气凝胶绝热保温材料在装配式建筑中的应用-岩拓气凝胶

一、气凝胶绝热保温材料

这种材料最大的特点就是具有极佳的保温性能，因为它的导热系数可以低至0.006W/ m·k 。在北方寒冷的冬天，如果普通保温材料的房子关闭取暖设备，居民需要依靠厚重的棉被来取暖。而房子“穿”上这层由气凝胶制作的“保温服”，就算没有供暖设施，人们依然可以舒适地生活。换句话说，这层15毫米厚的航天材料所产生的保温效果约等于一床10斤重的棉花被子。另据推算，如果把这种材料应用于一台家庭使用的200升的冰箱，不仅能够增加约4～6升的食物储藏容积，同时更可因其保温性能好而节电约1/3。

此外，这种气凝胶材料还具有防火、防水、隔音、抗震等特性，板材在生产过程中无有害气体排放、无固体废弃物、无粉尘、无噪音、无污水的五“零”排放，对环境不产生污染。

二、发展装配式建筑的必要性

1. 节能环保的需要

传统技术的钢筋混凝土现浇体系会出现钢材、水泥严重浪费、用水量过大、工地脏、乱、差、材料消耗大、环境污染等严重问题。

2. 提高劳动生产率

传统“人海战术”式的建筑生产组织方式对人工劳动严重依赖，重复简单劳动、科技含量低等问题使得建筑施工行业作业效率普遍低下，而装配式建筑所需的工地现场人工要比传统建造方式减少30%。

3. 提升建筑质量的需要

传统技术的钢筋混凝土现浇体系有质量通病，例如开裂渗漏问题突出等等，反观装配式建筑，其装配构件均在车间生产，质量稳定，有保障，大大超过易受外界因素影响的工地现场操作。

4. 促进建筑产业转型升级

装配式建筑是传统建筑业与先进制造业良性互动、建筑工业化和建筑信息化深度融合的产物。

三、装配式建筑的发展现状

1. 国外装配式建筑

美国：已形成各种专用预制建筑体系，编制了系统的设计、施工、质量控制技术标准。预制装配式建筑所占比重约为35%。

日本：借鉴欧美成功经验，结合自身实际，在结构整体性抗震和隔震方面取得突破性进展。约50%的住宅和85%的高层采用预制装配式技术。

2. 国内装配式建筑

70-80年代：较大发展——单层装配式厂房、多层装配式厂房、大板类住宅结构(预制空心楼板)进入人们视野。

80-90年代：逐渐淡出——由于增加了抗震设防新要求，预制装配式结构因防水、裂缝问题逐步淡出市场。

21世纪：产业化新时期——2007年万科在上海第一个装配式建筑完工。

四、存在问题

目前装配式建筑施工流程是先由设计院进行设计，然后再由PC构件企业进行拆分。如此便会造成墙板模块过多、生产安装效率低下、成本居高不下等问题。装配式建筑的设计、生产、安装施工、验收评定标准和程序还不清晰。

1. 成本问题

以上海地区测算结果为例：40%预制率夹心保温增量约350元/平方米，40%预制率内保温增量约250元/平方米，预制率每增加10%约增加80元左右的成本。

2. 安全问题

(1)装配式建筑在高度上的限制有待突破，整体抗震性能有待提高。

(2)三明治保温墙板的外页板自重大，增加主体结构荷载。(一块3m*4m*50mm厚的砼外页板自重达1.5T)。

(3)连接件安全系数低，外叶板存在脱落隐患。目前安全系数均执行的是各企业间的标准，无法达到国际行业标准要求。

(4)防火性能差。夹心保温层为热塑性保温材料XPS，由于节能标准的不断提高，保温层厚度不断增加，芯层形成巨大的空腔，发生火灾时，如果端面受到火焰攻击，就会立刻燃烧收缩，使连接件暴露在火焰的攻击下，无论是金属连接杆还是工程塑料连接杆在受到火焰攻击时其强度马上就会消失，沉重的混凝土外页墙就会瞬间发生脱落。

五、如何突破

1.构件标准化：推动构件的标准化，提高通用性和可置换性，通过标准预制构件的多样化组合，实现对各类型的全覆盖。

2.建筑外形简约化：不能盲目追求装配率,对廉租房、保障房等建筑可简化外立面造型，降低制造成本,对外立面复杂的建筑则可采用现浇混凝土等技术。

3.流程科学化：改变目前先由设计院设计，然后再由PC构件企业进行拆分的流程，让设计院围绕标准构件进行设计，构件厂只负责批量生产，设计院负责多样化的组合。

4.取消夹心墙板，研究推广新技术。

六、气凝胶绝热保温板装配式混凝土复合墙板

1.取消外页板：减轻重量，降低主体荷载，节省配筋，无需担心外页板脱落、保温失火等安全问题，大幅提高建筑物的安全性和耐久性。

2.A级防火：安全系数高，无火灾隐患。

3.取消内外页板连接件：极大降低成本，消除安全隐患。

认证进口的连接件价格成本高，增加工程成本。以目前连接件材料达到质量要求的不锈钢、碳纤维材料为例，一块墙体的要求间距40cm/个，每平方需要6个，每个25-30元，总计180元左右。

4.简化工序：节省时间成本、人工成本，简化了制造和施工工序，外围护结构与保温层、装饰面一次成型，工序简单。

5.墙体厚度减小：降低公摊面积，提高建筑使用率，提高运输效率，降低运输成本和节约堆放场地。

6.减少冷桥，提高节能效果：三明治外墙体系在门窗洞口及墙板周边存在大量冷桥，与国家建筑节能目标向违背，在北方地区存在严重的结露风险，随着国家标准的提高这一缺点愈发明显。

气凝胶绝热保温材料在装配式建筑中的应用