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建筑節(jié)能與結(jié)構(gòu)一體化技術(shù)分析論文
一、研發(fā)背景
本文淺析的“改性巖棉板永久性、自固定現(xiàn)澆混凝土保溫外模板術(shù)”，已獲得國(guó)家專利（名稱為：一種現(xiàn)澆混凝土改性復(fù)合巖棉保溫外模板，專利號(hào)：ZL201620010463.0）授權(quán)。目前全國(guó)正在全面深化改革，大力推進(jìn)十三五各項(xiàng)計(jì)劃，按照創(chuàng)新、協(xié)調(diào)、綠色、開放、共享的發(fā)展理念，創(chuàng)新轉(zhuǎn)型升級(jí)，大力推進(jìn)發(fā)展海綿城市、綠色建筑，廣泛開展被動(dòng)房示范工程建設(shè)，對(duì)于全面完成“十三五”國(guó)家強(qiáng)制性節(jié)能減排目標(biāo)，執(zhí)行新提升的《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》和節(jié)能率75%的標(biāo)準(zhǔn)，是適應(yīng)新常態(tài)，有效應(yīng)對(duì)全球氣候變化，緩解資源能源對(duì)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的約束具有重要作用；同時(shí)在新常態(tài)下提升城鎮(zhèn)化發(fā)展質(zhì)量、效益、改善人民生產(chǎn)、生活條件，建設(shè)資源節(jié)約型，社會(huì)環(huán)境友好型，推動(dòng)可持續(xù)發(fā)展，有著重要的意義。在新常態(tài)的發(fā)展中，盲目追求量的增長(zhǎng)和粗放型的發(fā)展是達(dá)不到現(xiàn)代化的標(biāo)準(zhǔn)要求，現(xiàn)行建筑節(jié)能保溫主要采用外墻外保溫的結(jié)構(gòu)形式，經(jīng)十幾年的實(shí)踐應(yīng)用證明有如下弊端：使用的有機(jī)保溫材料具有易燃性，且燃燒時(shí)會(huì)釋放出大量有毒氣體，并在使用施工現(xiàn)場(chǎng)防火管理不規(guī)范的環(huán)境下容易出現(xiàn)火災(zāi)，給人民生命財(cái)產(chǎn)造成巨大損失；而且該形式施工工藝相對(duì)較復(fù)雜，施工工期長(zhǎng)，施工質(zhì)量難以控制，出現(xiàn)保溫層龜裂、滲水、起鼓、脫落、傷人、火災(zāi)等一系列問題。并且使用期間必須要維護(hù)、維修、更換、造成城市更換、改造施工二次污染嚴(yán)重，仍存有安全隱患；并導(dǎo)致資金，資源的雙重浪費(fèi)；不能與建筑物同壽命；更達(dá)不到建筑節(jié)能75%和新的防火規(guī)范及綠色建筑的標(biāo)準(zhǔn)要求，工程質(zhì)量達(dá)不到百年大計(jì)終身負(fù)責(zé)的法制標(biāo)準(zhǔn)。因而研發(fā)更環(huán)保，更安全，成本低，防火無隱患、防震結(jié)構(gòu)性能高，與建筑結(jié)構(gòu)同壽命的節(jié)能保溫與建筑結(jié)構(gòu)一體化的新技術(shù)、新產(chǎn)品、新工藝、新材料替代現(xiàn)行相關(guān)保溫材料技術(shù)尤為重要。新型“CX現(xiàn)澆混凝土改性復(fù)合巖棉保溫外模板”是建筑節(jié)能與結(jié)構(gòu)一體化技術(shù)的一種重要結(jié)構(gòu)，是建筑節(jié)能保溫與建筑結(jié)構(gòu)融為一體；并與建筑物同壽命，達(dá)到新的消防規(guī)范技術(shù)要求和防震技術(shù)要求的創(chuàng)新型A級(jí)建材。實(shí)現(xiàn)了建筑節(jié)能、安全防火雙達(dá)標(biāo)技術(shù)的綠色建材。
二、巖棉板的性能特點(diǎn)
