第32卷第1期 吉林建筑大学学报 Vol. 32 No. 1 2015年2月 Joumal of Jilin Jianzhu University Feb. 2015 预制混凝土夹芯复合墙板的应用与住宅产业化 肖力光范雪 （吉林建筑大学材料科学与工程学院，长春130118） 摘要：论述了住宅产业化及其在我国的发展分析了预制混凝土夹芯复合墙板的特点和国内外研究现状指出发展 预制混凝土夹芯复合墙板是实现住宅产业化的重要支撑发展预制混凝土夹芯复合墙板可以有效实现建筑节能， 应进一步推广这种新型节能保温墙体材料的应用 关键词：预制混凝土夹芯复合墙板：住宅产业化：建筑节能 中图分英号：TU5 文献标志码：A 文章编号：2095-8919(2015)01-0043-04 TheApplicationof ConcreteSandwich CompositePanel and HousingIndustrialization XIAO Li guang FAN Xue ( Sehool of Material and Engineering Jilin Jianzha Unizersity Chngchun China 130118) Abstraet: This article expounds the development of the housing industrialization in China analyses the characteris tics and the current situation of the concrete sandwich posite panel points out that the development of the con crete sandwich posite panel is the important support to realize the housing industrialization and puts forward the developmem of the concrete saich osite pnel can achieve the energy conservation n bilding effctively so as to exlend the application of this new type of energy saving insulation panel. Supq u uouas uua uezesnu fusnoq aed asod mpues aaouo spoma 随着我国城市建设的快速发展住宅产业已成为带动国民经济发展的一项重要支柱产业.为实现住宅建 设的可持续发展满足人们日益增长的住房需求就必须加快住宅产业化的进程使我国的住宅产业尽快从 为新型节能保温墙体发展的代表产品其保温性能和防火性能优越具备建筑新型墙体工业化的条件，可实 现预制生产是推进住宅产业化的重要技术支撑 1住宅产业化 住宅产业化是指在住宅建设过程中采用工业化的生产方式生产各类建筑构配件、半成品、成品现场采 用机械化装配.通过推广应用新技术、新设备、新材料、新工艺缩短工期降低成本提高生产率从而促进住 宅建设成为我国新的经济增长点 我国住宅产业化还处于粗放式的发展阶段主要表现在： （1）工业化住宅建设程度低工业化标准体系尚不健全； （2）尚未建立住宅产品标准化和通用化的模数协调体系产品质量难以保证； 收稿日期：201407 20. 作者简介：肖力光（1962-）男吉林省长春市人教握博士 基金项目：吉林省科技发展计划重大攻关项目（20130204009SF）：吉林省新型墙体材料研发项目（2012314）.
44 吉林建筑大学学报 第32卷 （3）住宅建设能源消耗高物质消耗高劳动生产率低科学进步贡献率低 2预制混凝土夹芯复合墙板和住宅产业化 2.1预制混凝土夹芯复合墙板的特点 预制混凝土夹芯复合墙板是由内、外两层混凝土板内夹保温材料通过连接件将三层材料连接形成具有 良好保温节能效果的新型墙体材料（如图1和图2所示）-”.达到节能要求的同时符合国家环保要求它与 传统墙体材料相比具有以下特点： 混菱土外层面板 中部芯体保围层 混藏土里层面板 连接件 保湿材料内叶墙 图1预制混凝土夹芯复合板构造示意 图2预制混凝土夹芯复合墙板剖面 （1）保温隔热，预制混凝土夹芯复合墙板的内外叶墙采用抗压强度高、不燃烧的混凝土制成.保温材 料则采用容重低、导热率低的硬质泡沫塑料这种连续贯通的保温层构造使墙板的热工性能更优良传热系 数不超过0.50W/（㎡K）.