嚴寒、寒冷地區(qū)農(nóng)牧建筑節(jié)能墻體主要模式及性能分析-論文

嚴寒、寒冷地區(qū)農(nóng)牧建筑節(jié)能墻體主要模式及性能分析[摘要]現(xiàn)代農(nóng)牧業(yè)建筑已經(jīng)不是傳統(tǒng)意義上的豬舍、雞窩和牛棚。而是一種必須滿足:經(jīng)濟、實用、環(huán)保、節(jié)能、防火、高強、耐久、安全、防鼠害等要求的現(xiàn)代化環(huán)保節(jié)能型廠房。本文就目前用于農(nóng)牧業(yè)建筑節(jié)能墻體的兩種主要模式（即240mm厚的普通混凝土砌塊墻體，外貼厚度80mm的密度小于15kg/m3聚苯乙烯泡沫塑料板的傳統(tǒng)建筑節(jié)能墻體模式；240mm厚的特殊形狀混凝土砌塊砌筑的墻體，在其厚度180mm的孔洞內(nèi)，現(xiàn)場澆筑聚苯顆粒泡沫混凝土保溫漿料后，形成的新型建筑節(jié)能墻體模式）進行比較分析，旨在探索出既符合新版《建筑設計防火規(guī)范》GB50016規(guī)定的、提高現(xiàn)代農(nóng)牧業(yè)建筑節(jié)能墻體的防火性能和建筑保溫、隔熱性能，又能降低運行過程中的運營成本，實現(xiàn)節(jié)能與結(jié)構(gòu)一體化，保溫材料與建筑物同壽命的新型農(nóng)牧業(yè)建筑節(jié)能墻體，滿足日益發(fā)展的農(nóng)牧節(jié)能建筑的需要。[關(guān)鍵詞]農(nóng)牧建筑節(jié)能墻體；外墻外保溫；聚苯顆粒泡沫混凝土保溫漿料；自保溫復合砌塊墻體；保溫；環(huán)保；耐久；防火；防鼠害；節(jié)能墻體模式前言隨著現(xiàn)代農(nóng)牧養(yǎng)殖業(yè)的快速發(fā)展，現(xiàn)代農(nóng)牧養(yǎng)殖建筑已經(jīng)不是傳統(tǒng)意義上的豬舍、雞窩和牛棚。農(nóng)牧養(yǎng)殖建筑必須滿足如下要求：經(jīng)濟、實用、環(huán)保、節(jié)能、防火、高強、耐久、安全、防鼠害。在我國的嚴寒、寒冷地區(qū)，目前的農(nóng)牧建筑節(jié)能墻體，普遍采用公民建的外墻外保溫模式，即：墻體采用240mm厚度的普通混凝土砌塊砌筑，在外墻體外側(cè)粘貼80mm厚度的、密度為12-15kg/m3的聚苯乙烯泡沫泡沫塑料板，其表面薄抹灰處理的傳統(tǒng)節(jié)能墻體模式；還有一種新型的農(nóng)牧建筑節(jié)能墻體模式，正在我國嚴寒地區(qū)的農(nóng)牧建筑節(jié)能墻體得到施工應用，該種農(nóng)牧建筑節(jié)能墻體模式，采用特殊形狀的普通混凝土砌塊砌筑，在其孔洞內(nèi)現(xiàn)場澆筑聚苯顆粒泡沫混凝土保溫漿料180mm厚，不需要進行內(nèi)外抹灰和外保溫處理，形成一種由聚苯顆粒泡沫混凝土保溫漿料填充的保溫與結(jié)構(gòu)一體化的、復合保溫節(jié)能墻體模式。