轻钢轻质墙板复合保温系统在装配式农房上的应用研究

卢凌寰，谢小利，刘东群

（广西壮族自治区建筑科学研究设计院，广西 南宁 530025）

0 引言

我国有近 6 亿农村人口，农村农房的建筑面积约 280 亿 m2，占全国总建成建筑面积的 6 成以上。农村农房仍普遍采用传统的砖混结构，施工建造周期长、结构抗震性差、严重浪费自然资源。随着人们生活水平的提高，农村人民对于更好生活的追求，农村建筑的升级势在必行。

随着建筑工业化的不断发展，装配式建筑具有保证工程质量、降低施工现场劳动强度及施工周期短等优势。在缺乏劳动力、缺少相关建材生产配套的广大农村地区，采用装配式建筑是提高建筑质量、降低成本的有效方式。

目前装配式居住建筑可按结构类型分为预制装配式混凝土结构、装配式钢结构及新型复合结构。根据发达国家和地区的农房发展经验，轻钢装配式建筑具有建筑速度快、抗震满足要求等特点，具有良好的发展趋势。由于国内农村居住建筑大多为低层建筑且交通条件普遍存在一定限制，因此目前实际开展的农房的建设中，采用装配式结构的基本也为轻钢结构体系，而预制装配式混凝土结构在农房的实际案例已经很少采用。随着国家针对钢结构住宅提出了一系列的促进政策，钢结构住宅在我国未来的农房建设中具有巨大的发展可能。

轻钢结构+轻质墙板装配式建筑具有施工周期短、主体结构抗震性好、墙体节能及隔音效果好等优点，适用于我国新农村建设［1］，在一些地方已经得到了较为广泛的应用［2］。但是也应当看到，随着建筑节能标准对墙体热工性能的逐渐提高，对围护结构的热工性能要求不断提高，由于钢结构的存在，在热工上也容易产生热桥［3］。因此，装配式农房采用钢结构，在设计时应充分考虑避免产生冷热桥，对轻质墙板的连接形式采用合适的处理措施，如外保温相较于自保温形式时墙板连接部位热桥的影响区域、效果就有所减小［4］。本文通过对一个采用轻钢结构+石材发泡轻质墙板+反射隔热涂料复合保温胶浆保温系统的装配式农房示范项目分析，提出在适宜农房使用的轻钢+轻质墙板形式下，有效改善热工性能一种途径。

1 项目设计及施工

该项目为一栋 3 层住宅建筑，装配式的钢结构，建筑高度为 12.42 m，地上 3 层，建筑面积 258.04 m2，为广西较为常见的农村居住建筑样式，建筑外观如图 1 所示。该建筑为装配式钢框架结构+轻型钢结构，项目墙体采用的墙体材料为轻质石材发泡轻质墙板，同时采用了反射隔热涂料-保温胶泥外墙保温系统来改善墙体围护结构的热工性能。建筑墙体保温构造如图 2 所示。根据进场复验，90 mm 厚石材发泡轻质墙板的导热系数为0.13 W/（m·K），保温胶浆为保温胶泥，厚度为 5 mm，导热系数为 0.052 W/（m·K）；外饰反射隔热涂料太阳光反射比 0.83，半球发射率 0.86。