巖棉板問世已有20多年歷史，該產(chǎn)品問世以來廣泛應(yīng)用于工業(yè)、石化、農(nóng)業(yè)、電力、船舶、建筑等領(lǐng)域，其性能是用無機(jī)材料制作而成，其特點(diǎn)燃燒性能達(dá)到A級(jí)，耐火極限達(dá)至2小時(shí)；保溫隔熱具有一定效果，吸音、降噪、減震等均有較好的功能特點(diǎn)。在新常態(tài)下，巖棉板應(yīng)用于建筑節(jié)能外墻保溫還存有不足之處，由于生產(chǎn)工藝和其材料本質(zhì)所定，自身體積松散所致壓縮強(qiáng)度達(dá)不到外墻保溫，粘結(jié)、拉拔結(jié)構(gòu)強(qiáng)度技術(shù)要求；憎水性、吸濕率兩項(xiàng)性能不足，做建筑外墻保溫經(jīng)過長(zhǎng)期的自然氣候的浸蝕及雨雪影響，吸水率高而導(dǎo)致達(dá)不到抗凍融技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，使保溫建筑結(jié)構(gòu)耐候性達(dá)不到與建筑同壽命的嚴(yán)重技術(shù)問題，為此巖棉板在現(xiàn)有性能特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，需要?jiǎng)?chuàng)新研發(fā)，以新的技術(shù)改性解決自身存在問題，使其發(fā)揮固有的性能指標(biāo)，以便全面達(dá)到做外墻保溫外模板的新一代綠色新型建材。
三、巖棉板的改性制造技術(shù)
巖棉板是以優(yōu)質(zhì)的天然玄武巖為主要原材料，經(jīng)熔爐大于1450℃的高溫融化后，以擺錘法均勻鋪棉。經(jīng)固化爐固化而制成巖棉板。但是該工藝制成的巖棉板用作建筑外墻做保溫板的性能指標(biāo)遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到建筑外墻保溫和建筑結(jié)構(gòu)技術(shù)要求，滿足不了建筑耐候性能指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)。為此經(jīng)過從原材料性能的物理檢測(cè)分析，生產(chǎn)工藝的調(diào)整，經(jīng)過多次研制，測(cè)試該產(chǎn)品材料在融化的巖漿中噴入專用適量的固化劑和特效專用增水劑，熱固性粘合劑和專用添加劑等，經(jīng)固化后使該產(chǎn)品纖維細(xì)長(zhǎng)，渣球含量低，保溫絕熱性能優(yōu)異，解決了做建筑外墻保溫材料不足的性能指標(biāo)。其改性技術(shù)指標(biāo)特點(diǎn)如下：1、保溫隔熱性能優(yōu)異巖棉纖維細(xì)長(zhǎng)，平均直徑、渣球含量等指標(biāo)均能達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，經(jīng)實(shí)測(cè)導(dǎo)熱系數(shù)為0.040w/mk。2、防火巖棉板以天然玄武巖為主要原材料，是不燃A級(jí)防火保溫材料，耐高溫性能優(yōu)越，高溫下導(dǎo)熱系數(shù)低，能有效延緩火勢(shì)蔓延；在火災(zāi)中不產(chǎn)生有毒氣體或熔融滴落物。3、防水巖棉板憎水率、短期吸水量、長(zhǎng)期吸水量均達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求，如產(chǎn)品被高壓水浸濕，干燥后不影響其性能，不會(huì)膨脹。4、防潮巖棉板制品在溫度50℃時(shí)，按照國(guó)標(biāo)GB/T25975—2010測(cè)試，質(zhì)量吸濕率小于1%。5、透氣性好巖棉板的纖維結(jié)構(gòu)，具有良好的透氣性，水蒸汽可以自由透過，能很好的配合磚混墻體或砼墻體的呼吸作用，使室內(nèi)保持舒適的干濕度環(huán)境。6、化學(xué)和物理性能穩(wěn)定巖棉制品的酸度系數(shù)——衡量巖棉板化學(xué)穩(wěn)定性耐久性的重要指標(biāo)，改性后的巖棉板具有良好的高濕熱穩(wěn)定性、耐久性及抵抗高溫收縮的能力。
四、巖棉板壓縮強(qiáng)度的改性
由于巖棉板材質(zhì)性能和生產(chǎn)工藝所致，體積松散、壓縮強(qiáng)度，吸水率滿足不了做建筑外墻模板的技術(shù)要求，為此對(duì)巖棉板經(jīng)過專用自動(dòng)化機(jī)械將松散的材質(zhì)按技術(shù)要求壓實(shí)，使松散的巖棉板增強(qiáng)了密實(shí)度，有效提高了自身壓縮強(qiáng)度，降低了吸水率，并滿足了做建筑外墻模板的自身支撐力，抗彎、抗折、抗拉強(qiáng)度的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求，吸水率的降低增強(qiáng)了抗凍融的功能，對(duì)于模板的耐候性能起到重要作用。只有進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新改性才能使巖棉板達(dá)到做保溫外模板的技術(shù)要求。
五、巖棉板的結(jié)構(gòu)改性框架網(wǎng)
