粮食平房仓“结构-隔热”一体化墙体施工工艺

孙建峰

上海建工二建集团有限公司 上海 200080

平房仓是目前我国粮食储藏应用最广泛的仓型，但长期以来平房仓墙体发展较为缓慢[1-2]，90%以上的粮食平房仓仍使用黏土砖建造，未能很好地顺应墙体改革的趋势要求。粮仓建筑中的墙体要承受较大的粮食侧压力，同时还要具有很好的保温隔热性能，然而民用建筑中一些新型的建筑体系已不适用于粮仓建筑，基于此，本文提出一种适用于粮食平房仓的新型建筑体系[3-4]。

1 一体化墙体构造

1.1 墙体模型

传统平房仓砖砌体墙体在粮食侧压力的反复作用下主要受弯，砖缝处会产生较多细小裂缝，且在墙体与地坪交接处和门窗洞口处容易产生贯穿墙体的裂缝，造成平房仓气密性极差，严重影响储粮性能。粮食平房仓墙体若选用钢筋混凝土，在受力方面除承受本身自重外，主要承受粮食侧压力，并根据其四边支承情况，可视为四边固结的普通钢筋混凝土板。然而混凝土的保温隔热性能较差，不能满足建筑节能要求，并且传统外墙的保温层存在易燃、耐久性差、易老化和开裂等缺陷。为避免此类问题，采取将保温层设置于墙体中部，外侧由内叶墙和外叶墙混凝土包裹的方法。该墙体不仅能够实现墙体保温与结构同步施工，还能形成建筑保温与结构墙体同寿命的建筑体系[5-6]，如图1所示。

图1 墙体模型

1.2 墙体构造设计

一体化墙体主要由外叶墙、内叶墙、挤塑聚苯板、GFRP（玻璃纤维增强塑料）连接件、套管等组成。一体化墙体受到的粮食荷载传递路径为：粮食侧压力作用在墙体上，主要由内叶墙承受应力并产生变形，GFRP连接件传递部分应力至外叶墙，并协调内叶墙与外叶墙变形，使中间挤塑聚苯板不承受应力；墙体应力一部分直接传递给排架柱，另一部分传递给连梁；连梁应力传递给排架柱，排架柱应力传递给独立基础，独立基础将应力传递给桩基或地基[7]，如图2～图4所示。

图2 墙体构造

图3 连接件示意

图4 墙体结构

外叶墙为厚50 mm的细骨料混凝土，内配φ6 mm@50 mm×50 mm钢丝网片，除承受自身重力荷载外主要起围护作用；保温层为厚70 mm挤塑聚苯板；内叶墙为厚250 mm粗骨料混凝土，除承受自身重力荷载外，内叶墙主要承受粮食产生的侧压力和保证墙体气密性。内外叶墙体同时具备防火性能，保护中间保温层的安全。GFRP连接件是一种采用玻璃纤维增强塑料的新型连接件，杆部的长度按实际需要而定，弯起角度90°，弯起长度40 mm，最小锚固长度25 mm，具有强度高、导热系数低、耐腐蚀性强等优点，可降低墙体传热系数，保证仓内温度几乎不受外界环境影响，保温性能明显优于传统的钢筋连接件。

2 关键节点技术处理措施

墙柱、洞口连梁、基础部位、墙柱顶、阴阳角及凹凸处等是墙体热交换、热传导最活跃、最敏感和施工时难以控制的重点部位，故对关键节点的处理措施和施工质量也是实现墙体节能的关键。

2.1 墙柱节点

如果保温板在排架柱处断开，墙体将会产生较为严重的热桥现象，平房仓内柱子附近结露，使粮食发霉或变质，影响储粮质量。故而将排架柱与墙体结构连接在一起，保温板在墙柱外侧连续不间断，外面有混凝土保护层，从而避免热桥现象，具有保温隔热效果好、气密性佳等优点。在施工时，墙柱钢筋相连易形成稳固的钢筋骨架，在排架柱阴阳角处焊接固定钢板用来固定保温板，如图5所示。

图5 排架柱与墙体交接处构造措施

2.2 洞口连梁

当平房仓排架柱间距较大时，暗梁形式无法满足洞口受力变形要求，可采用外凸形式。连梁尺寸较大，对墙体变形有较强的约束能力，能增加平房仓的结构整体稳定性。外凸梁部分梁墙结构连在一起，保温板在梁墙外侧连续不间断，外面有混凝土保护层包裹，可避免热桥现象，保证其隔热性能，如图6所示。

图6 装粮线处连梁构造措施

2.3 基础节点

在粮食侧压力、结构自重及屋面荷载的作用下，墙体底部产生的弯矩较大，故设置基础连梁。基础连梁在室外地坪以上部分梁墙结构连到一起，保温板在梁墙外侧连续不间断，外面有混凝土保护层包裹，可避免热桥现象。在室外地坪以下部分应埋置于土中，以保证其隔热性能。在基础连梁顶部施工缝处设置止水钢板兼作保温板固定板，故在施工缝处防水性及气密性良好。在外墙内侧和地坪交接处设置变形缝，内用油膏嵌缝，以避免沉降裂缝，如图7所示。

图7 基础构造措施

2.4 墙柱顶部

在墙顶保温板处安放镀锌薄钢板槽口保护套，避免混凝土浇筑时损坏保温板。混凝土浇筑后在顶部喷涂20 mm厚聚氨酯保温层，可避免顶部热桥现象，如图8所示。

图8 墙柱顶保温板防护

3 一体化墙体的防火及热工性能

3.1 防火性能

外墙外保温墙体或内保温墙体的挤塑聚苯板防火等级为难燃B1级，离开火源后自动熄灭。一体化墙体外叶墙混凝土厚度为50 mm时，耐火极限可达2.5 h以上，其防火性能远超出传统外墙外保温B1级防火的要求。

