EPS新型节能墙体的发展与应用前景

摘要:eps新型节能墙体为一种轻质承重、保温隔热的新技术。在我国,此墙体结构体系的发展及其应用还处于起步阶段,将此技术应用于我国建筑行业,既满足我国墙改发展的总体要求,又能促进我国墙体技术的发展。通过对新型节能墙体的发展状况及其特点的深入了解,有助于推动此墙体在我国的广泛应用及墙体技术的进一步发展,为我国带来更大的经济效益和社会效益。

关键词:节能墙体;轻集料混凝土;保温模块;抗震性能

0 引言

墙体材料的发展至今已有几千年的历史,近代建筑中的墙体设计施工大多采用钢筋混凝土、各类粘土砖及砌块以及各种复合材料为主要材料。我国从20世纪80年代末开始实行墙体改革政策,限制实心粘土砖的应用,大力推广各种新型墙体材料替代实心粘土砖,但迄今为止,一些村镇等落后地区民居建筑以及城市建筑的部分框架结构的填充墙、多层建筑基础部位还在使用粘土砖,每年粘土砖生产量达6000多亿块,耗用粘土资源13亿立方米,约废田70万亩左右[1]。尤其是一些耕地紧缺的地区和粮食产区,由于粘土砖的大量生产,局部地区已经到了无土可挖、无土可用的地步,这种情况已直接影响到我们未来的生存环境。在建材行业的科研努力及政策推动下,以节能为主的各种轻型板材、预制块材、复合混凝土墙材、免烧砖瓦等新型墙体材料大量涌现,逐渐取代了2千多年来一直占据着墙体材料霸主地位的烧结粘土砖。发展新型节能墙体材料,是保护土地资源、节约能源、改善环境的重要措施,是实现可持续发展的必然要求,是坚持以人为本,构建和谐社会的迫切需要。

近年来,我国墙体材料改革如火如荼。一种新型节能墙体结构被越来越多的人关注,那就是“EPS新型节能”墙体结构体系,它是由改性EPS轻集料混凝土在生产车间预制成横竖带孔洞的保温砌块模板,在现场粘结拼装成墙板,在其水平和竖向芯孔内配置钢筋,并浇筑大流动性自密实免振混凝土,形成网格式刚性骨架作为墙体的承重结构。这种新型节能墙体是我国从外国引进的,经过改良的一项新技术。

1 EPS新型节能墙体在国内外研究发展状况

1.1国外发展状况

为了保护土地资源,改善人类的生存环境,世界各国都在积极寻找一种兼顾节能,造价低,结构安全性能好的新型墙体结构体系。建筑外墙作为建筑耗能的主要部位,成为发达国家节能研究的重点。新型节能砌块材料在国外的发展较为广泛,生产及应用技术也已经比较成熟。利用工业废料聚苯乙烯泡沫作为轻骨料,参入水泥及外加剂制成的EPS轻集料混凝土在国外的应用取得了很大的成功。在二十世纪七十年代初,奥地利人开发的“纳士塔(Rastra)”结构体系就是采用这种EPS轻集料混凝土(密度为300-500kg/m³)压制成隔热吸声的空心模块,该模块可由工厂批量加工,模块在现场拼装、粘接形成墙体外部结构,再通过浇筑满足设计强度的混凝土形成格构式墙体。1996年美国加州大学对“Rastra”墙体做了平面外弯曲试验,其结论表明该墙体结构在荷载不断增加的情况下,表现为韧性特性,未观察到脆性特性,墙体是逐渐屈服的。在美国,“Rastra”建筑结构体系已通过ISO9000国际质量认证。1999年ICBO(国际建筑协会)的评价报告宣布:“‘Rastra’建筑体系是一种永久性框架,可用于钢筋混凝土横梁、过梁、墙体以及地基和承重墙。” [2]目前,该墙体结构在世界很多国家得到广泛的推广及应用。在蒙古国、法国、西班牙、斯洛文尼亚、地中海国家、英格兰、德国、非洲、沙特阿拉伯等一些国家都有“Rastra”体系的建筑。实践证明,此结构在热性能及结构方面有相当突出的优势。