按照現(xiàn)澆混凝土復(fù)合巖棉板保溫外模板的結(jié)構(gòu)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，在巖棉板上下兩面鋪設(shè)加強(qiáng)玻纖網(wǎng)；按結(jié)構(gòu)布局進(jìn)行鋪設(shè)多根受力拉接線，經(jīng)過橫向按一定間距上下拉接，使其連接成為整體分格框架網(wǎng)狀，將巖棉板永久牢固的固定于框架網(wǎng)之中，形成外模板夾心網(wǎng)架狀的整體。
六、現(xiàn)行復(fù)合保溫外模板施工安裝技術(shù)
現(xiàn)行結(jié)構(gòu)一體化保溫外模板施工安裝技術(shù)，保模板運(yùn)至施工工地后，按照設(shè)計(jì)施工圖紙和施工技術(shù)交低，先將保模板進(jìn)行彈線切割配料達(dá)到圖紙?jiān)O(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)需要的模塊標(biāo)準(zhǔn)，之后再在保模板上按照結(jié)構(gòu)布局彈線，用專用手電鉆打固定連接件孔，孔打好后模板到位，支撐校正，再有模板外側(cè)一人向內(nèi)穿連接件，模板內(nèi)側(cè)一人在連接桿上擰緊固定卡，以保證連接件不位移、不歪斜。隨之支內(nèi)側(cè)模板，，支撐牢固校正不歪斜即可澆筑混凝土�？傊�，以上施工技術(shù)需要彈線鉆孔、立板安裝、穿件擰卡的工藝。上述工藝存在的問題是：在外模板上打孔設(shè)置連接件，施工中很難監(jiān)控連接件孔布局是否合理、足量達(dá)標(biāo)的問題；連接件對(duì)保模板之外圍起著建筑結(jié)構(gòu)的重要技術(shù)作用，如固定件連接出現(xiàn)問題，就等于建筑工程主體結(jié)構(gòu)出現(xiàn)問題；同時(shí)施工安裝錨固件連接，按現(xiàn)行施工工藝要多花費(fèi)大量工時(shí)；耗用大量錨固件（6萬件/1萬平方米）、再加上人工工資，大大提高了工程造價(jià)�？傊鲜龉に嚧嬖凇肮こ淘靸r(jià)高、施工量大、工期長(zhǎng)、施工質(zhì)量隱患”等問題。為解決這一問題，經(jīng)過反復(fù)技術(shù)創(chuàng)新研制成功了改性復(fù)合瓦楞槽形自固定現(xiàn)澆混凝土巖棉保溫外模板。該技術(shù)即在經(jīng)過各項(xiàng)性能指標(biāo)滿足建筑外墻技術(shù)要求的巖棉板上設(shè)置玻纖網(wǎng)為整體加強(qiáng)層，按設(shè)計(jì)要求鋪設(shè)高強(qiáng)聚合物砂漿，通過專用自動(dòng)化制造機(jī)械制造而成瓦楞槽形，即形成保模板與建筑現(xiàn)澆混凝土的結(jié)構(gòu)結(jié)合層，該瓦楞槽使用高強(qiáng)聚合物砂漿物理性能與混凝土的物理性能相容，強(qiáng)度標(biāo)號(hào)一致，通過施工澆注工藝，澆注混凝土與保溫外模板融為一體，澆注混凝土自身經(jīng)過水化凝固增強(qiáng)，而形成外模板整體面積與混凝土科學(xué)的牢固的固化結(jié)合為一體，不用采取任何技術(shù)措施便形成永久性、自固定，節(jié)能保模板與建筑結(jié)構(gòu)一體化的創(chuàng)新專利技術(shù)。
七、自固定巖棉復(fù)合保溫外模板的科學(xué)性
巖棉板經(jīng)生產(chǎn)制造工藝、材料配方的創(chuàng)新改進(jìn)，使普通巖棉板改性達(dá)到建筑外墻保溫的技術(shù)性能標(biāo)準(zhǔn)；經(jīng)過專用技術(shù)進(jìn)行巖棉板體積壓實(shí)增強(qiáng)密實(shí)度提高壓縮強(qiáng)度，降低吸水、吸濕率，提高加強(qiáng)了整體耐候性能；巖棉板進(jìn)入高效玻璃纖維絲經(jīng)專利技術(shù)組成的玻纖框架網(wǎng)，使其克服了自身的抗拉、抗彎、抗折、抗撞擊的技術(shù)性能指標(biāo)不足的差距，達(dá)到了現(xiàn)澆混凝土支撐模板的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)；巖棉板經(jīng)過系統(tǒng)改性后，板兩面鋪設(shè)高強(qiáng)玻纖網(wǎng)，增強(qiáng)整體結(jié)構(gòu)的剛度、強(qiáng)度，玻纖網(wǎng)與高強(qiáng)聚合物砂漿牢固的粘結(jié)握裹為一體，保模板內(nèi)側(cè)由專利技術(shù)制作成瓦楞槽形，成為與現(xiàn)澆混凝土永久性自固定的結(jié)合層，經(jīng)過澆注混凝土施工工藝澆注，混凝土經(jīng)過水化增強(qiáng)凝固，科學(xué)的將保模板與建筑結(jié)構(gòu)永久的固定為一體。