通過將這種新型農(nóng)牧建筑節(jié)能墻體模式與傳統(tǒng)的農(nóng)牧建筑節(jié)能墻體模式進對比分析，選出一種適合現(xiàn)代農(nóng)牧建筑節(jié)能墻體模式，滿足建筑節(jié)能與結(jié)構(gòu)一體化技術(shù)，保溫材料與建筑物同壽命，防火、環(huán)保與防鼠害相結(jié)合要求，探索出一條現(xiàn)代農(nóng)牧節(jié)能建筑在隔熱、保溫低運行成本的新途徑，推動我現(xiàn)代農(nóng)牧業(yè)的快速、健康的發(fā)展。傳統(tǒng)農(nóng)牧建筑節(jié)能墻體模式2.1傳統(tǒng)農(nóng)牧建筑節(jié)能墻體模式構(gòu)成傳統(tǒng)農(nóng)牧建筑節(jié)能墻體模式，由混凝土承重砌塊墻體1、模塑聚苯乙烯泡沫塑料板(EPS)2、玻璃纖維聚合物抗裂砂漿薄抹灰層3、內(nèi)抹灰層4、室外涂料層5和室內(nèi)涂料層6構(gòu)成，如圖1所示。2.2混凝土承重砌塊塊型混凝土承重砌塊2塊型主要有兩種:主塊和半塊。主塊規(guī)格尺寸為390mm×240mm×190mm；半塊規(guī)格尺寸為190mm×240mm×190mm，壁厚為30mm，如圖2所示；密度等級為1200kg/m3,強度等級為MU5.0；抗凍性滿足F50要求；炭化系數(shù)大于0.85；軟化系數(shù)大于0.85，吸水率小于15%。2.3混凝土承重砌塊墻體砌筑與梁、柱節(jié)點混凝土承重砌塊墻體采用混凝土砌塊1砌筑，以主塊型為主，半塊主要用于錯縫壓槎，砂漿圖2主塊圖3采用混合砂漿，±0以下采取水泥砂漿砌筑，該種砌塊砌筑在下圈梁上，與上圈梁7和構(gòu)造柱8砌筑在同一個平面內(nèi)，在砌筑好的砌塊砌體1的外側(cè)粘貼80mm后的密度12kg/m3或15kg/m3的模塑聚苯乙烯泡沫板2，在聚苯乙烯泡沫板2的外側(cè)鋪設玻璃纖維網(wǎng)格布聚合物抗裂砂漿薄抹灰層3，在薄抹灰層上涂刷外墻裝飾涂料層5，在室內(nèi)，混凝土承重砌塊砌體1與混凝土構(gòu)造柱8平齊，采用水泥砂漿抹灰，在內(nèi)抹灰層4上粉刷內(nèi)墻裝飾涂料6，如圖3，圖4所示。2121圖4傳統(tǒng)農(nóng)牧建筑節(jié)能墻體模式施工2.4模塑聚苯乙烯泡沫塑料板的性能指標1）240mm厚的普通混凝土砌塊墻體，外貼80mm厚模塑聚苯乙烯泡沫塑料板；2）密度為12kg/m3的模塑聚苯乙烯泡沫塑料板的導熱系數(shù)（檢測值）為：λ=0.044W/(m?K)；壓縮強度為45kPa；體積吸水率為8.2%；3）密度為15kg/m3的模塑聚苯乙烯泡沫塑料板的導熱系數(shù)檢測值為：λ=0.042W/(m?K)；壓縮強度為51kPa；體積吸水率為7.0%；3.新型農(nóng)牧建筑節(jié)能墻體模式3.1新型農(nóng)牧建筑節(jié)能墻體模式構(gòu)成新型農(nóng)牧建筑節(jié)能墻體，由混凝土承重砌塊9，和位于其孔洞內(nèi)的聚苯乙烯泡沫塑料顆粒泡沫混凝土保溫漿料10構(gòu)成，不需要內(nèi)、外抹灰，水平灰縫合豎直灰縫只做勾縫處理即可。如圖5、圖6所示。3.2混凝土承重砌塊塊型混凝土承重砌塊9的性能，應符合行業(yè)標準《自保溫混凝土復合砌塊》JG/T407，《普通混凝土小型空心砌塊》GB/T8239，《復合保溫磚和復合保溫砌塊》GB/T29060規(guī)定。