服了自身的抗拉、抗彎、抗折、抗撞擊的技術(shù)性能指標不足的差距，達到了現澆混凝土支撐模板的技術(shù)標準；巖棉板經(jīng)過(guò)系統改性后，板兩面鋪設高強玻纖網(wǎng)，增強整體結構的剛度、強度，玻纖網(wǎng)與高強聚合物砂漿牢固的粘結握裹為一體，保模板內側由專(zhuān)利技術(shù)制作成瓦楞槽形，成為與現澆混凝土永久性自固定的結合層，經(jīng)過(guò)澆注混凝土施工工藝澆注，混凝土經(jīng)過(guò)水化增強凝固，科學(xué)的將保模板與建筑結構永久的固定為一體。綜上所述，自固定改性巖棉板經(jīng)過(guò)一系列技術(shù)改性，即能保證良好的保溫效果，又能達到A級防火標準，使建筑節能、安全、防火、雙達標；創(chuàng )新研制的瓦楞槽形保溫模板永久性自固定專(zhuān)利技術(shù)，自動(dòng)結合免用現行的錨固鏈接件，即節約了大量支撐模板固定鏈接件，又節約了施工安裝固定件大量用工，提高施工效率，加快了施工進(jìn)度，有效降低了工程造價(jià)，縮短了工期，使建筑節能保溫與結構永久一體，真正實(shí)現了建筑節能保溫，安全防火，安全防震，與建筑結構同壽命的一體化技術(shù)。

　　八、自固定現混凝土巖棉保溫外模板的環(huán)保性

　　CX現澆混凝土改性復合巖棉保溫外模板是由防火專(zhuān)用巖棉板(A)，標準抗裂砂漿，標準玻纖網(wǎng)格布，經(jīng)過(guò)工廠(chǎng)化生產(chǎn)，由專(zhuān)用自動(dòng)化機械一次上線(xiàn)成型；原材料，生產(chǎn)制造過(guò)程無(wú)污水、廢氣、廢渣、不揚塵、無(wú)噪音，該產(chǎn)品無(wú)毒、無(wú)放射性公害的綠色低碳新型建材；應用于建筑工程與建筑物同壽命，不做任何維護、維修或更換，避免了給城市造成多次投資或再次污染城市環(huán)境�？傊�該產(chǎn)品實(shí)現了保溫防火、模板雙功能，節約耗能，節約資源，抗自然氣候侵蝕、施工工藝簡(jiǎn)便、縮短工期，不采取任何技術(shù)措施便能達到建筑節能75%的各項技術(shù)指標要求，防火燃燒性能達到A級，是一種安全、節能、環(huán)保的新型綠色建材，是一種良好的綠色低碳環(huán)保建材，具有較好的廣泛的應用前景。

　　九、自固定改性巖棉保溫外模板板的發(fā)展前景

　　推廣應用建筑一體化技術(shù)是推動(dòng)我國建筑節能工作深入發(fā)展的迫切需要，“十三五”規劃對建筑節能尤為重視，以創(chuàng )新、協(xié)調、綠色、開(kāi)放、共享的發(fā)展理念為指導，在全國各地展開(kāi)了海綿城市、綠色建筑的創(chuàng )新示范區，提升了建筑節能75%、新的消防技術(shù)標準。大力推動(dòng)了發(fā)展低能耗建筑和綠色低碳建筑。這些工作的推進(jìn)和目標的實(shí)現，有賴(lài)于建筑節能相關(guān)技術(shù)支撐體系的創(chuàng )新發(fā)展，特別是對不同形式保溫體系的研發(fā)和應用提出了更加迫切的要求。經(jīng)過(guò)近10年的研發(fā)和實(shí)踐證明，目前一體化技術(shù)是一種綠色建筑的創(chuàng )新技術(shù)，可廣泛應用于各種類(lèi)型和結構形式的民用、工業(yè)和公共建筑，是建筑結構體系發(fā)展的重要方向。建筑一體化技術(shù)具有四大突出特點(diǎn)：一是節能保溫措施與墻體同步設計，同步施工，同步驗收，實(shí)現了建筑物同壽命；保溫層杜絕了多次維修、更換；二是將A級保溫材料置于墻體之中，采用工廠(chǎng)機械化生產(chǎn)和現場(chǎng)裝配式或混凝土澆筑等方式施工，有效避免了外墻外保溫工程存在的空鼓、開(kāi)裂、脫落等質(zhì)量問(wèn)題。最大限度地消除了工程消防隱患，確保了人民生命財產(chǎn)的安全。三是具有良好的保溫隔熱性能，完全能夠滿(mǎn)足國家提升的節能率75%和防火技術(shù)標準要求。四是可以有效縮短施工工期，減少人工和材料消耗，從而降低建筑成本造價(jià)，具有較好的社會(huì )綜合效益。綜上所述，建筑節能與結構一體化技術(shù)體系具有大力發(fā)展廣泛推廣的良好前景。

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