墙板还可根据保温隔热的实际需要改变厚度，使其达到各种墙体节能指标的要 求.同时墙板能与主体框架结构形成完全封闭，有效阻断室内外的热量流通达到冬暖夏凉，低碳环保 （2）增加建筑使用面积.混凝土夹芯复合墙板的厚度为160-200mm，与其他保温墙体材料相比减 结构时，可采取墙板在主体结构外侧外挂的连接方式大大提高了建筑空间利用率. （3）满足装饰需求目前我国外墙保温技术大多采用在建筑外墙粘贴聚苯乙烯板除了耐久性和安 全性差之外还给建筑外墙的装饰装修提出了较大难题，复合墙板的应用使这些问题得到了很好的解决由 于复合墙板的保温层是夹设在两层混凝土板中间，且内外混凝土层的平整度很高为各类装饰材料提供了很 好的基层条件这样便可以按照不同的建筑装饰需求来设计装修墙板的外叶墙 （4）使用寿命长.与现行的外墙保温技术相比，复合墙板除了保温、装饰功能外还能有效地保护保 温材料使其不受到外部侵蚀环境等不利因素的影响延长使用寿命30年以上达到与建筑同寿命这种保 护对结构的耐久性起着至关重要的作用同时也为社会减少了50%的建筑垃圾 2.2预制混凝土夹芯复合墙板的研究现状 （1）国外研究发展现状.预制混凝土夹芯复合墙板自1960年发明以来一直广泛应用于建筑领域英 国研究人员Fisher针对夹芯墙板的抗压强度与连接件的关系做了大量实验实验结果表明连接件的类型及 间距对墙板的抗压强度影响并不大.同时为了研究夹芯墙板的内外叶墙在垂直荷载作用下的承载情况英 国A.W.Hendry等学者进行了相关实验研究结果显示，当夹芯墙板采用金属连接件连接并且内外叶墙的 厚度取半砖厚时其承载能力与一砖厚的实芯墙板基本相同.当夹芯墙板加载至1/2的破坏荷载时内外叶 墙所承担的荷载分配比例为3/2随着施加的荷载逐渐增大内外叶墙的承载值也趋于相等-1.学者Ramn 对采用简支和固定支撑的墙板进行了温度荷载试验验证了预制混凝土夹芯复合墙板的“热弯曲”效应[ 国外学者针对复合墙板的连接件已经进行了较为系统的研究分析.德国Kaiserslautern大学曾就采用棒 式连接件连接的墙板进行抗剪试验[试验结果表明连接件发生弯曲破坏.同年Kaiserslautern大学又对 的抗震性能并提出了墙板相关设计方案.目前很多研究都集中在抗剪连接件的优化改性上.美国学者Mah-
第1期 销力光范雪：预制混凝土夹芯复合墙板的应用与住宅产业化 45 墙板不仅热工性能优于普通钢筋作为连接件的墙板，而且还明显提高了墙板的耐久性.碳纤维导热率约为 普通钢筋的14%用碳纤维复合材料网格连接的混凝土夹芯复合墙板可以充分发挥墙板在外界综合作用 土复合墙板能有效地消除冷桥效应以及材料温差在混凝土中产生的不良应变，碳纤维增强复合连接技术， 使混凝土复合墙板结构的热阻高达32m²K/W是使用钢筋连接件同等厚度的复合墙板热阻的11-16倍. 复合网格连接件还具有较强的耐腐蚀性并且同钢筋连接件相比表面防腐处理要求很低.但大多数复合材 料通常具有低抗剪强度为了避免复合墙板由于连接件失效而破坏MahmutEkenel等研究人员做了相关研 究”复合网格的制作采用浸渍在环氧树脂中的纤维持续成网并沿45°角切割成带状（如图3所示）同时对 使用此种连接件的复合墙板进行了静力试验（如图4所示） 试验结果表明纤维增强复合材料连接件能提供足够的抗剪承载力满足复合墙板的受力要求.为进一 步研究纤维增强复合网格的耐久性将墙板置于潮湿环境中通过测试水分子对抗剪连接件使用寿命的影响 来确定纤维增强连接件材料的耐久性特点（测试结果见表1）.从数据结果可以看出纤维增强连接件材料具 有很高的耐久性能 表1耐久性试验 耐久性试验 相关规范 试验条件 试验时间/h 标本的最少数量 平均抗拉强度/% 1000h3000h 抗渗性 ASTM D2247 100% 37 ±2° 1 000 和 3 000 20个/每个时间 耐碱性ASTMC581澄渍在pH=1223±2℃C的碱溶液中 000 000 1 20 个/每个时间 90 85 ↑ ↑ r=609(ax) 图3纤维增强网格的典型构造 图4双剪切试验 总之混凝土复合墙板在发达国家经过多年的推广和应用理论及技术都趋于成熟 （2）国内研究现状我国在20世纪90年代末开始研究复合墙板技术西安建筑科技大学曾就复合墙 板的力学性能和抗震性能进行了试验研究研究分析了墙板的开裂过程及裂缝的发展规律指出复合墙板整 个结构体系具有良好的受力性能和很高的抗震承载力，可以使用在不高于8°设防的地震区.并且在试 验研究的基础上对墙板的破坏机理进行了深入分析给出各类荷载相应承载力的简便计算公式.