图1 项目外观

图2 建筑墙体保温构造示意图

采用较多的轻质墙板包括蒸压加气混凝土墙板（ALC 板）、玻璃纤维增强水泥板板（GRC 板）等，ALC 板相关标准已经编制并应用了较长的时间，其与钢结构的连接方式已经相对较为成熟。石材发泡轻质墙板是一种采用石材粉料（花岗岩、大理石、辉绿岩等）及工业尾料并配以外加剂，经高温烧制的轻质墙板，其具有轻质、强度较高，吸水率低等优点。由于在制造过程中需要高温烧制，因此不能像 ALC 墙板内置钢筋，与钢结构需要额外的方式连接。石材发泡轻质墙板的性能指标及连接方式根据广西地方标准 DBJ/T 45－073－2018《石材发泡轻质墙板应用技术规程》及桂 18J703《石材发泡轻质墙板设计图集》进行，其外墙及内隔墙的连接方式如图 3、图 4 所示，采用了 L 型连接件进行连接，可满足抗震 Ⅶ 度的要求。该装配式农房施工周期短，虽然需要使用到吊车，但是减少了大量的混凝土的现场制备及养护工作，有效保证了农房的整体结构质量。轻质墙板可以延续钢结构的吊装，同样降低了现场的劳动强度及施工周期。项目的钢结构施工及墙板施工如图5、图 6 所示。可见，轻钢结构+轻质墙板，作为装配式农房的一种形式，具有良好的应用前景。

图3 装配式钢结构外墙安装图（单位：mm）

图4 装配式钢结构内隔墙安装图（单位：mm）

图5 钢结构施工

图6 轻质墙板安装

2 实测与分析

2.1 测试设备及方法

测试的目的是通过测试墙体外表面的温度分布、内外表面的温度及差值，来衡量轻钢结构+轻质墙板，采用反射隔热涂料-保温胶泥保温系统后的隔热性能。所使用的设备为记录采集仪和红外热像仪、建筑声学测量系统。

在夏季对墙体的隔热温差、外围护结构温度、墙体隔声性能进行了现场测试。隔热温差将该项目分成东、西两个朝向分别作为检测对象进行检测。

2.2 试验结果及分析

测试周期内，东向内外墙温度如图 7 所示，西向内外墙温度情况如图 8 所示。由图 7、图 8 可知，在测试期间，东西向外墙的温度在太阳直射时迅速升高，内墙温度温升略有滞后且平缓。采用了反射隔热涂料-保温胶泥外墙保温系统的内外表面温差最高为 22.1 ℃。

图7 东向内外墙温度

图8 西向内外墙温度

虽然没有未采用反射隔热涂料-保温胶泥保温系统的建筑（墙体）进行参比试验，但是大量对于反射隔热涂料性能的研究结果［5-7］表明，采用反射隔热涂料可以有效减少墙体对太阳能的吸收，降低围护结构的升温速度。为了改善由于单独使用反射隔热涂层薄热惰性小的问题，保温胶泥的加入可以有效增强反射隔热涂料保温系统的整体热惰性能。

采用红外线热像仪测试的北向和东向外墙的红外图分别如图 9、图 10 所示。根据红外热像图，非太阳直接照射面墙体与钢框架具有一定的温差。太阳直接照射面，墙体温度较高，由于墙体具有更大的热惰性，其温升慢，红外热像图表现出较低的温度。东向在太阳直射的情况下，墙体与钢结构的温差约为 2～3 ℃，可见由于采用了反射隔热涂料-保温胶泥保温系统，有效改善了钢框架热桥的影响。

图9 北向红外热像图

图10 东向红外热像图

对墙体的空气声隔声测试结果内隔墙为 48 dB，满足绿色建筑中对内隔墙空气声隔声性能≥35 dB 的要求。

3 结语

轻钢结构+轻质墙板装配式的结构形式具有满足抗震标准，施工快等优点，作为装配式农房的一种应用形式，具有良好的发展前景。针对钢结构容易产生冷热桥的问题，将反射隔热涂料-保温胶泥外墙保温系统应用在钢结构为主体的装配式农房上，可有效改善围护结构的热工性能。在测试周期内，采用了隔热胶泥-反射隔热涂料保温系统的内外表面温差最高为 22.1 ℃。红外热像图的测试结果表明，墙体与钢结构在太阳直射的情况下，墙体与钢结构的温差约为 2～3 ℃，未产生热工缺陷。因此，通过典型的装配式农房的示范应用，表明采用轻钢结构+轻质墙板装配式结构形式，复合反射隔热涂料-保温胶泥外墙保温系统，可以在保证建筑质量和建筑节能要求的前提下，具有施工简便且快速的特点，是一种农村居住建筑值得推广的技术形式。