主要有主塊，其規(guī)格尺寸為：390mm×240mm×190mm；半塊，其規(guī)格尺寸為：190mm×240mm×190mm，其塊型結(jié)構(gòu)如圖7～圖9所示；抗壓強度等級：MU5.0；MU7.5；抗凍性D50，強度損失小于25%；質(zhì)量損失小于5%；抗?jié)B性符合GB/T8239的要求；吸水率符合GB/T8239的要求；放射性符合GB6566的規(guī)定；吸水率不大于12%；炭化系數(shù)和軟化系數(shù)不小于0.85；圖591910圖6承重砌塊砌體的孔洞內(nèi)現(xiàn)場澆筑聚苯顆粒泡沫混凝土保溫漿料圖7主塊圖8半塊承重砌塊主塊承重砌塊半塊圖9主要塊型3.3聚苯乙烯泡沫塑料顆粒泡沫混凝土保溫材料在特殊形狀混凝土承重砌塊的孔洞內(nèi)，現(xiàn)場澆筑絕干密度小于290kg/m3的聚苯乙烯泡沫顆粒泡沫混凝土保溫漿料，在泡沫混凝土漿料中摻入一定量的聚苯乙烯泡沫顆粒骨料，其作用是：一是減輕泡沫混凝土的密度，有利于提高現(xiàn)場澆筑泡沫混凝土墻體的高度，不足以產(chǎn)生鼓板或墻體坍塌事故，提高現(xiàn)場澆筑效率；二是這種骨料摻入后，大大提高泡沫混凝土漿料的保溫、隔熱性能；三是泡沫混凝土的干燥收縮值會減小很多，有利于墻體的熱穩(wěn)定性。經(jīng)國家建筑工程質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心檢測，絕干聚苯乙烯泡沫顆粒泡沫混凝土保溫漿料的密度為:283kg/m3，其導熱系數(shù)為:λ=0.0696W/(m?k),檢測樣品規(guī)格尺寸為：300mm×300mm×40mm，如圖10-圖11所示。應符合行業(yè)標準《泡沫混凝土》JG/T266的有關(guān)規(guī)定?？箟簭姸炔恍∮?.4MPa；干燥收縮值不大于3.0；垂直于板面的抗拉強度不小于100KPa；軟化系數(shù)和炭化系數(shù)不小于0.7；體積吸水率不大于10%；放射性滿足GB6566的規(guī)定。圖10用于檢測聚苯顆粒泡沫混凝土保溫材料的樣品圖11從現(xiàn)場施工墻體中取出的聚苯顆粒泡沫混凝土保溫材料的防水性能3.4新型農(nóng)牧建筑節(jié)能墻體模式的主要建筑節(jié)點3.4.1構(gòu)造柱節(jié)點處理構(gòu)造柱位置砌筑時采用主砌塊和半塊混砌，錯縫搭接；并按照規(guī)定預留拉結(jié)筋（間隔400mm或600mm預埋拉結(jié)鋼筋）,利用混凝土承重砌塊內(nèi)凹槽與構(gòu)造柱形成整體，提高結(jié)構(gòu)安全性，在內(nèi)凹槽部位粘貼50mm寬，50mm厚，高度同構(gòu)造柱的保溫板。支設構(gòu)造柱側(cè)模板進行灌筑，在構(gòu)造柱外側(cè)模板拆除后，粘貼和砌筑復合保溫貼面砌塊，使之與先前砌筑好的混凝土承重砌塊墻體在一個平面內(nèi)，并進行原漿勾縫處理?；炷脸兄仄鰤K墻體砌筑好后，要進行勾縫處理，內(nèi)外墻面不需要再抹灰，如圖12所示。