泡沫混凝土保温板
(上海市建筑科学研究院(集团)有限公司．上海200032)
【摘要】对泡沫混凝土保温板的抗压强度、体积吸水率、软化系数和干燥收缩性能进行了研 究。并以泡沫混凝土保温板作为夹芯材料预制成保温板夹芯复合墙体，进一步试验研究了该 复合墙体的热工性能、体积吸水率、冻融循环、燃烧等性能，结果表明，泡沫混凝土保温板 在夹芯复合墙体中的应用是安全的，可为装配式住宅预制夹芯复合保温外墙的发展提供技术 支撑。
201 1年，上海市建设交通委、市住房保障房屋管理局等7部门在《关于“十二五”期间 本市加快推进住宅产业现代化发展节能省地型住宅的指导意见》中提出稳步推动装配式工业 化住宅体系应用，在满足保温材料防火、耐久性能的前提下，优化外保温体系和与全装修住 宅相适应的内保温体系，着重研究开发适合上海地区的墙体结构自保温和墙体夹芯保温体 系。所谓装配式住宅[11是指工业化生产统一、标准的房屋单元或构件，然后运至工地现场装 配就位而生产的住宅。而工厂化生产的预制混凝土构件，无论强度、品质、耐久性等均大大 高于现场浇注的混凝土结构，也更能满足“节能”和“环境友好型”设计的要求。在装配式 住宅中，预制泡沫混凝土保温板夹芯复合墙体事先像夹心饼干一样置于混凝土墙体中，泡沫 混凝土保温板不易受外界环境侵蚀，因此，建筑的保温耐久性能和安全性也更好。国内的夹 芯复合墙体多采用聚苯板、聚氨酯等有机材料作为保温层，而对于不燃型泡沫混凝土保温板作为夹芯保温层材料却研究不多。本文主要对预制夹芯复合墙体中泡沫混凝土保温板的性 能以及整个夹芯复合墙体的热工性能进行研究，为装配式住宅夹芯保温复合墙体的发展提供 技术支撑。
1实验
1.1原材料
泡沫混凝土保温板：以普通硅酸盐水泥为无机胶凝材料，辅以粉煤灰或硅灰为掺合料， 同时加入发泡剂和其它外加剂经搅拌、化学发泡、浇注成型，并经过养护、机械切割的闭孔 轻质无机保温板。
1．2主要仪器设备
电热鼓风干燥箱：最高温度200℃；压力试验机：精度不低于土2％；立式收缩仪：精度 为0．01mm；低温冷冻箱：最低工作温度-30℃以下。
1．3试件制备及试验方法
(1)试件尺寸：100mmxl00mmxl00mm：干密度、抗压强度、导热系数参照JG／T266-2011泡沫混凝土》的试验方法进行；其中抗压强度试验是将泡沫混凝土试件在标准养护条件 [(20-t2)℃、相对湿度90％以上]养护28d，取出测试28d抗压强度；泡沫混凝土经28d标 准养护后，再经自然养护条件下养护至56d和90d，分别测试56d和90d的抗压强度。
(2)体积吸水率测试方法：泡沫混凝土试块在(60-a：5)℃条件下烘干至恒重，置入干 燥器中，冷却至室温，称量烘干后的试件质量Mo，精确至0．19；将泡沫混凝土试块完全浸 入水温为(20-士5)℃的恒温水槽内，浸泡时间为3h。取出试块后立即放在拧干水分的毛巾 上排水10min，用海绵吸取每个试块表面的水分，每次吸水前用力挤出海绵中的水。待试块
各表面残余水分吸干后，立即称量试块的质量M。，精确至0．19。体积吸水率按式(1)计算：
形R=媳一跏xlOs／V(1)
式中：
WR——-体系吸水率，％；
M广试块烘干后质量，g。
Mg_一试块吸水后质量，g；
V——试块体积，删m3。 试验结果按3个试块的算术平均值进行评定，体积吸水率的计算精确至0．1％。 (3)干燥收缩性能试验参照GB／T 1 1969—2008《蒸压加气混凝土性能试验方法》(快速法)进行。
