氣凝膠絕熱保溫材料在裝配式建筑中的應(yīng)用

一、氣凝膠絕熱保溫材料

這種材料最大的特點(diǎn)就是具有極佳的保溫性能，因?yàn)樗膶?dǎo)熱系數(shù)可以低至0.006W/ m·k 。在北方寒冷的冬天，如果普通保溫材料的房子關(guān)閉取暖設(shè)備，居民需要依靠厚重的棉被來取暖。而房子“穿”上這層由氣凝膠制作的“保溫服”，就算沒有供暖設(shè)施，人們依然可以舒適地生活。換句話說，這層15毫米厚的航天材料所產(chǎn)生的保溫效果約等于一床10斤重的棉花被子。另據(jù)推算，如果把這種材料應(yīng)用于一臺(tái)家庭使用的200升的冰箱，不僅能夠增加約4～6升的食物儲(chǔ)藏容積，同時(shí)更可因其保溫性能好而節(jié)電約1/3。

此外，這種氣凝膠材料還具有防火、防水、隔音、抗震等特性，板材在生產(chǎn)過程中無有害氣體排放、無固體廢棄物、無粉塵、無噪音、無污水的五“零”排放，對(duì)環(huán)境不產(chǎn)生污染。

二、發(fā)展裝配式建筑的必要性

1. 節(jié)能環(huán)保的需要

傳統(tǒng)技術(shù)的鋼筋混凝土現(xiàn)澆體系會(huì)出現(xiàn)鋼材、水泥嚴(yán)重浪費(fèi)、用水量過大、工地臟、亂、差、材料消耗大、環(huán)境污染等嚴(yán)重問題。

2. 提高勞動(dòng)生產(chǎn)率

傳統(tǒng)“人海戰(zhàn)術(shù)”式的建筑生產(chǎn)組織方式對(duì)人工勞動(dòng)嚴(yán)重依賴，重復(fù)簡(jiǎn)單勞動(dòng)、科技含量低等問題使得建筑施工行業(yè)作業(yè)效率普遍低下，而裝配式建筑所需的工地現(xiàn)場(chǎng)人工要比傳統(tǒng)建造方式減少30%。

3. 提升建筑質(zhì)量的需要

傳統(tǒng)技術(shù)的鋼筋混凝土現(xiàn)澆體系有質(zhì)量通病，例如開裂滲漏問題突出等等，反觀裝配式建筑，其裝配構(gòu)件均在車間生產(chǎn)，質(zhì)量穩(wěn)定，有保障，大大超過易受外界因素影響的工地現(xiàn)場(chǎng)操作。

4. 促進(jìn)建筑產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)

裝配式建筑是傳統(tǒng)建筑業(yè)與先進(jìn)制造業(yè)良性互動(dòng)、建筑工業(yè)化和建筑信息化深度融合的產(chǎn)物。

三、裝配式建筑的發(fā)展現(xiàn)狀

1. 國(guó)外裝配式建筑

美國(guó)：已形成各種專用預(yù)制建筑體系，編制了系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、施工、質(zhì)量控制技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。預(yù)制裝配式建筑所占比重約為35%。

日本：借鑒歐美成功經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合自身實(shí)際，在結(jié)構(gòu)整體性抗震和隔震方面取得突破性進(jìn)展。約50%的住宅和85%的高層采用預(yù)制裝配式技術(shù)。

2. 國(guó)內(nèi)裝配式建筑

70-80年代：較大發(fā)展——單層裝配式廠房、多層裝配式廠房、大板類住宅結(jié)構(gòu)(預(yù)制空心樓板)進(jìn)入人們視野。

80-90年代：逐漸淡出——由于增加了抗震設(shè)防新要求，預(yù)制裝配式結(jié)構(gòu)因防水、裂縫問題逐步淡出市場(chǎng)。

21世紀(jì)：產(chǎn)業(yè)化新時(shí)期——2007年萬科在上海第一個(gè)裝配式建筑完工。

四、存在問題

目前裝配式建筑施工流程是先由設(shè)計(jì)院進(jìn)行設(shè)計(jì)，然后再由PC構(gòu)件企業(yè)進(jìn)行拆分。如此便會(huì)造成墻板模塊過多、生產(chǎn)安裝效率低下、成本居高不下等問題。裝配式建筑的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、安裝施工、驗(yàn)收評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)和程序還不清晰。