圖12構(gòu)造柱節(jié)點處理3.4.2門、窗洞口節(jié)點門、窗洞口采取專門的洞口主塊和洞口半塊與混凝土承重砌塊配合砌筑，采用反砌法施工。第一皮的洞口兩側(cè)采用洞口主塊砌筑，第二皮采取洞口半塊砌筑，依次類推；壓槎錯縫砌筑，洞口以外采取混凝土承重砌塊主塊和半塊壓槎錯縫砌筑。采取原漿邊砌筑邊勾縫，在洞口主塊和洞口半塊形成的豎直孔洞內(nèi)插入芯柱鋼筋，芯柱鋼筋與灌孔混凝土形成一個與上下圈梁相連接的鋼筋混凝土芯柱，門、窗，或者排風設備可固定該芯柱上，非常安全可靠，如圖13所示。圖13門、窗洞口側(cè)面固定點采取特殊洞口砌塊砌筑3.4.3門上口、窗上下口節(jié)點外墻門口過梁、窗口過梁及窗臺板（實心磚或混凝土窗臺板）要求外側(cè)凹進墻面40mm，保證粘貼保溫板與墻面平齊。外墻門口過梁、窗口過梁及伸入洞口塊200mm,并且過梁兩端設有預制好的直徑100mm的圓孔，以便洞口兩側(cè)的芯柱鋼筋穿過，外墻門口過梁、窗口過梁與門窗洞口兩側(cè)的鋼筋混凝土芯柱澆筑成一個整體，確保門窗或通風設備的穩(wěn)定性和安全性，如圖14所示。圖14外墻門口過梁、窗口過梁及窗臺板處理3.4.4圈梁處節(jié)點處理圈梁下如無空隙，則在混凝土承重砌塊上直接打圈梁即可，采用（節(jié)點一）進行施工，進行施工，有保溫漿料溢出高于混凝土承重砌塊上沿的應清理。圈梁以下如有空隙使用標準砌塊或標準磚補充砌筑，標準磚外側(cè)與圈梁平齊，必須保證梁下封堵嚴密，采用（節(jié)點二）進行施工，如圖15所示。圈梁外側(cè)粘貼復合保溫貼面砌塊，并勾縫處理，復合保溫貼面砌塊應與混凝土承重砌塊墻體在同一平面內(nèi)。圖15圈梁與混凝土砌塊砌體的節(jié)點處理3.4.5框架梁部位保溫節(jié)點處理框架梁以下空隙使用標準磚進行砌筑，標準磚外側(cè)與框架梁平齊，必須保證梁下封堵嚴密，有保溫漿料溢出高于混凝土承重砌塊上沿的應清理干凈。如圖16所示。圖16框架梁部位保溫處理3.4.6水平系梁節(jié)點處理對于有水平系梁的情況，混凝土承重砌塊砌到水平系梁底，進行保溫漿料的澆筑，澆筑完成后開始水平系梁模板支設，澆筑混凝土，水平系梁要求外側(cè)凹進墻面40mm（粘貼保溫板后與墻體平齊），如圖17所示：圖17水平系梁節(jié)點保溫處理3.4.7地梁節(jié)點處理對于鋼筋混凝土地梁在±0.00以上的，對于地梁外側(cè)及地梁與混凝土承重砌塊墻體通縫處保溫節(jié)點施工，采用混凝土復合保溫貼面砌塊粘貼施工，也可以采用外墻外保溫系統(tǒng)施工，如圖18所示。圖18地梁節(jié)點保溫處理3.4.8電氣管線節(jié)點處理混凝土承重砌塊墻體砌筑完成后，在泡沫混凝土保溫漿料澆筑前，將電氣管線預埋到砌塊內(nèi)部，所有管線預埋完成后，開始進行保溫漿料的澆筑，如圖19所示。圖19電氣線路節(jié)點處理3.4.9混凝土承重砌塊墻體與拐角構(gòu)造柱節(jié)點處理混凝土承重砌塊墻體與拐角構(gòu)造柱連接構(gòu)造，混凝土承重砌塊外凸拐角構(gòu)造柱60mm,構(gòu)造柱與混凝土承重砌塊采用軟連接，中間采用水平系列連接，保證墻體的出平面的穩(wěn)定性；或者采用應連接，每隔三皮加一組拉結(jié)筋；拐角構(gòu)造柱的保溫處理，采用混凝土復合保溫貼面砌塊粘貼并勾縫；也可以采用外墻外保溫系統(tǒng)處理，如圖20所示。