本文是一篇土木工程论文,论文主要针对我国寒冷地区现浇混凝土内置保温板体系的构造优化、连接件热工性能分析以及施工技术优化等方面进行研究,对于现阶段房地产市场现存房屋的外墙保温体系进行了调研、归类总结及分析
1绪论
1.1研究背景
随着国家建筑节能要求的不断提高,传统外墙保温体系不断涌现出许多质量问题[1],包括保温层原因造成墙体外部装饰层开裂、脱落、渗漏、空鼓等质量问题,装配式建筑的大力推广,建筑结构与保温系统一体化理念应运而生,既解决了保温体系与结构体系不能同寿命的技术难题,又解决了外墙保温系统的防火问题,自然的成为了建筑外墙保温体系的发展方向,建筑结构保温一体化的发展,完善了建筑结构体系,消除了消防安全的隐患,解决了建筑节能工程质量难控制的现状,最重要的是该保温体系的发展实现了保温系统与建筑结构系统同寿命周期的目标要求[2],对于建筑绿色低碳节能工业化发展起到了非常关键的促进作用[3]。
外墙作为建筑物面积最大的外部围护结构,其构造形式及组成材料的热工性能优劣直接影响建筑物整体的保温性能[4],根据相关调查可知,寒冷地区在冬季采暖季节,建筑物内部热量通过外墙散失至室外的比例约为32.1%[5]。建筑产业化、现代化发展是我国现阶段重要的发展策略,各省市、地区积极推广住宅产业化,建筑结构与保温一体化体系的应用得到了广泛的认可[6],现浇混凝土内置保温体系作为一种新型的节能墙体,其热工性能的突出表现及其使用成本较低的优势可广泛应用于建筑物外部需进行保温施工的构件上[7]。建筑结构与保温一体化体系中的保温材料及构配件现阶段基本实现了工厂化生产,保温层的防火性能、质量及相关的节能指标相对稳定,所以对于保温层材质、厚度的选择及连接件对保温一体化体系造成的热工影响成为了急需解决的问题。
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1.2 研究意义
建筑结构与保温一体化技术集多种先进与适用技术于一身,是经过长时间的组合、创新、研究产生的,是一项科技含量较高、符合国家节能减排绿色发展战略的高新技术体系[9],对于传统建筑的节能设计与施工工艺来说是一次较大变革[10]。对于保温一体化体系研究的意义主要体现在以下几点:
(1)保温一体化技术的全面实施,可以从根本上解决现阶段外墙外保温体系的保温层空鼓、开裂、渗漏、保温性能低下等质量通病[10-14]。虽然后贴保温板体系的设计使用年限为25年,但是由于用保温钉及粘结砂浆固定保温板的方式进行施工,导致后贴保温层在未达到使用年限时出现开裂脱落的情况发生,造成许多新建小区投入使用不久就会变成“既有建筑节能改造”现象,给物业、业主及施工单位带来不小的困扰和经济损失,重新施工就会造成保温材料的拆除更换,从而产生大量的建筑垃圾,与之前的节能减排目标背道而驰。而保温一体化技术的应用解决了保温体系与建筑结构同寿命周期的问题,且能够有效控制建筑外墙后贴保温层施工的质量通病问题[15];由于其外部防护层采用混凝土属于A级防火材料,保温层采用B级防火材料,且全部在施工现场进行施工,隐蔽验收前可检测各类原材的质量及施工质量,使得浇筑成整体后达到相关耐火极限要求,所以保温一体化墙体是解决外墙保温体系施工质量及消防安全的有效途径。
(2)对于现浇混凝土内置保温板体系施工技术的优化,为我国建筑节能产业的发展奠定了坚实可行的基础,使得该项技术可以更顺利的应用到实际工程中并且得到大家的认可,对于该体系现存的保温板安装与固定、防护层混凝土的浇筑与养护、窗口保温板搭接部位的面层开裂、保温体系的漏振与修复等问题的解决对于现浇混凝土内置保温板体系的推广具有深远意义[16-18]。
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2 现浇混凝土内置保温板体系应用现状及改进措施
2.1 现浇混凝土内置保温板体系构成
现浇混凝土内置保温板体系的具体结构构造为:通过连接件固定保温层、钢丝网片与内外模板位置,浇筑保温层与模板之间的混凝土形成的钢丝网增强防护层外墙保温系统,保温层采用燃烧性能等级为B1级单一保温板,防火构造层采用50mm厚防护面层,简称现浇混凝土内置保温板体系[29~34],如图2.1所示。一般应用于抗震设防烈度为8度及以下的地区,主要用于民用住宅及普通工业建筑的现浇混凝土结构上,具体的使用部位是建筑结构起保温隔热作用的承重外部墙体、梁、柱等构件,该体系的外部装饰层可以选用涂料及瓷砖面层,现浇混凝土内置保温板体系的特点如下:
(1) 保温隔热性能
能够达到国家规定的75%或更高的节能标准。墙体两侧混凝土可对保温板起到良好的保护作用,使保温板与建筑物同寿命,避免或减少了保温体系在使用期间的维修或更换。
(2) 防火性能由于保温板夹在内外两层混凝土中间,使其不能接触明火,墙体整体作法可达到4个小时耐火极限。根据《建筑设计防火规范》GB50016-2014第6.7.3规定[35],当保温材料的燃烧性能为B1、B2级时,保温材料的墙体应采用不燃材料且厚度均不应小于50mm。第6.7.7 除第6.7.3规定情况外,当建筑的外墙保温系统采用阳燃性能为B1、B2级的保温材料时,应在保温系统中每层设置水平防火隔离带。现浇混凝土内置保温板体系墙体保温层外设有50~60mm厚混凝土层,采用B1/B2级EPS、XPS、PU(PIR)作为保温材料能够满足GB50016-2014规定要求,规定范围内可以不用设置防火隔离带。