1. 成本問題

以上海地區(qū)測(cè)算結(jié)果為例：40%預(yù)制率夾心保溫增量約350元/平方米，40%預(yù)制率內(nèi)保溫增量約250元/平方米，預(yù)制率每增加10%約增加80元左右的成本。

2. 安全問題

(1)裝配式建筑在高度上的限制有待突破，整體抗震性能有待提高。

(2)三明治保溫墻板的外頁板自重大，增加主體結(jié)構(gòu)荷載。(一塊3m*4m*50mm厚的砼外頁板自重達(dá)1.5T)。

(3)連接件安全系數(shù)低，外葉板存在脫落隱患。目前安全系數(shù)均執(zhí)行的是各企業(yè)間的標(biāo)準(zhǔn)，無法達(dá)到國(guó)際行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求。

(4)防火性能差。夾心保溫層為熱塑性保溫材料XPS，由于節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)的不斷提高，保溫層厚度不斷增加，芯層形成巨大的空腔，發(fā)生火災(zāi)時(shí)，如果端面受到火焰攻擊，就會(huì)立刻燃燒收縮，使連接件暴露在火焰的攻擊下，無論是金屬連接桿還是工程塑料連接桿在受到火焰攻擊時(shí)其強(qiáng)度馬上就會(huì)消失，沉重的混凝土外頁墻就會(huì)瞬間發(fā)生脫落。

五、如何突破

1.構(gòu)件標(biāo)準(zhǔn)化：推動(dòng)構(gòu)件的標(biāo)準(zhǔn)化，提高通用性和可置換性，通過標(biāo)準(zhǔn)預(yù)制構(gòu)件的多樣化組合，實(shí)現(xiàn)對(duì)各類型的全覆蓋。

2.建筑外形簡(jiǎn)約化：不能盲目追求裝配率,對(duì)廉租房、保障房等建筑可簡(jiǎn)化外立面造型，降低制造成本,對(duì)外立面復(fù)雜的建筑則可采用現(xiàn)澆混凝土等技術(shù)。

3.流程科學(xué)化：改變目前先由設(shè)計(jì)院設(shè)計(jì)，然后再由PC構(gòu)件企業(yè)進(jìn)行拆分的流程，讓設(shè)計(jì)院圍繞標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)件進(jìn)行設(shè)計(jì)，構(gòu)件廠只負(fù)責(zé)批量生產(chǎn)，設(shè)計(jì)院負(fù)責(zé)多樣化的組合。

4.取消夾心墻板，研究推廣新技術(shù) 。

六、氣凝膠絕熱保溫板裝配式混凝土復(fù)合墻板

1.取消外頁板：減輕重量，降低主體荷載，節(jié)省配筋，無需擔(dān)心外頁板脫落、保溫失火等安全問題，大幅提高建筑物的安全性和耐久性。

2.A級(jí)防火：安全系數(shù)高，無火災(zāi)隱患。

3.取消內(nèi)外頁板連接件：極大降低成本，消除安全隱患。

認(rèn)證進(jìn)口的連接件價(jià)格成本高，增加工程成本。以目前連接件材料達(dá)到質(zhì)量要求的不銹鋼、碳纖維材料為例，一塊墻體的要求間距40cm/個(gè)，每平方需要6個(gè)，每個(gè)25-30元，總計(jì)180元左右。

4.簡(jiǎn)化工序：節(jié)省時(shí)間成本、人工成本，簡(jiǎn)化了制造和施工工序，外圍護(hù)結(jié)構(gòu)與保溫層、裝飾面一次成型，工序簡(jiǎn)單。

5.墻體厚度減小：降低公攤面積，提高建筑使用率，提高運(yùn)輸效率，降低運(yùn)輸成本和節(jié)約堆放場(chǎng)地。

6.減少冷橋，提高節(jié)能效果：三明治外墻體系在門窗洞口及墻板周邊存在大量冷橋，與國(guó)家建筑節(jié)能目標(biāo)向違背，在北方地區(qū)存在嚴(yán)重的結(jié)露風(fēng)險(xiǎn)，隨著國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的提高這一缺點(diǎn)愈發(fā)明顯。