深度探討：建築工業化預製外掛牆板的發展現狀與趨勢

當前我國正處於城鎮化的快速進程中，到2020年實現「全面小康」，城鎮化水平達到60%左右，城鎮人口約增加3億，城鎮化住宅建設數量將在較長時間內保持較高水平。遺憾的是，當前這些建設成就大部分是以傳統的高投入、高能耗、高污染為代價取得的。推進建築工業化、住宅建築產業化，是實現住宅建設方式由粗放型向集約型轉變、提高住宅質量和節約住宅能耗的重大舉措，是保證建築業可持續發展的重要途徑，對我國經濟及社會發展有著極其深遠的意義。

2013年1月1日，國務院辦公廳轉發了發展改革委和住房城鄉建設部的枟綠色建築行動方案枠，明確提出將「推廣建築工業化，發展綠色建築」列為十大重大任務。建築工業化和住宅產業化以及城鎮化建設要求積極推廣裝配化施工。圍護結構中，考核建築工業化水平的關鍵指標就是外牆的裝配化程度。推廣應用裝配式輕質混凝土外牆板符合國家綠色建築和建築節能的產業政策，是建築行業實現可持續發展戰略的重要內容。

1.國外裝配式複合外掛牆板研究現狀

國外的裝配式複合外掛牆板主要是在70年以後發展起來的，美國的輕質牆板以各種石膏板為主，以品種多、規格全、生產機械化程度高而著稱，年產量20億平方米，居世界首位；日本石棉水泥板、蒸壓桂韓板、玻璃纖維增強水泥板(GRC板)的生產居世界領先水平；英國以無石棉桂韓板為主；德國、芬蘭以空心輕質混凝土牆板生產為主。長期以來國外主要形成了法國地戎CsatelEiffle住宅群的FCIS牆體系統、義大利BSAIS工業化建築外牆體系、日本高層鋼結構住宅牆體採用的PCa牆板體系。

2.國內裝配式外牆板的發展現狀和性能比較

建築外牆是建築的主要組成部分，其構造以及所使用的材料影響著建築能耗指標和室內居住舒適度。在住宅建築中，圍護結構能耗中：外牆可以佔到34%，樓梯間隔牆約11%。發展高質量外牆複合保溫牆板是實現住宅產業化和推廣節能建築的重要捷徑。一些發達國家的牆板牆體材料的生產在其國家牆體材料總產量中所佔比例已高達60%，而我國僅佔3%。在建築物的外牆結構方面，我國正在大力鼓勵發展綠色建材，大力推廣各種非粘土磚的、輕型、大尺寸的牆材，同時進一步提高廣泛使用的綠色外牆保溫材料的生產率。

目前國內可作為裝配式外牆板使用的主要牆板種類有：承重混凝土岩棉複合外牆板、薄壁混凝土岩棉複合外牆板、混凝土聚苯乙烯複合外牆板、混凝土珍珠岩複合外牆板、鋼絲網水泥保溫材料夾芯板、SP預應力空心板、加氣混凝土外牆板與微泡混凝土預製板（簡稱MLC）。

（1）承重混凝土岩棉複合外牆板

承重混凝土岩棉複合外牆板是由鋼筋混凝土結構承重層、岩棉保溫層和飾面層複合而成。承重混凝土岩棉複合外牆板厚度為250mm，其中鋼筋混凝土結構承重層厚度150mm、岩棉保溫層厚度50mm、飾面層厚度50mm。

與傳統的磚混牆體或膨珠、浮石、陶粒混凝土外牆板相比，該種複合外牆板除了具有適應承重要求的力學性能外，還符合枟民用建築節能設計標準枠對其保溫、隔熱性能的要求，具有強度高、保溫隔熱性能好、施工方便等特點，冬季保溫效果相當於厚度為490mm的磚牆，熱穩定性也優於厚度為370mm的磚牆。但面密度較大，安裝效率較低，不利於推廣應用。

（2）薄壁混凝土岩棉複合外牆板

薄壁混凝土岩棉複合外牆板是由鋼筋混凝土結構層(裡層)、岩棉保溫層(中層)和混凝土飾面層(外層)複合而成的非承重型複合外牆板，牆板厚度為150mm。

它主要用作框架結構輕板建築體系的非承重外牆。薄壁混凝土岩棉複合外牆板不但具有優良的保溫、隔熱性能，其冬季保溫相當於370mm的磚牆，而且比傳統材料的外牆板重量輕得多。但製作工藝較複雜，不利於推廣應用。