圖20混凝土承重泡沫混凝土自保溫砌塊墻體與拐角構(gòu)造柱節(jié)點處理4熱工性能指標對比新型農(nóng)牧建筑節(jié)能墻體模式的熱工性能新型農(nóng)牧建筑節(jié)能墻體采用特殊的混凝土砌塊，其墻體厚度240mm，混凝土砌塊空腔厚度180mm;(混凝土砌塊尺寸390×240×190壁厚30mm)，混凝土砌塊空腔內(nèi)現(xiàn)場澆筑聚苯顆粒、泡沫混凝土混合保溫漿料，其保溫漿料的導熱系數(shù)λ=0.0696W/（m.K）（國家建筑工程質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心的實測值），其密度為≤290kg/m3；混凝土砌塊現(xiàn)澆保溫漿料自保溫復合墻體的傳熱系數(shù)：K=0.40W/（m2?K）;熱阻R=2.36(m2?K)/W；傳統(tǒng)農(nóng)牧建筑節(jié)能墻體模式的熱工性能墻體為240mm厚度的普通混凝土砌塊(混凝土砌塊尺寸為390×240×190)，外貼80mm厚度的模塑聚苯乙烯泡沫塑料；密度為12kg/m3的模塑聚苯乙烯泡沫塑料的導熱系數(shù)檢測值為：λ=0.044W/(m?K)；密度為15kg/m3的模塑聚苯乙烯泡沫塑料的導熱系數(shù)檢測值為：λ=0.042W/(m?K)；普通混凝土砌塊砌體外貼80mm厚度的模塑聚苯保溫板墻體的傳熱系數(shù)為：1）外貼密度為15kg/m3的聚苯保溫板的墻體傳熱系數(shù)：K=0.44W/(m2.K)；熱阻R=2.11(m2.K)/W;2）外貼密度為12kg/m3的聚苯保溫板的墻體傳熱系數(shù)：K=0.46W/(m2.K);熱阻R=2.02(m2.K)/W;5.經(jīng)濟指標對比新型農(nóng)牧建筑節(jié)能墻體模式與傳統(tǒng)農(nóng)牧建筑節(jié)能墻體的經(jīng)濟指標對比見表1所示。表1新型農(nóng)牧建筑節(jié)能墻體模式與傳統(tǒng)農(nóng)牧建筑節(jié)能墻體模式經(jīng)濟對比項目傳統(tǒng)保溫墻體模式經(jīng)濟指標（元/m2）新型保溫墻體模式經(jīng)濟指標（元/m2）空心砌塊38.438.4砌筑砂漿材料費12.18.5抹灰砂漿材料費88砌筑人工費4848抹灰人工費3628現(xiàn)澆復合保溫漿料成活價75傳統(tǒng)保溫材料費45（B2級）傳統(tǒng)保溫人工費30合計217.5205.96.防火性能對比6.1根據(jù)國家設計防火規(guī)范GB50016-2014中6.7.8規(guī)定，采用B1、B2保溫材料時，防護層厚度首層不應小于15mm,其他層不應小于5mm。從已經(jīng)采用傳統(tǒng)農(nóng)牧建筑節(jié)能墻體模式建造的廠房進行實地調(diào)查看，防護層最厚的不到3mm,最薄的1mm左右，單層玻璃纖維網(wǎng)格布，并不是耐堿的，質(zhì)量極差，聚苯板為B2級可燃保溫材料，發(fā)生火災的風險極大。