陳繼浩，崔琪，潘華

（中國建筑材料科學(xué)研究總院有限公司 綠色建筑材料國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100024）

0 引 言

鋼結(jié)構(gòu)住宅由于抗震性好、施工快和經(jīng)濟(jì)性好，在歐洲、美國、日本等發(fā)達(dá)國家得到發(fā)展，占據(jù)建筑結(jié)構(gòu)的主導(dǎo)地位，如在日本和澳大利亞，鋼結(jié)構(gòu)占其全部建筑的50%以上，在瑞典等歐洲國家已形成規(guī)?；a(chǎn)業(yè)化的鋼結(jié)構(gòu)住宅體系，這些國家在鋼結(jié)構(gòu)住宅的建筑材料、結(jié)構(gòu)性能、設(shè)計(jì)施工等方面已經(jīng)處于世界領(lǐng)先水平[1-2]。隨著我國逐步提倡生態(tài)文明和低碳、可持續(xù)發(fā)展，由于鋼結(jié)構(gòu)工廠化生產(chǎn)、裝配化施工、資源能源消耗少、循環(huán)利用率高、輕量化等優(yōu)點(diǎn)，也正越來越被市場接受，迎來政策利好，發(fā)展正當(dāng)其時(shí)[3-5]。但也存在配套構(gòu)配件不全、圍護(hù)體系質(zhì)量不高、與節(jié)能環(huán)保新技術(shù)結(jié)合不足等問題，不能很好支持鋼結(jié)構(gòu)住宅的發(fā)展，需要在圍護(hù)結(jié)構(gòu)和墻體構(gòu)件方面發(fā)展配套產(chǎn)品[6-7]。

農(nóng)業(yè)秸稈廢棄物每年有8 萬t 以上，造成嚴(yán)重的廢棄和污染問題，對秸稈的規(guī)?；贸蔀榭沙掷m(xù)發(fā)展的重要內(nèi)容。建筑墻體材料在我國每年應(yīng)用量巨大，利用秸稈生產(chǎn)建筑墻體材料，可以大量消納農(nóng)業(yè)廢棄物，利用秸稈可再生、天然、保溫性能好等優(yōu)勢。秸稈復(fù)合墻體材料是工業(yè)化利用秸稈資源，制造保溫墻體的良好方式，研究表明，復(fù)合無機(jī)面層的秸稈復(fù)合墻板具有良好的保溫性能[8]。

秸稈復(fù)合墻板以秸稈芯板作為內(nèi)層，表面復(fù)合硅酸鈣板、石膏板、水泥壓力板等無機(jī)面層，具有輕質(zhì)、保溫性好、綠色環(huán)保等特點(diǎn)，與輕型鋼結(jié)構(gòu)結(jié)合，能充分發(fā)揮其工廠預(yù)制化程度高、節(jié)能性好、綠色環(huán)保、易形成產(chǎn)業(yè)化等優(yōu)點(diǎn)，將具有良好的發(fā)展前景[9]。秸稈復(fù)合墻板與輕鋼結(jié)構(gòu)的結(jié)合早在20 世紀(jì)90年代上海浦東北蔡的住宅中得到應(yīng)用，造價(jià)低廉，在外墻和樓板組件中應(yīng)用了稻草板復(fù)合墻體[3]。輕型鋼結(jié)構(gòu)為骨架結(jié)構(gòu)，內(nèi)外兩側(cè)采用秸稈復(fù)合板的雙層墻體結(jié)構(gòu)，具有結(jié)構(gòu)簡單，施工快捷的優(yōu)點(diǎn)，秸稈復(fù)合墻板具有保溫性能好，工廠化制造的特點(diǎn)，為其與輕鋼結(jié)構(gòu)結(jié)合，形成裝配式構(gòu)件提供了良好的條件。對其傳熱性能進(jìn)行研究，為輕鋼結(jié)構(gòu)與秸稈復(fù)合墻板結(jié)構(gòu)體系在建筑中應(yīng)用積累數(shù)據(jù)和經(jīng)驗(yàn)。

1 秸稈板空腔厚度對傳熱系數(shù)的影響

試驗(yàn)采用北京東方奧達(dá)儀器設(shè)備有限公司生產(chǎn)的JW-I型墻體保溫性能檢測裝置用標(biāo)定熱箱法進(jìn)行測試。

對60 mm 厚秸稈板進(jìn)行了傳熱系數(shù)測試，結(jié)果為1.43 W/（m2·K）。

采用60 mm 厚秸稈板進(jìn)行雙層墻體的不同空腔厚度對傳熱性能影響的試驗(yàn)研究，采用秸稈板裸板而不是復(fù)合無機(jī)面層的秸稈復(fù)合板，是為了保證均勻傳熱，排除對試驗(yàn)的干擾。對厚度分別為15、25、50、75 和100 mm 的空氣層形成的雙層墻體進(jìn)行傳熱系數(shù)測試，秸稈板裸板通過螺釘連接在中間的輕鋼龍骨上，輕鋼龍骨的間隔為600 mm，通過不同寬度的輕鋼龍骨形成不同厚度空氣夾層的雙層墻體結(jié)構(gòu)，見圖1。

