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建筑工程巖棉保溫復合一體板設計及應用建筑外墻保溫結構除了具備保溫功能外，還需兼具隔熱、防火、防潮、美觀等功能，以提高建筑外墻保溫系統(tǒng)的綜合應用效果，改善建筑使用環(huán)境，減少資源消耗。巖棉保溫裝飾一體板因綜合性能突出而在建筑外墻保溫裝飾工程中取得廣泛應用，且產(chǎn)品生產(chǎn)標準化水平和規(guī)?；秸掷m(xù)提高，發(fā)展?jié)摿薮?，具有推廣價值。在此背景下，深入研究巖棉保溫裝飾一體板的設計及應用方式具有必要性，充分發(fā)揮出該外墻保溫材料的性能優(yōu)勢，提高建筑施工質量。1巖棉保溫復合一體板設計構思1.1設計思路在維持建筑主體結構原狀的同時，開發(fā)綜合型建筑墻體外模板，即巖棉保溫復合一體板體系，融合外墻保溫功能和外墻模板功能，用于剪力墻或框架-剪力墻的施工。巖棉保溫復合一體板作為外墻結構的外模時，混凝土澆筑效率高，且能夠作為永久性外墻模板，施工后無需拆除，形成集建筑結構和巖棉復合型保溫一體板于一體的完整結構。巖棉保溫復合一體板還具有外墻保溫功能，因此完成巖棉保溫復合一體板的施工后，便已經(jīng)做好建筑外墻保溫處理，高效施工的同時滿足建筑外墻保溫、節(jié)能的要求[1]。1.2設計原則1)巖棉保溫復合一體板應具有較高的強度和剛度，以便發(fā)揮出外墻模板的實用功能，有效承受混凝土澆搗時對模板產(chǎn)生的沖擊作用和壓力作用，防止模板偏位、變形。2)在綠色環(huán)保、低碳節(jié)能的建筑行業(yè)發(fā)展趨勢下，巖棉保溫復合板的設計也需順時應勢，使設計出的巖棉保溫復合一體板具有保溫功能。設計人員需要考慮到原材料的保溫隔熱特性、結構的組成方式等，進行多維度的優(yōu)化設計，充分提升巖棉保溫復合一體板的保溫隔熱性能。 3)根據(jù)耐久性和安全性的原則設計巖棉保溫復合一體板，使建筑模板與建筑主體同壽命，發(fā)揮出巖棉保溫復合一體板的長效性優(yōu)勢。4)巖棉保溫復合一體板的設計還需追求可操作性，即降低施工難度，現(xiàn)場高效安裝，提高施工效率。5)盡可能設計標準化的巖棉保溫復合一體板，再規(guī)劃好排布方式，現(xiàn)場施工時直接將完整的巖棉保溫復合一體板設置到位即可，減少裁切工作量。2巖棉保溫復合一體板的組成及材料選取2.1巖棉板巖棉板屬于無機非金屬纖維類保溫板，原材料以玄武巖、輝綠巖為主，在超過1400℃的高溫中熔融原材料，用高速離心機甩絲，形成無機礦物纖維，在此基礎上，根據(jù)材料耐久性、安全性、保溫隔熱性多項要求，摻入熱固性粘結劑、防塵油及憎水劑，通過外加劑改善材料的綜合性能，輔以三維打褶、固化切割等工藝，最終制作成型。由于干燥空氣導熱系數(shù)較低，在0℃的溫度環(huán)境中為0.024W/m2k，同時巖棉板的纖維間存在豐富的空氣間隙，使巖棉板具有良好的保溫隔熱性能。不僅于此，巖棉板在憎水性、降噪、彈性消振等方面均具有優(yōu)勢，屬于功能豐富且物理性能穩(wěn)定可靠的建筑工程材料。2.2鋼絲網(wǎng)架鋼絲網(wǎng)架是巖棉保溫復合一體板的受力支撐構件，對結構體系的形態(tài)和穩(wěn)定性均有明顯影響。鋼絲網(wǎng)架的原材料為φ6.5mm或φ8mm的普通碳素鋼熱軋盤條，經(jīng)過冷加工拔制硬化后形成力學性能和焊接性能均良好的低碳鋼絲，應用于巖棉保溫復合一體板后可提升結構體系的穩(wěn)定性。 冷拔低碳鋼絲以甲、乙兩種型號居多，對鋼絲做平網(wǎng)焊接處理時，優(yōu)先選擇焊接性能良好的乙型冷拔低碳鋼絲。原材料的強度和冷拔處理后的總伸長量是影響冷拔低碳鋼絲材料強度的重要因素，在建筑外墻巖棉保溫復合一體板的選材中，需要選用伸長率較大的冷拔低碳鋼絲，以免在使用時出現(xiàn)無明顯變形預兆的脆性破壞。