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2.2 基本规定及性能要求
2.2.1 基本规定
(1)现浇混凝土内置保温板体系应采用预制构件、定型产品或成套技术,并应具备同一供应商提供配套的组成材料和型式检验报告。型式检验报告应包括配套组成材料的名称、生产单位、规格型号、主要性能参数,应符合国家和地区现行相关标准的规定[45]。
(2)现浇混凝土内置保温板体系应与基层墙体可靠连接。在基层正常变形以及承受自重、风荷载和室外气候的长期反复作用下,不产生裂缝有害的变形和破坏。在正常使用中或设防地震时不应发生脱落。
(3)现浇混凝土内置保温板体系各组成部分应具有物理-化学稳定性,所有组成材料应彼此相容并具有防腐性。
(4)现浇混凝土内置保温板体系应具有防水渗透性能。
(5)现浇混凝土内置保温板体系的保温、隔热和防潮性能除应符合国家标准《民用建筑热工设计规范》GB 50176-2016、河北省地方标准《居住建筑节能设计标准 (节能75%)》DB13(J) 185-2020 (2021年版)、《公共建筑节能设计标准》DB13(J) 81-2016外,尚应符合国家和河北省现行相关标准的规定[46-48]。
(6)现浇混凝土内置保温板体系的使用高度及其防火性能应符合国家标准《建筑设计防火规范》GB 50016-2014 (2018年版)的有关规定[49];且应具有防止火焰沿外墙面蔓延的能力。
(7)在正确使用和正常维护的条件下,现浇混凝土内置保温板体系的设计使用年限应不低于50年。
(8)现浇混凝土内置保温板体系应考虑环境因素的影响,在使用年限内定期检测、维护。
(9)保温板出厂前应按照绿色施工要求,结合施工图和现场实际尺寸进行排板设计和加工。
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3 现浇混凝土内置保温板墙体热工性能研究 ...................................... 29
3.1 保温与结构一体化墙体传热计算理论 ........................................ 29
3.1.1 建筑墙体传热方式 .............................. 29
3.1.2 传热理论分析 ............................ 32
4 现浇混凝土内置保温板体系的施工技术优化研究 .......................... 53
4.1 现浇混凝土内置保温板体系构件截面尺寸控制方式 ................ 53
4.2 层间保温体系的连接方式 .............................. 54
4.3 现浇混凝土内置保温板体系混凝土浇筑技术优化 .................... 55
5 结论与展望.............................. 59
5.1 结论 ................................. 59
5.2 存在不足及前景展望 ............................. 60
4 现浇混凝土内置保温板体系的施工技术优化研究
4.1 现浇混凝土内置保温板体系构件截面尺寸控制方式
在现浇混凝土内置保温体系中,建筑外部围护结构的墙、梁、柱等构件模板可采用普通木模板或钢模板进行施工,内外模板间的尺寸控制使用顶模块及连接件共同控制。安装固定方式如图4.1所示。
土木工程论文参考
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5 结论与展望
5.1 结论
论文针对现浇混凝土内置保温板体系,利用调研、理论分析与计算、模拟相结合的方式,从该保温体系的设计构造、热工性能、施工技术等方面的内容进行优化和应用研究,为现浇混凝土内置保温板体系在实际工程中的应用提供了依据。论文主要结论如下:
(1)对于现浇混凝土内置保温板体系来说,与传统的外贴保温板施工工艺及不同之处主要为新型保温体系外侧具有50mm厚的防护层且保温同结构同寿命周期,消防性能更好;对于施工工艺来说主要是控制保温板的安装及防护层的混凝土浇筑问题,两者均会对防护层的漏振做成比较严重的影响。
(2)通过有限元分析软件 AIRPAK3.0软件将连接件对墙体的传热系数影响及修正进行模拟计算分析,得到保温材料厚度同为80mm,材质不同的保温板连接件布置原则为8个/m2的条件下,一体化外墙板外表面的热流密度极值由大到小依次为石墨挤塑板、挤塑板、石墨模塑板、模塑板,并且通过与未安装连接件的保温板进行比对发现热流密度主要出现在连接件周围,证明保温体系的热桥主要是由于安装连接件造成的。通过计算得到不同保温材料保温一体化墙体未修正的传热系数及考虑连墙件时修正后的平均传热系数,从而得到相对误差及综合修正系数,通过变化规律可得保温材料相同的情况下,随着保温材料厚度的增加相对误差会出现增大的趋势;保温材料不相同的情况下,当保温材料厚度相同时,保温材料的导热系数较大时其相对误差较小;导热系数不同的连接件对墙体传热系数造成的影响为保温一体化墙体的传热系数随连接件导热系数的降低而降低。
参考文献(略)