圖1 雙層秸稈裸板墻體結(jié)構(gòu)示意

空氣層厚度對傳熱系數(shù)的影響如圖2 所示。

圖2 雙層板結(jié)構(gòu)不同空氣層厚度對傳熱系數(shù)的影響

由圖2 可以看出，傳熱系數(shù)隨著空氣層厚度的增加呈降低趨勢，在100 mm 的空氣層厚度時(shí)，雙層墻體的傳熱系數(shù)達(dá)到最低，傳熱系數(shù)為0.617 W/（m2·K），達(dá)到較好的隔熱性能，接近寒冷地區(qū)建筑節(jié)能65%的要求。

2 輕鋼龍骨間隔對傳熱系數(shù)的影響

由于輕鋼龍骨熱阻較小，輕鋼龍骨與秸稈板材緊密接觸，可能會形成熱橋，對傳熱影響較大，因此，對不同間隔密度的輕鋼龍骨對傳熱系數(shù)的影響進(jìn)行了試驗(yàn)研究。仍采用60 mm厚度的秸稈板裸板，選用50 mm 寬度的輕鋼龍骨形成50 mm厚的空氣層，兩種龍骨間隔：600 mm 和1200 mm，兩種龍骨間隔傳熱系數(shù)分別為0.656、0.647 W/（m2·K），相差1.4%，可以忽略龍骨間隔對傳熱系數(shù)的影響。在采用輕鋼龍骨結(jié)構(gòu)的建筑時(shí)，可以按照結(jié)構(gòu)要求對龍骨進(jìn)行設(shè)計(jì)。

3 復(fù)合面層的秸稈復(fù)合板雙層墻體傳熱系數(shù)

進(jìn)一步對復(fù)合面層的秸稈復(fù)合板與輕鋼龍骨結(jié)合形成的雙層墻體進(jìn)行傳熱系數(shù)的研究，首先測試兩面復(fù)合氧化鎂板的單層秸稈復(fù)合板的傳熱系數(shù)，單層秸稈復(fù)合板剖面示意如圖3 所示。

圖3 單層秸稈復(fù)合板剖面示意

測試顯示，復(fù)合無機(jī)氧化鎂板面層的70 mm 厚秸稈復(fù)合墻板的傳熱系數(shù)為1.35 W/（m2·K）。采用70 mm 厚秸稈復(fù)合板中間用間隔600 mm 的50 mm 寬度輕鋼龍骨連接，形成總厚度190 mm 的雙層秸稈復(fù)合板墻體，如圖4 所示。

圖4 雙層秸稈復(fù)合墻板剖面示意

傳熱系數(shù)測試顯示，190 mm 厚雙層墻體的傳熱系數(shù)達(dá)到0.651 W/（m2·K），隔熱性能較好，但還未達(dá)到較高的節(jié)能要求。

為進(jìn)一步改進(jìn)雙層秸稈復(fù)合墻板的隔熱性能，通過附加聚氨酯保溫板隔熱層形成秸稈多層復(fù)合板以及組成的雙層墻體，剖面示意如圖5 所示。

圖5 附加聚氨酯保溫板雙層秸稈復(fù)合墻板剖面示意

測試結(jié)果顯示，單層秸稈復(fù)合板的傳熱系數(shù)為0.664 W/（m2·K），雙層秸稈復(fù)合墻板的傳熱系數(shù)達(dá)到0.34 W/（m2·K），達(dá)到對墻體建筑節(jié)能75%的要求，隔熱性能突出。為輕鋼建筑的普及應(yīng)用提供了良好的配套墻體構(gòu)件，也為綠色建筑提供了更多選擇。

4 結(jié) 論

作為裝配式建筑構(gòu)件，雙層秸稈復(fù)合板墻體隔熱性能優(yōu)異，復(fù)合聚氨酯保溫層的秸稈復(fù)合板雙層墻傳熱系數(shù)達(dá)到0.34 W/（m2·K）。如果作為裝配式構(gòu)件與輕鋼結(jié)構(gòu)結(jié)合，將發(fā)揮秸稈復(fù)合板利用農(nóng)業(yè)廢棄物、節(jié)能性能優(yōu)異、工廠化生產(chǎn)、裝配式施工的優(yōu)勢，能產(chǎn)生較大的節(jié)能效果，具有廣闊的應(yīng)用前景。