本次研究采用的是抗拉強度超過550MPa的鋼絲，焊點抗拉力不低于330N，彎曲試驗時，在180℃環(huán)境中至少彎曲6次，檢驗鋼絲在多次彎曲后是否存在異常。試驗采用的鋼絲形態(tài)完整，表觀質量良好，預先做鍍鋅防腐處理[2]。2.3聚合物砂漿聚合物砂漿位于巖棉保溫復合一體板的最外側，屬于重要的防護結構，直接承受混凝土澆筑和振搗過程中產(chǎn)生的沖擊作用和壓力，若要保證巖棉保溫復合一體板不受損，則要求聚合物砂漿具有可靠的抗裂性能和抗沖擊性能，有效抵御外部作用。同時，聚合物砂漿需要具有粘結穩(wěn)定性，與巖棉板、現(xiàn)澆混凝土墻穩(wěn)定粘結至一體，構成結構完整、穩(wěn)定可靠的巖棉保溫復合一體板體系。根據(jù)試驗結果，從抗拉強度和拉伸粘接強度兩個方面評價不同配比時聚合物砂漿的性能。試驗中，水料比分別為：0.2、0.25、0.3、0.35；以膠粉含量為變量參數(shù)，設置0%～4.5%共10組試件(每次均增加0.5%的膠粉含量，即0%、0.5%、0.1%…4%、4.5%)。根據(jù)試驗結果可知，抗壓強度隨著水料比的提高而降低，在水料比為0.2時，聚合物砂漿的抗壓強度達到17.85MPa，為各試驗組中的最大值。改變膠粉含量并不會導致聚合物砂漿的抗壓強度出現(xiàn)大幅度的變化，所有試件的抗壓強度集中在15.95MPa～17.85MPa。聚合物砂漿的拉伸粘接強度在不添加膠粉時最低，隨著膠粉摻量的增加呈先提高后降低的變化趨勢，拉伸粘接強度在膠粉含量為3%時達到最大值，為0.68MPa，經(jīng)過此峰值后，隨著膠粉含量的增加而下降。對聚合物砂漿進行力學性能測試后，根據(jù)測試結果對比分析不同配合比試件的力學性能，評價按照不同配合比拌制的聚合物砂漿是否滿足巖棉保溫復合一體板的施工要求，經(jīng)過比選后確定最終配合比，見表1。 表1聚合物砂漿最終配合比3巖棉保溫復合一體板構造設計3.1構造形式巖棉保溫復合一體板的核心組成為巖棉保溫板、鋼絲網(wǎng)架和保溫砂漿。模板構造為：向巖棉保溫板中穿透鍍鋅低碳鋼絲，保溫板兩側均設一張鋼絲網(wǎng)片，將其與穿透的斜插鋼絲焊接至一體，再將聚合物砂漿附著在巖棉板的兩側，包裹斜插絲和鋼絲網(wǎng)片，依靠聚合物砂漿的粘結作用將三種材料組合成巖棉保溫復合一體板體系，具體構造如圖1所示。巖棉保溫復合一體板的構造形式合理，集多種材料的優(yōu)勢于一體，例如具有保溫隔熱、力學性能穩(wěn)定可靠、耐久性、經(jīng)濟性等優(yōu)勢，綜合應用效果良好。1)巖棉保溫板位于模板體系的中間位置，材料特性導致其具有保溫隔熱功能，同時施工采用的是導熱系數(shù)較低的聚合物砂漿，也有益于提升保溫性能，且凝結硬化后的剛度較高，對外部作用力的抵御能力強，緩解模板因外力作用而明顯形變的問題。在巖棉保溫板外側設置聚合物砂漿時，可以防護巖棉保溫板，隔絕酸、堿等侵蝕物質的侵入，避免因外界環(huán)境的影響而引起巖棉保溫板腐蝕現(xiàn)象，延長巖棉板的使用壽命。聚合物砂漿成型后，內部密實，外界的雨水不易滲入，防止巖棉板遭水侵蝕。 2)冷拔低碳鋼絲網(wǎng)片被聚合物砂漿包裹，不與外界環(huán)境接觸，可防止鋼絲網(wǎng)片銹蝕。以焊接工藝穩(wěn)定連接鋼絲網(wǎng)片和斜插絲，構成的結構體系穩(wěn)定可靠。即便聚合物砂漿與巖棉板存在粘接關系，但實際產(chǎn)生的粘接力普遍不超過0.1MPa，并不足以滿足穩(wěn)定粘接的要求。隨著巖棉保溫復合一體板體系使用時間的延長，巖棉保溫板與聚合物砂漿出現(xiàn)不同程度的分離、脫落，而在采取焊接施工方法后，將有效解決聚合物砂漿與巖棉保溫板粘接不穩(wěn)定的問題。鋼絲網(wǎng)架施工采用焊接的方法，結構穩(wěn)定可靠，聚合物砂漿和巖棉保溫板均維持穩(wěn)定，構成的保溫體系將長期保持穩(wěn)定狀態(tài)。并且，設置斜插絲并進行焊接固定后，還將提升保溫體系的抗剪性能[3]。