为了研究 复合墙板在内外叶墙不等厚时的工作性能清华大学于2003年针对此类墙板进行了研究试验论证了内外 混凝土层不等厚时复合墙板具有良好的协同工作性能，且墙板破坏是由于较薄的混凝土层达到了极限状 态而此时较厚的一侧混凝土层却并未达到其极限状态.除了试验研究外我国学者还采用有限元分析程序 ANSYS对复合墙板进行了力学性能的理论分析.分析结果认为当墙板受到水平荷载和竖向荷载作用时墙 板各部分能够很好地协同工作其力学性能与普通实心剪力墙相比没有较大差距为复合墙板的简化设计提 供了理论依据.2007年同济大学与万科等多家企业合作共同研发出板式FRP新型连接件并针对已生产 良好具有较大的安全储备同时红外成像显示，采用FRP制作的墙板表面温度均匀没有明显的热桥效 应能够满足实际工程中的使用要求
46 吉林建筑大学学报 第32卷 表2连接件抗剪及拔出试验 (kN) 试验类型 荷载设计值 承载力试验值 安全系数 抗剪试验 1.39 12.6 9.1 拔出试验 1.64 23.5 14.3 2.3发展预制混凝土夹芯复合墙板是实现住宅产业化的重要支撑 混凝土夹芯复合墙板的加工制作是在预制构件厂里完成的墙板的质量可以得到充分保证；采用预制墙 板大大减少了施工现场的湿作业简化施工工序加快工程进度：复合墙板的尺寸规格按照标准化和定型化 生产这在住宅建设过程中有利于实现机械化生产和科学化管理提高工业化劳动生产率.这些特点都与住 宅产业化的内涵相一致并且符合我国住宅产业化的发展要求为我国实现住宅产业化提供了重要支撑 （1）新型混凝土夹芯复合墙板的研发，使用普通混凝土制作的复合墙板自重过大如何在保留普通 混凝土诸多优点的同时，又可以使墙板变得轻质高强.同时如何通过合理的结构构造设计研发出抗震性能 良好的复合墙板使之满足住宅产业化结构体系要求： （2）预制混凝土夹芯复合墙板标准化体系的建立.健全的标准化体系是实现住宅产业化的基础墙 板的规范标准和模数协调体系的建立使复合墙板的生产应用向着标准化、体系化、通用化的方向发展 2.4预制混凝土夹芯复合墙板是实现建筑节能有效形式 建筑外围护结构各部分散失的热量分别为：屋顶8%-10%外门窗48%-53%楼地面3%楼梯门、 隔墙10%外墙25%-28%[21-21.由此看出在外围护结构中通过外墙所损失的热量约占总热量损失的 1/3.预制混凝土夹芯复合墙板是提高外墙的热工性能的有效形式之一.它采用构件厂预制质量控制易于保 证能够满足大规模保温节能的要求可以将外围护结构的使用能耗降到最低有效地实现建筑节能 3结论 预制混凝土夹芯复合墙板的应用范围十分广泛，它能够最大限度地实现住宅部品化是推进我国住宅产 业化的重要技术支撑同时具有符合建筑节能及可持续发展要求的特点-因此预制混凝土夹芯复合墙板是 值得大力发展的新型绿色墙材. 参考文献 [1]赵炜.新型铜丝网架聚苯乙烯夹芯板（CS板）的特性及应用[J].城市建设2008（2）：18-19. [2]岗力光，许晓现.预制混凝土夹芯境板的研究与应用[J].吉林建筑工程学院学报2014（3}]：15-18. [3]张斌.预制混凝土结构的应用与住宅产业化[J].山西建筑2009(33)：82-83. [4]诸英露.预制滋凝土结构与及建筑节能[J].建筑节能2009（6）：53-55. [5]李久鹏.工业化住宅外挂墙板耗能减震性能研究[D].天津：天津大学2009. [6] Chris P Pamtelides M. ASCE Rajer Surapaneni Lawnoe D. Resweey M. ASCE. Structural Performance of Hybrid GFRP/Stel Concrete Samxlvich Panels[J]. Journal of Gomposites for Coestruetion 2013( 12) :570 576. [7] Mahmut Ekenel Ph. D. P. E A. M. ASCE. Testing and Acepanee Criteria for Fiber Reinfored Compesite Grd Conmeetors Used in Con- cte Santdvich Panels [J]. J. Mater. Giv. Eng 2014 26: 1 5. [8]薛少文陈淘华.复合保温节能模块增板技术及工程应用[1].