（3）混凝土聚苯乙烯複合外牆板

混凝土聚苯乙烯複合外牆板是由70mm厚鋼筋混凝土承重層(裡層)、60mm或80mm厚聚苯乙烯板保溫層(中層)和70mm厚鋼筋混凝土飾面層(外層)複合而成。

這種複合外牆板可用作鋼或鋼筋混凝土框架結構、框架—抗震牆結構的圍護外牆，也可應用於其他需要圍護外牆的結構。它的平均傳熱係數僅為0.58W/(㎡·K)，約相當於1m厚塊的保溫效果。但面密度較大，需要專用吊機安裝，不利於推廣應用當前的建築工業化，而且防火差、強度低、易開裂。

（4）混凝土膨脹珍珠岩複合外牆板

混凝土膨脹珍珠岩複合外牆板是由鋼筋混凝土結構承重層、膨脹珍珠岩保溫層和飾面層複合而成。混凝土膨脹珍珠岩複合外牆板厚度為300mm，其中承重層厚度150mm，保溫層厚度100mm，飾面層厚度50mm。

該種複合外牆板除了具有適應承重要求的力學性能外，還能滿足枟民用建築節能設計標準枠對其的要求。混凝土膨脹珍珠岩複合外牆板的隔熱、保溫性能大大優於以往的輕混凝土外牆板，稍遜於混凝土岩棉複合外牆板，其冬季保溫效果相當於厚度為490mm的磚牆。但密度大、強度差，需要專用吊機安裝，不利於當前建築工業化的推廣應用。

（5）鋼絲網水泥保溫材料夾芯板

鋼絲網架水泥夾芯板是在工廠內將低碳冷拔鋼絲焊成三維空間網架，中間填充輕質保溫芯材(主要用阻燃的聚苯乙烯泡沫板)而製成的半成品，在施工現場再在夾芯板的兩側噴抹水泥砂漿或直接在工廠內全部預製完成。

該種夾芯板具有重量輕、強度高、防震、保溫和隔熱、隔聲性能好、防火性能好、抗濕、抗凍融性好、運輸方便、損耗極少、施工方便經濟、提供建築使用面積。能根據設計上的要求組裝成各種形式的牆體，甚至可在板內預先設置管道、電氣設備、門窗框等，然後在生產廠內或施工現場，再於板的鋼絲上鋪抹水泥砂漿，施工簡便、快速，加快施工進度。但製作工藝複雜，質量參差不齊，不符合工業化推廣應用。

（6）SP預應力空心板

SP預應力空心板生產技術是採用美國SPANCRETE公司技術與設備生產的一種新型預應力混凝土構件。該板採取高強低鬆弛鋼絞線為預應力主筋，用特殊擠壓成型機，在長線台座上將特殊配合比的干硬性混凝土進行衝壓和擠壓一次成型，可生產各種規格的預應力混凝土板材。

該產品具有表面平整光滑、尺寸靈活、跨度大、高荷載、耐火極限高、抗震性能好等優點及生產效率高、節省模板、無需蒸汽養護、可疊合生產等特點，但價格較高。

（7）加氣混凝土外牆板

加氣混凝土外牆板是以水泥、石灰、硅砂等為主要原料再根據結構要求配置添加不同數量經防腐處理的鋼筋網片的一種輕質多孔新型的綠色環保建築材料外牆板。

該牆板高孔隙率致使材料的密度大大降低。牆板內部微小的氣孔形成了靜空氣層減小了材料的熱導率。因為牆板的孔隙率大，具有可鋸、可釘、可鑽和可粘結等優良的可加工性能，便於施工。該牆板同時具有良好的耐火性能、較高的孔隙率使材料具有較好的吸聲性能等優點，已具有五十多年的歐美髮達國家推廣應用經驗，工藝技術成熟，但成本高、保溫性能差、不能預埋、安裝鏈接不方便、容重偏差大。