3.2細部構造1)鋼絲網(wǎng)片與斜插絲焊接至一體，焊點區(qū)無鋼絲銹點，焊接質量可靠；2)鋼絲網(wǎng)片的鋼絲直徑為1.5～3mm，單元網(wǎng)格尺寸為50×50mm，鋼絲為經(jīng)絲和緯絲垂直分布的排列方式，構成的鋼絲網(wǎng)片結構合理，焊接效果良好，無焊點過燒、漏焊等問題；3)相鄰插絲的中心距為100mm，模板內部插絲呈矩陣形式分布，距離相等，布置均勻。同方向相鄰斜插絲不平整度不超過3°，腹絲與經(jīng)向水平線夾角約15°；4)插絲所用鋼絲的直徑為2mm，每平方米插入鋼絲的數(shù)量為100根；5)插絲外伸出巖棉保溫板的垂直長度約為10mm，鋼絲網(wǎng)片與巖棉保溫板的板面間距為10mm，鋼絲網(wǎng)片和斜插絲挑頭能夠被聚合物砂漿完全包裹。聚合物砂漿內部密實，表面平整，各部分的砂漿層厚度相同；6)巖棉纖維橫向排列，在施工中可靈活調整厚度，以滿足不同的建筑外墻保溫要求[4]。4巖棉保溫復合一體板的應用建筑外墻施工時，在外側設置巖棉保溫復合一體板，內側采用普通木模板，設置對拉螺栓、定位支撐塊及鋼楞進行加固，構成穩(wěn)定可靠的模板體系。外墻內外側模板均支設到位后，澆筑普通混凝土并振搗、養(yǎng)護。拆模時，保留作為外側模板的巖棉保溫復合一體板，與建筑外墻結構融為一體，僅拆除內側模板及其支護構件即可。巖棉保溫復合一體板的外墻混凝土澆筑采取單層一次到位的原則，考慮到建筑模數(shù)和模板配板的要求，將模板的寬度設為300mm，模板的長度與建筑層高一致。窗洞口等細部對模板尺寸有特殊的要求，以實際尺寸為準，在模板生產(chǎn)階段預制尺寸相配套的模板，或準備質量達標的完整模板，在現(xiàn)場裁割。 支護構件包含鋼楞、對拉螺栓等，需要規(guī)劃支護構件的布設位置，控制數(shù)量，保證支護的有效性。若鋼楞數(shù)量不足，對模板的約束作用有限，混凝土澆筑、振搗產(chǎn)生的作用力影響模板，模板穩(wěn)定性下降，出現(xiàn)偏位、縱向變形，因模板應用效果差而導致外墻面不平整；若鋼楞數(shù)量多，雖然可保證支護效果，但將增加工程量，提高施工成本。基于前述的考慮，根據(jù)適中的原則設置鋼楞支撐裝置，建議在普通民用住宅建筑的外墻巖棉保溫復合一體板施工中設置6道鋼楞，相鄰兩道中心間距為500mm。通過對拉螺栓固定模板時，螺栓孔的位置應在模板的中心軸線處，模板承受局部壓應力，同時也能夠避免聚合物砂漿層因模板開洞的影響而嚴重受損。聚合物砂漿層的兩側邊緣為凹凸形狀的榫槽，通過榫槽緊密拼接兩塊巖棉保溫復合一體板，使相鄰兩板拼接部位保持嚴密，避免因板間縫隙過大而在混凝土澆筑時漏漿。相鄰兩板的拼接方式，如圖2所示。圖2模板拼接示意圖通過承托鋼板支撐與固定外側模板底部，避免模板底部位移、漏漿，每一層的最外側模板底部均置于承托鋼板上部。模板安裝完成后，檢查各塊模板的位置以及相鄰模板的組合關系，確認無誤則用對拉螺栓固定，減小上層模板對下層模板產(chǎn)生的豎向應力。在安裝模板時，調整好模板的位置以保證其上部對齊樓地面，可一次澆筑樓體外墻和樓板的混凝土，形成的結構更加完整，施工效率更高。澆筑前，在模板上部安裝保護帽，避免巖棉保溫板中滲入源自混凝土的水分，且保護帽還能夠防護模板邊緣，以免因磕碰而導致模板邊緣出現(xiàn)損傷。5結語 綜上所述，建筑外墻巖棉保溫復合一體板屬于新型綠色環(huán)保型建材，兼具力學性能穩(wěn)定、耐久、保溫隔熱效果良好等優(yōu)勢，符合綠色環(huán)保的現(xiàn)代建筑發(fā)展理念，具有推廣價值。充分發(fā)揮巖棉保溫復合一體板性能優(yōu)勢的關鍵在于合理設計構造并規(guī)范施工，經(jīng)過本文的研究，提出巖棉保溫復合一體板的總體構造及細部構造，說明了巖棉保溫復合一體板的應用方法，向巖棉保溫板中穿透鍍鋅低碳鋼絲，焊接至鐵絲網(wǎng)片上，形成穩(wěn)定的結構，再裹覆聚合物砂漿，構成完整的巖棉保溫復合一體板體系，在保證施工質量的前提下高效完成施工作業(yè)，巖棉保溫復合一體板設計及應用方案可供同仁參考。