3.2 热工性能

挤塑聚苯板的热工性能良好，保温层厚度与热阻呈正相关关系。GFRP连接件是一种玻璃纤维增强塑料，导热系数低，对热工影响非常小，可忽略不计。

3.2.1 热工指标

根据GB/T 29890—2013《粮油储藏技术规范》和气候环境条件，我国将储粮生态区域划分为7个区域，各区域传热系数限值如表1所示。

表1 各储粮生态区围护结构传热系数限值

3.2.2 理论计算

参数设置：墙板内表面换热系数为8.7 W/（m2·K），外表面换热系数为23 W/（m2·K）。

考虑到保温材料受潮和施工工艺不完善等因素，根据GB 50189—2015《公共建筑节能设计标准》规定，计算建筑外墙主体部位传热系数时，需要对其进行修正，修正系数如表2所示。

表2 外墙传热系数修正系数

平房仓一体化墙板的热阻和传热系数按照规范公式计算，试件各层材料的厚度和导热系数如表3所示。经计算，一体化墙体的传热系数为0.46 W/（m2·K）。由表1可以看出，一体化墙板能够满足第1—7区域对仓壁传热系数的要求。

表 3 材料参数

4 一体化墙体的施工工艺

4.1 保温板及连接件安装

首先在基础梁上预埋止水钢板及保温板底部定位钢板，然后绑扎排架柱钢筋形成骨架，再在与一体化墙的保温层交接处两侧焊固定钢板，用来在每一跨端部侧面固定保温板。将保温板按设计要求排板，裁剪成所需要的尺寸。保温板在裁剪时应保证平直，切口平滑无毛刺。在保温板中预留好连接件套筒孔槽，然后再将保温板安装固定到底部、侧面固定钢板内。保温板的拼缝误差在±1 mm范围内，避免在拼缝位置出现冷桥现象。

待保温板安装固定后，将GFRP连接件插入套管中，连接件按照矩形间距500 mm布置，再把套管插入保温层内，然后将活动夹片旋入螺纹部分，夹紧保温板，再旋入蝴蝶定位螺母并拧紧，待内外叶墙体的钢筋骨架绑扎完成后，在连接件两端穿孔处用扎丝牢固绑扎到钢筋骨架上，形成整体骨架，如图9所示。

图9 固定保温板及钢筋安装

4.2 铝模安装

铝合金模板体系具有安装方便、强度高、拼缝少、重复利用率高、综合成本较低及节能环保等特点，用于清水混凝土墙体中，能够免去后续施工工序和饰面问题，节约建造成本及后期维护成本，因而优于竹木、钢模板等模板体系。采用拉片式铝模板加固体系，可以达到清水混凝土墙体整体效果。

该拉片体系按墙厚定制拉片长度即可控制截面尺寸，较常见对拉螺杆加背楞的加固体系安拆更为方便，斜撑更为轻便短小，对拉片加固较为灵活机动，无需开孔，取消外墙螺杆眼防水处理工序，无需水泥内支撑。

拉片使用操作简单，拉片的收容部位在两墙板之间，浇入混凝土并待混凝土干结后，使用器物将露出于墙体的外露部分敲断即可，收容部位留在混凝土墙内，可避免在墙体上留下传统螺栓孔，提高了施工效率，有利于加强墙体的防潮性能和气密性，特别适用于粮食平房仓墙体[8]，如图10所示。

图10 铝模安装

4.3 混凝土浇筑

采用自密实混凝土现浇，施工前确定粗细骨料比例，控制好混凝土配合比及坍落度，使用粗细骨料自动分离技术对外叶墙和内叶墙、排架柱同时进行浇筑，将含有粗骨料的混凝土分离到内叶墙中，将不含粗骨料的混凝土分离到外叶墙中。

此浇筑方法可以满足2种不同骨料混凝土同时浇筑的要求，提高施工速度和密实性，减少裂缝，内外叶墙浇筑高差不大于200 mm，两侧保温板的位置偏移非常小。在混凝土浇筑时不留施工缝，混凝土下落时使用溜槽或串通方式，墙体较高时墙中预留浇筑孔，防止混凝土分层离析。自密实混凝土的养护时间应达到14 d以上[9]。

使用自密实混凝土可以免去普通混凝土的振捣环节，若使用普通混凝土浇筑，则混凝土难以密实。由于内叶墙较厚，故浇筑时混凝土可以含有较多粗骨料；而外叶墙较薄，当含有粗骨料时，粗骨料容易卡在保温层和钢筋骨架之间，造成浇筑不密实，出现质量通病，如图11所示。

图11 混凝土浇筑

5 结语

本文考虑粮仓荷载和储粮工艺的特殊性，设计“结构-隔热”一体化墙体构造，提出关键节点的技术处理措施，满足其隔热、防火及气密性的要求，然后对施工工艺进行研究，提出一种绿色化施工方法。在施工中采用对拉片式铝模板、粗细骨料自动分离技术，现浇成为清水混凝土墙体，可以省去内外墙抹灰、保温等工序，从而节约工期和成本。在使用期间无需进行维修维护，同主体使用寿命，无更换成本，环保无污染。

“结构-隔热”一体化墙体在粮食平房仓中的应用是成功的，今后可在储粮性能、抗震性能和整体受力方面进行更加深入的理论研究工作。