（8）微泡輕質混凝土預製牆板（簡稱MLC）

微泡混凝土輕質高強，防火保溫性能好，非常適合製作裝配式外掛牆板。

微泡輕質混凝土（Micropore Lightweight Concrete，簡稱：MLC)——輕質、高強、防火、保溫與結構同壽命多功能一體化的綠色環保材料。

傳統混凝土自重大、保溫防火性能差；新型混凝土—微泡輕質混凝土（Micropore Lightweight Concrete，簡稱：MLC)採用專用攪拌設備和高效引氣劑生產的具有獨特泡壁結構的憎水性輕質高強混凝土，輕質高強、耐火性好、保溫隔熱隔音又有出色的憎水性，並且價格便宜可提前購買，是不可多得的預製裝飾外掛牆板材料。

輕質高強（Light weight & High strength）

微泡輕質混凝土的容重1400kg/m的強度為C15,容重1850kg/m的強度為C30，跟傳統的混凝土(容重2450 kg/m)相比，減輕自重20%~40%，大大提高混凝土保溫性能，產品結構性能更好。

保溫隔熱（Heat preservation and heat insulation）

微泡輕質混凝土是一種多孔同質的結構材料，獨特的泡壁結構，不重疊、不破裂、排列均勻，保溫隔音性能好，其中容重400kg/m的導熱係數是0.082W/m·K，240mm厚的微泡混凝土牆體即相當於490mm黏土磚牆的保溫效果，在同等保溫節能可以減薄牆體厚度，增加有效建築使用面積，提高得房率。

連接可靠（Reliable Connection）

微泡輕質混凝土外掛牆板自重輕降低外掛牆板附加作用力，簡化外掛牆板的節點做法，提高連接可靠性，提高施工安裝效率。

3.目前牆板應用研究中存在的問題

裝配式節能複合牆板因為其本身優良的特點尤其是良好的保溫隔熱性能而得到應用和推廣，而且國內外對複合牆板的使用性能包括抗風、抗震等進行過大量的研究，推導出一些特定的理論和公式，但是關於複合牆板的研宄成果還是不夠深入和全面，主要存在的問題有以下幾點：

①大多數夾芯複合牆板是以普通混凝土作為結構層，而以輕骨料混凝土作為面層的研究相對較少，缺少相關複合牆板點支撐抗彎承載性能相關研究的文獻資料，而且在完成牆板基本安裝使用過程所需結構層基本力學指標不明確。

②輕骨料混凝土在節能複合外掛牆板中起到了一定保溫隔熱效果，但是輕骨料的低導熱性能是以犧牲其強度為前提的，因此如何維持輕骨料混凝土材料良好的保溫性能，進一步開發提高輕骨料混凝土強度成為需要研究和探討的課題。

③節能複合外掛牆板其推廣的基礎和優勢便是其自身優越的保溫隔熱性能，但是相關熱工性能指標與節能複合牆板的節點構造之間缺少研宄，因此需要選擇一個科學的節點安裝方式，既能保證優良的保傳熱性能，又能達到本身所需要的基本力學性能指標。

④從國內外研究現狀可以知道，現有牆板材料如果換算成150mm牆厚時，其傳熱係數大致都在1.3W/(㎡·K)以上，甚至達不到一些特殊地區規範限值要求，因此有必要開發一種節能複合牆板，其傳熱係數能夠低於1.3W/(㎡·K)，為研發低傳熱係數的節能牆板提供設計思路。

⑤節能複合外掛牆板在工程中具體保溫節能效果不明確，節能複合牆板在具體房屋建築中其房屋能耗以及節能率的相關資料較少，而且傳熱係數與建築能耗之間的關係缺少定性定量關係。因此有必要用相應的能耗評價機制判斷節能複合牆板的優越性。

4.結論與展望

目前，國內裝配式外掛牆板的研發、生產與應用已經取得了很大的發展。隨著複合外掛牆板的不斷深入研究、牆板設計理論的完善、牆板節點型式的改進、牆板安裝技術的完善、新型材料的使用，將有力的推動複合牆板在工程中的應用。以微泡混凝土預製外牆板為例，技術工藝較成熟，具有輕質高強、防火保溫隔音隔熱、憎水性等八大優點，並具備和易性，滿足不同氣候區建築節能的需要，充分實現部品的標準化設計、工廠化製造、機械化施工，大大提高工程精度，減少建築垃圾，切實做到綠色環保，結構一體化功能，將成為當前和今後推廣應用的方向。

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