1.2国内发展状况

我国在近几年开始引进EPS新型节能墙体技术,经国内企业自行改良使该项技术逐步的广泛应用于各种建筑工程。在我国,EPS新型节能墙体的研究和应用还处于起步阶段,目前此墙体结构多数用于低矮建筑,如:别墅、农民自建3层以下民房、仓储用房等建筑。尤其是在寒冷和炎热地区,此结构更能发挥其节能的优越性。哈尔滨工程大学对“Rastra”新型节能墙体的抗震性能试验研究中提出,此种墙体的横向构件类似于短梁,竖向构件类似于短柱,形式上类似于整体小开口剪力墙。2006年中国建筑科学研究院结构所对此墙体的抗震性能试验研究中得出:格构式混凝土墙体的抗剪能力、破坏形态、抗震耗能力弱于实心混凝土墙,但对于应用范围缩小后,能够适用于不超过6层住宅类建筑(如抗震烈度设防不超过8度,层高≤3m,开间≤ 4.5m)[3]。此墙体结构能否应用于更高层的建筑物还有待进一步的研究。2002年清华大学土木工程系在对此种保温砌模混凝土墙体抗震性能试验研究中得出:保温砌模现浇承重墙体系可以满足8度设防的7层住宅受剪承载力要求和抗震墙结构小震时的层间位移角要求[4]。此墙体结构能否应用于更高层的建筑物还有待进一步的研究。

2 EPS新型节能墙体的性能特点

2.1新型节能墙体的优点:

2.1.1材料加工:(1)EPS保温模块可以批量生产,生产工业化集中程度高;(2)生产EPS保温模块的材料,来自工业废料,加工过程属于废物再利用,既环保又经济(3)造价低廉。

2.1.2结构自身:(1)混凝土浇筑与模块良好的固结,墙体的整体性好,刚度大;(2)结构本身自重轻,既轻质又承重;(3)保温隔热,节能性好;(4)防火性能较好;(5)抗震性能优越,相比实心钢筋混凝土剪力墙能够抵抗更大的变形。

2.1.3施工过程:(1)对施工人员的技术水平要求较低;(2)保温承重一体化施工,施工速度快,周期短。

2.2新型节能墙体的缺点:

(1)墙体的刚度及承载力比相同尺寸的实心剪力墙小;(2)房间的开间受限制,层高受限制,因此应用此墙体结构的建筑其空间布局收到一定限制。

3 EPS新型节能墙体的制作及施工工艺

3.1EPS保温模块的生产工艺

采用流水施工生产线,其生产流程:聚苯乙烯发泡料装料混合搅拌(加水、水泥、外加剂)浆料入模加压尺寸控制脱模养护组合粘结成型检验合格为成品

3.2新型节能墙体的现场施工工艺

①基础施工②预埋竖向钢筋③墙体保温模块拼装、粘接牢固④绑扎水平钢筋⑤浇筑自密实混凝土⑥养护⑦屋面工程⑧墙体抹灰⑨装饰工程,其中③和④分层交替进行。(注:由于墙体外部结构的保温模块具有良好的保温性能,因此灌注的混凝土可以利用自身的自由水和水化热进行独立养护,早期强度增长快,免除了夏季施工的保湿措施和冬季施工的保温措施,施工条件可以不受季节限制。)

4结论:

(1)EPS新型节能墙体实现了半预制和半现浇的完美结合,其结构兼顾保温隔热、轻质承重、环保经济等特点,符合我国墙改的要求,紧跟时代脚步,该墙体在我国应用及推广将带来巨大的社会效益和经济效益;

(2)EPS新型节能墙体施工速度快,周期短,且抗震性能良好,尤其适合地震灾区重建;

(3)EPS新型节能墙体既保温又隔热,适宜在东北寒冷地区及南方炎热地区房屋建筑中广泛推广。

参考文献

【1】柴杰.墙体改革与循环经济[J].中国学术期刊,2007(24).

【2】张国侠.新型节能墙体结构的抗震性能研究[D].哈尔滨工程大学,2007 (6).

【3】刘军进,王翠坤,肖从真.水泥聚苯模壳格构式混凝土墙体抗震性能研究[J].建筑结构,2006(6).

【4】孙建超,钱稼茹,方鄂华,胡庆昌,冯葆莼.小剪跨比保温砌模混凝土墙抗震性能试验研究[J].建筑结构学报,2002,23(2):19-26.