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就是具有極佳的保溫性能，因為它的導(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)用于一臺家庭使用的200升的冰箱，不僅能夠增加約4～6升的食物儲藏容積，同時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)澆體系會出現(xiàn)鋼材、水泥嚴(yán)重浪費、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)組織方式對人工勞動嚴(yán)重依賴，重復(fù)簡單勞動、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)場操作。

4. 促進建筑產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級

裝配式建筑是傳統(tǒng)建筑業(yè)與先進制造業(yè)良性互動、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. 國外裝配式建筑

美國：已形成各種專用預(yù)制建筑體系，編制了系統(tǒng)的設(shè)計、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，結(jié)合自身實際，在結(jié)構(gòu)整體性抗震和隔震方面取得突破性進展。約50%的住宅和85%的高層采用預(yù)制裝配式技術(shù)。

2. 國內(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。

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

四、存在問題

目前裝配式建筑施工流程是先由設(shè)計院進行設(shè)計，然后再由PC構(gòu)件企業(yè)進行拆分。如此便會造成墻板模塊過多、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、生產(chǎn)、安裝施工、驗收評定標(biāo)準(zhǔn)和程序還不清晰。

1. 成本問題

以上海地區(qū)測算結(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)，無法達到國際行業(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，如果端面受到火焰攻擊，就會立刻燃燒收縮，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其強度馬上就會消失，沉重的混凝土外頁墻就會瞬間發(fā)生脫落。

五、如何突破

1.構(gòu)件標(biāo)準(zhǔn)化：推動構(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，實現(xiàn)對各類型的全覆蓋。

2.建筑外形簡約化：不能盲目追求裝配率,對廉租房、保障房等建筑可簡化外立面造型，降低制造成本,對外立面復(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)計院設(shè)計，然后再由PC構(gòu)件企業(yè)進行拆分的流程，讓設(shè)計院圍繞標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)件進行設(shè)計，構(gòu)件廠只負(fù)責(zé)批量生產(chǎn)，設(shè)計院負(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)證進口的連接件價格成本高，增加工程成本。以目前連接件材料達到質(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，每平方需要6個，每個25-30元，總計180元左右。

4.簡化工序：節(jié)省時間成本、人工成本，簡化了制造和施工工序，外圍護結(jié)構(gòu)與保溫層、裝飾面一次成型，工序簡單。

5.墻體厚度減?。航档凸珨偯娣e，提高建筑使用率，提高運輸效率，降低運輸成本和節(jié)約堆放場地。

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，隨著國家標(biāo)準(zhǔn)的提高這一缺點愈發(fā)明顯。