6.2新型農(nóng)牧建筑節(jié)能墻體模式，采用在混凝土砌塊砌筑的墻體內(nèi)，現(xiàn)場澆筑聚苯顆粒泡沫混凝土混合保溫漿料，保溫材料屬于A級不燃材料，再說保溫材料的外層有30mm的混凝土保護層。防火性能完全滿足國家設計防火規(guī)范GB50016-2014的要求。7.耐久性能對比7.1傳統(tǒng)農(nóng)牧建筑節(jié)能墻體模式的耐久性極差，從實際調(diào)查來看，使用不到兩年的農(nóng)牧建筑，有的已經(jīng)發(fā)生脫落開裂，墻體進水保溫材料潮濕，導致保溫效果下降，老鼠打洞破壞保溫層，導致保溫材料缺失等。如圖21-圖31所示。圖21窗臺下口部位破裂圖22墻體中部發(fā)生破裂圖23門口保溫層防護層破裂圖24防護層破裂圖25防護層破裂修復后又破裂圖26防護層破裂圖27防護層破裂圖28門口保溫防護層破裂圖29防護層破裂圖30防護層施工質(zhì)量不合乎建筑設計防火規(guī)范圖31門口防護層破裂7.2新型農(nóng)牧建筑節(jié)能墻體模式，由于采用混凝土承重砌塊砌筑的墻體，并在其孔洞內(nèi)澆筑聚苯顆粒泡沫混凝土混合保溫漿料，不但起到防火保溫隔熱作用，還大大增強了墻體的整體穩(wěn)定性和墻體的剛度，通過實地對墻體的鋸切和鑿孔試驗，證明了這一點。保溫材料與建筑物同壽命，保溫與結(jié)構(gòu)一體化，如圖32-圖36所示。圖32新型農(nóng)牧建筑節(jié)能墻體模式構(gòu)造圖33新型農(nóng)牧建筑節(jié)能墻體模式垂直刨面結(jié)構(gòu)圖34建造過程中的新型農(nóng)牧建筑節(jié)能墻體圖35正在建造的由新型農(nóng)牧建筑節(jié)能墻體模式構(gòu)成的建筑圖36新型農(nóng)牧建筑節(jié)能墻體模式的施工現(xiàn)場8.防鼠害性能對比凡是農(nóng)牧建筑必須考慮防鼠害，通過實地調(diào)查，傳統(tǒng)農(nóng)牧建筑節(jié)能墻體模式的防鼠害的效果最差，投入不到兩年的傳統(tǒng)農(nóng)牧建筑節(jié)能墻體模式的建筑物，到處有老鼠盜打的洞穴，白色的聚苯板小塊或顆粒到處都是，據(jù)有關(guān)的技術(shù)人員講，墻體聚苯保溫層破壞達到50%以上，個別的農(nóng)牧建筑節(jié)能墻體的保溫層破壞達80%，問題相當嚴重。老鼠破壞保溫層的現(xiàn)象也時有發(fā)生在工業(yè)與民用建筑的外墻外保溫系統(tǒng)工程，而農(nóng)牧建筑外墻保溫工程則與工業(yè)和民用建筑外墻外保溫工程的使用環(huán)境和居住對象完全不同。在考慮農(nóng)牧建筑節(jié)能墻體模式時，必須重點考慮：保溫、防火、耐久、防鼠害四項功能，必要時，防鼠害放在第一位考慮。傳統(tǒng)農(nóng)牧建筑節(jié)能墻體模式深受鼠害的情況到處發(fā)生，如圖37-圖45所示。從新型農(nóng)牧節(jié)能墻體模式結(jié)構(gòu)和樣板房的使用情況來看，完全達到保溫、防火、耐久、防鼠害的四項功能，效果最佳。目前農(nóng)牧建筑采用的節(jié)能墻體模式的性能指標對比見表2