(4)软化系数试验参照JG 158．2004《胶粉聚苯颗粒外墙外保温系统》的试验方法进行。 (5)干湿循环试验将泡沫混凝土试块标准养护28d后，置于(60-&5)℃烘箱干燥8h， 然后马上浸入温度为(20±3)℃的水中16h作为1个循环，共进行15次循环后，测试其强度损失。
(6)冻融循环试验：模拟复合夹芯保温墙体的构造形式，成型面积为300mmx300mm 的夹芯泡沫混凝土复合试块，试块构造为：60mm厚钢筋混凝土+120mm厚泡沫混凝土保温 板+60mm厚钢筋混凝土，四周用抗裂砂浆密封(上下钢筋混凝土两面300mmx300mm除外)， 然后涂刷环氧树脂，养护28d后进行25次冻融循环。冻融循环结束后观察试块外表面是否 有裂缝，测试整个试块是否有质量损失，然后剖开取出泡沫混凝土保温板测试含水率、抗压 强度，并计算强度损失率。
(7)燃烧性能试验：参照GB 8624．2006《建筑材料及制品燃烧性能分级》进行。
2结果与讨论
2．1泡沫混凝土保温板的物理力学性能(见表1)
表1泡沫混凝土保温板的基本物理力学性能
干密度、导热系数、抗压强度是泡沫混凝土的3个主要性能参数，这3个参数互相制约。 一般干密度越小，导热系数也越低，其保温效果越好，但意味着其强度也越低，在一定程度 上限制了泡沫混凝土的应用。因此，实际工程应用中必须同时兼顾工程对泡沫混凝土的密度、 抗压强度、导热系数等性能的综合要求确定。根据实践经验，夹芯复合墙体预制过程中夹芯 保温层材料的抗压强度大于0．4MPa时，在施工过程中夹芯保温层材料不易损坏。因此，选 用220kg／m3泡沫混凝土保温板用于预制夹芯复合保温墙体中，并以该密度的试块继续下列 耐久性试验研究。
2．2泡沫混凝土保温板的耐久性试验
2．2．1长期抗压强度试验
泡沫混凝土保温板为轻质多孔结构，因此，有必要研究泡沫混凝土保温板的长期抗压强 度。根据试验结果(见图1)，当泡沫混凝土保温板超过28d标准养护期后，其强度基本趋 于稳定。
图1泡沫混凝土保温板各龄期抗压强度
2．2．2体积吸水率与干燥收缩值
吸水率是衡量泡沫混凝土保温板耐久性的一项重要技术指标。泡沫混凝土保温板吸水后 其保温效果急剧下降；在低温寒冷天气条件下，则会因冻融而造成强度和结构的破坏，严重 影响泡沫混凝土保温板的耐久性。因此，要求泡沫混凝土保温板的吸水率控制在一定范围。 根据本试验结果，220kg／m3泡沫混凝土保温板的体积吸水率为9．5％。
采用快速法测得泡沫混凝土保温板的干燥收缩(见表2)在超过3d后基本趋于稳定，其干燥收缩值为1，13 mm／m。
表2泡沫混凝土保温板的干燥收缩mm／m
2．2．3软化系数
泡沫混凝土保温板的基准抗压强度为0．56MPa时，浸水48h后，测得其抗压强度为
0．46MPa，计算得泡沫混凝土保温板的软化系数为0．82。
2．2．4于湿循环
泡沫混凝土保温板经15次干湿循环试验后，抗压强度由O．56MPa降低到0．44MPa，抗 压强度损失率达到21％，这表明泡沫混凝土保温板具有一定抵抗环境温、湿度变化的能力。 2．2．5冻融循环
综合考虑泡沫混凝土保温板的体积吸水率、软化系数、抗压强度及泡沫混凝土保温板在 夹芯复合墙体系统中的实际应用情况，模拟复合夹芯保温墙体的构造形式，成型面积为 300mmx300mm的夹芯泡沫混凝土复合试块进行25次冻融循环。
夹芯泡沫混凝土复合试块经25次冻融循环试验后，混凝土表面状况良好，无裂缝发生。 经测试，整个试块的质量损失率为0。将冻融循环后的试块剖开后取出内部的泡沫混凝土保 温板，测试其体积含水率和抗压强度。经测试，冻融强度损失率为7．1％，体积含水率为l，6‰ 而泡沫混凝土保温板自身的体积吸水率为9．5％，软化系数为0．82。这说明复合夹芯保温墙 体两边的钢筋混凝土对内部的泡沫混凝土保温板有很好的保护作用。从冻融循环的角度来 说，泡沫混凝土保温板在夹芯复合墙体中的应用是安全的。