綜上所述，自固定改性巖棉板經(jīng)過一系列技術(shù)改性，即能保證良好的保溫效果，又能達(dá)到A級(jí)防火標(biāo)準(zhǔn)，使建筑節(jié)能、安全、防火、雙達(dá)標(biāo)；創(chuàng)新研制的瓦楞槽形保溫模板永久性自固定專利技術(shù)，自動(dòng)結(jié)合免用現(xiàn)行的錨固鏈接件，即節(jié)約了大量支撐模板固定鏈接件，又節(jié)約了施工安裝固定件大量用工，提高施工效率，加快了施工進(jìn)度，有效降低了工程造價(jià)，縮短了工期，使建筑節(jié)能保溫與結(jié)構(gòu)永久一體，真正實(shí)現(xiàn)了建筑節(jié)能保溫，安全防火，安全防震，與建筑結(jié)構(gòu)同壽命的一體化技術(shù)。
八、自固定現(xiàn)混凝土巖棉保溫外模板的環(huán)保性
CX現(xiàn)澆混凝土改性復(fù)合巖棉保溫外模板是由防火專用巖棉板(A)，標(biāo)準(zhǔn)抗裂砂漿，標(biāo)準(zhǔn)玻纖網(wǎng)格布，經(jīng)過工廠化生產(chǎn)，由專用自動(dòng)化機(jī)械一次上線成型；原材料，生產(chǎn)制造過程無污水、廢氣、廢渣、不揚(yáng)塵、無噪音，該產(chǎn)品無毒、無放射性公害的綠色低碳新型建材；應(yīng)用于建筑工程與建筑物同壽命，不做任何維護(hù)、維修或更換，避免了給城市造成多次投資或再次污染城市環(huán)境�？傊摦a(chǎn)品實(shí)現(xiàn)了保溫防火、模板雙功能，節(jié)約耗能，節(jié)約資源，抗自然氣候侵蝕、施工工藝簡(jiǎn)便、縮短工期，不采取任何技術(shù)措施便能達(dá)到建筑節(jié)能75%的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)要求，防火燃燒性能達(dá)到A級(jí)，是一種安全、節(jié)能、環(huán)保的新型綠色建材，是一種良好的綠色低碳環(huán)保建材，具有較好的廣泛的應(yīng)用前景。
九、自固定改性巖棉保溫外模板板的發(fā)展前景
推廣應(yīng)用建筑一體化技術(shù)是推動(dòng)我國(guó)建筑節(jié)能工作深入發(fā)展的迫切需要，“十三五”規(guī)劃對(duì)建筑節(jié)能尤為重視，以創(chuàng)新、協(xié)調(diào)、綠色、開放、共享的發(fā)展理念為指導(dǎo)，在全國(guó)各地展開了海綿城市、綠色建筑的創(chuàng)新示范區(qū)，提升了建筑節(jié)能75%、新的消防技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。大力推動(dòng)了發(fā)展低能耗建筑和綠色低碳建筑。這些工作的推進(jìn)和目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，有賴于建筑節(jié)能相關(guān)技術(shù)支撐體系的創(chuàng)新發(fā)展，特別是對(duì)不同形式保溫體系的研發(fā)和應(yīng)用提出了更加迫切的要求。經(jīng)過近10年的研發(fā)和實(shí)踐證明，目前一體化技術(shù)是一種綠色建筑的創(chuàng)新技術(shù)，可廣泛應(yīng)用于各種類型和結(jié)構(gòu)形式的民用、工業(yè)和公共建筑，是建筑結(jié)構(gòu)體系發(fā)展的重要方向。建筑一體化技術(shù)具有四大突出特點(diǎn)：一是節(jié)能保溫措施與墻體同步設(shè)計(jì)，同步施工，同步驗(yàn)收，實(shí)現(xiàn)了建筑物同壽命；保溫層杜絕了多次維修、更換；二是將A級(jí)保溫材料置于墻體之中，采用工廠機(jī)械化生產(chǎn)和現(xiàn)場(chǎng)裝配式或混凝土澆筑等方式施工，有效避免了外墻外保溫工程存在的空鼓、開裂、脫落等質(zhì)量問題。最大限度地消除了工程消防隱患，確保了人民生命財(cái)產(chǎn)的安全。三是具有良好的保溫隔熱性能，完全能夠滿足國(guó)家提升的節(jié)能率75%和防火技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求。四是可以有效縮短施工工期，減少人工和材料消耗，從而降低建筑成本造價(jià)，具有較好的社會(huì)綜合效益。綜上所述，建筑節(jié)能與結(jié)構(gòu)一體化技術(shù)體系具有大力發(fā)展廣泛推廣的良好前景。
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