科技资讯2009（19]：50-52. [10] Clay Naito M. ASCE John Hoemann A. M. ASCE Mark Beacraf Beyun Bevick. Perfemance and Characteriation of Shear Ties for Use in In- sulated Precast Comcrete Sanlvich Wall Panels [J]. Joumal of Structural Engineering 2012 J38: 52 61. [11 1 A. Bemayoume A. A. Alal Samad D. N. Trikhs A. A. Abmg Ali S. H M. Ellna. Flesural Brhatiour of Pre = cat Csncnte Sandrich Com- poibe Paml Exerimal and Thtial Itigti [J]. Cotti and Biling Mariab 2008( 22) :580 592. （下转第86页）
86 吉林建筑大学学报 第32卷 自动连接线：建立完整的等高线数据库，包括注记等内容 参考文献 [2]石木耀.AutoDWG数据与AnGIS数据转换研究[D].北京：中国地质大学2010. [3]王阳生.基于FME的DEM数据格式转换及应用[J].科技资讯201I(7]:26-27. [4]陈影程耀东间浩文.利用FME进行GIS数据的无损转换[J].测绘科学200732（2]:75-77. （上接第46页） [12] A Beyoe A A ABUL SAMAD. Flesral bhri of pral cne anich ce pue esperinemtal and thereti al instia tions [J]. Gamdruetion and Building Material 2011( 12) : 677 685. [13 R W. Rt n d d ih a ahng th ld fa aing D HA TM Ssstem ( in Germar [R]. University of Kaiseslautem 2012. [14] Ramm W. Repet ccming stres ad shear tests with static ld ceing anchng of three lasered facade panels arcing the ther me lidirg xtm in Ge [R] . Unieity f Kailtem Gemny At 2010. [15 ] Poter M I. Lehr B R Bams BA. Fber pile cone fer ccnte smich wallaydems [R] la Suale Uriity A Mes Ja Maeth 2008. [16] Ram W Rpt ming he tsts i ml t alalie csta f a anng of plate rend vi gl es ig three layered farde panels acing to the DEHA TM System ( im Gemar [H]. Uniersity o Kaiseslautm Kaiseslatem Gemay Smber 2010. [17] KURAMA YAHYA PESSIKL Seisme behwvior and dsign of nboel pol wninmd pat cnce walb [J] PCI Jr Nal 2012 44 ( 3) :72 89. [18]蒋金梁.湿凝土夹芯复合境板热工和力学性能研究[D].杭州：浙江大学2008. [19]杨佳林.薛伟展预制夹芯保湿境体FRP连接件应用进展[J].低温建筑技术2012[2]：139-141. [20] Amric Cece Inite ACI Biling Ca Reqinem fr Steral Cne ad Cmtary [C]. ACI 318 it MI. 2011 [21]俞静.陶粒退凝土自保温结构体系相关技术研究[D].宁波：宁波大学2012. [22] Dpl. Ing Mac Br Pf. D. Ing Jg Ianp. Sich Pb wah Opin [I] Gpe Comtrfin in Sed ad Gte V 2013 32( 8) : 137 146.
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