2．2．6燃烧性能
燃烧性能检验依据GB 8624—2006《建筑材料及制品燃烧性能分级》、GB／T 546．2010《建 筑材料不燃性试验方法》、GB／T 14402．2007《建筑材料及制品的燃烧性能燃烧热值的测定》 进行综合判定，经国家建筑工程材料质量监督检验中心检测，结果见表3。
表3泡沫混凝土保温板的燃烧性能
根据表3结果得知，泡沫混凝土保温板的燃烧性能符合GB 8624—2006中建筑材料Al 级的要求。
3试点工程及复合保温外墙热工性能计算
3．1试点工程简介
上海市预制装配式建筑研发中心2号试验楼是采用了PC和绿色建筑技术应用为特色的 实验性作品，坐落于上海市奉贤区海港综合经济开发区。本工程以较大面积的中高档商品房 户型为原型，采用全预制装配式框架结构体系，外挂预制混凝土夹芯保温复合墙体，依托于
中国台湾润泰技术体系，根据大陆的实际情况进行调整。本工程占地面积390．6m2，建筑总 面积1298．2m2，由上海市城市建设设计研究院设计，上海市城建市政集团施工。其中泡沫 混凝土保温板夹芯复合墙体由上海市住总工程材料有限公司预制，其各项力学性能、耐久性 和热工性能均能满足该工程的设计要求。
3．2泡沫混凝土夹芯复合保温外墙热工性能
3．2．1设计要求与计算依据
(1)上海市地方标准DGJ 08—205．201 1《居住建筑节能设计标准》按建筑节能65％要
求外墙平均传热系数KmS．1．2W／(m2·K)；
(2)外墙平均传热系数Km的计算方法均按上海市地方标准DGJ 08—205-2011中的附 录A规定；
(3)夹芯保温墙体各构成材料的热物理性能指标按表4取值。
表4夹芯保温墙体各构成材料的导热系数计算值
注：泡沫混凝土保温板导热系数设计计算值的修正系数为1．2。
(4)采用预制泡沫混凝土保温板夹芯复合墙体做外墙时，墙体内外表面均不再作粉刷 层或保温层。
(5)试点工程中，泡沫混凝土保温板夹芯外墙作为框架结构的外挂墙板，因而其主墙
体传热系数即为墙体的平均传热系数。
3．2．2复合保温外墙热工性能计算
泡沫混凝土保温板夹芯复合外墙的构造形式为：钢筋混凝土60mm+泡沫混凝土保温板 70mm+钢筋混凝土60mm。其热工计算结果见表5。
表5泡沫混凝土夹芯复合保温外墙的热工性能
由表5可见，热工计算结果Kin为0．840，符合(DGJ 08-205-201 1中附录A规定Km<1．2W／(m2‘K)的要求，表明泡沫混凝土保温板夹芯复合外墙能满足夏热冬冷地区墙体节能65％要求。
4结论
(1)当泡沫混凝土保温板超过28d标准养护期后，其强度基本趋于稳定。
(2)220kg／m3泡沫混凝土保温板的体积吸水率为9．5％，干燥收缩(快速法)为
1．13mm／m。
(3)泡沫混凝土保温板作为夹芯保温层应用于夹芯保温复合墙体中，在墙体两边钢筋混凝土的保护下经25次冻融循环其抗冻性合格，即泡沫混凝土保温板在夹芯复合墙体中的 应用是安全的。
(4)60mm厚钢筋混凝土+70111m厚220kg／m3泡沫混凝土保温板+60ⅡⅡn厚钢筋混凝土 的预制夹芯复合墙体能满足夏热冬冷地区建筑节能65％要求。
参考文献
[1】梁桂保，张友志．浅谈我国装配式住宅的发展进程[J】．重庆工学院学报，2006(9)：50—52 [2]周丽红，李寿德．夹芯复合墙体研究与探讨[J】．墙材革新与建筑节能，2008(7)：41-43
