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1、前言
目前，用于建筑的保溫材料主要有巖棉板、真空絕熱板、擠塑板、聚苯板和石墨聚苯板。材料的性能各有優(yōu)缺點。巖棉和真空絕熱板的防火等級都可達到A級，但是巖棉的吸濕性很大，且材料的導(dǎo)熱系數(shù)偏高。真空絕熱板的導(dǎo)熱系數(shù)******，但是施工難度大，工地上真空板起鼓現(xiàn)象并不少見。擠塑板和石墨聚苯板的防火等級均能達到B1級，但是擠塑板的尺寸穩(wěn)定性差，易發(fā)生翹曲變形。
2、石墨聚苯乙烯特點及應(yīng)用
石墨聚苯乙烯（GEPS）是在聚苯乙烯高分子聚合物中導(dǎo)入近納米級天然鱗片石墨、抗氧化劑、抗老化劑等功能材料，改性合成的石墨聚苯乙烯新型功能材料。由于石墨的特殊層狀結(jié)構(gòu)，使其能夠均勻分布在GEPS顆粒內(nèi)部，形成鏡面反射熱輻射，能夠大幅度提高材料的絕熱效果。除了具備普通EPS板的所有性能外，還具有以下特點：防火性能達到難燃B1級、絕熱能力更強、導(dǎo)熱系數(shù)≤0.032W/(m·K)。它含有近納米級的天然鱗片石墨，可以像鏡子一般反射熱輻射,它的絕熱能力比普通的EPS高出30%，有助于提高能效。石墨聚苯乙烯（GEPS）特點：良好的防火性能、導(dǎo)熱系數(shù)低、尺寸穩(wěn)定性強、耐候性好、具有良好的耐久性和透汽性。石墨聚苯板在超低能耗建筑項目中具有性價比優(yōu)勢，其構(gòu)造作法如圖1所示。工程實踐表明，聚苯板保溫產(chǎn)品在保溫領(lǐng)域里應(yīng)用***廣泛，不論是歐洲還是國內(nèi)，聚苯板保溫體系都具有******的市場份額（如圖2、圖3所示）。
圖1石墨聚苯板在被動房中的一體化應(yīng)用
圖2石墨聚苯乙烯在歐洲被動房中的應(yīng)用
圖3石墨聚苯乙烯在中國被動房中的應(yīng)用
(1)優(yōu)質(zhì)石墨聚苯板產(chǎn)品必須滿足如下要求：一是優(yōu)質(zhì)原料用擠出法工藝生產(chǎn)；二是天然鱗片石墨含量在4.5%~5%，導(dǎo)熱系數(shù)低，絕熱性能穩(wěn)定，可保證導(dǎo)熱系數(shù)≤0.032W/(m·K)；三是凈容重18~30kg/m3，板材呈銀灰色；四是折斷泡粒斷面20%~30%以上，燃燒性能B1級。
(2)石墨聚苯乙烯是由德國BASF公司首先開發(fā)的新型隔熱保溫材料。同普通的EPS板相比，石墨聚苯板具有更低的導(dǎo)熱系數(shù)和更好的耐久性和耐候性的特性，深受人們喜愛。無論在歐洲還是國內(nèi)，石墨聚苯乙烯常被選作為被動房外圍護結(jié)構(gòu)的保溫材料。近年來，國內(nèi)有企業(yè)潛心研發(fā)，瞄準(zhǔn)中國被動房市場的需求，開發(fā)出石墨聚苯乙烯專有技術(shù)，其綜合性能媲美******先進水平，在國內(nèi)外被動房領(lǐng)域大量使用（如圖2、圖3所示）。
(3)國內(nèi)的石墨聚苯乙烯的生產(chǎn)主要有兩種方法，不但生產(chǎn)工藝大相徑庭（如圖4所示），而且產(chǎn)品質(zhì)量有很大差異（見表1）。
圖4懸浮法與擠出法生產(chǎn)GEPS工藝對比
表1懸浮法GEPS和擠出法GEPS生產(chǎn)工藝對比
2.1懸浮法工藝
國內(nèi)的懸浮法可發(fā)性聚苯乙烯產(chǎn)業(yè)已居******之冠，近期隨著房地產(chǎn)市場的縮量，白色可發(fā)性聚苯乙烯已產(chǎn)能嚴(yán)重過剩。現(xiàn)在，國內(nèi)眾多EPS生產(chǎn)廠家利用白色聚苯乙烯生產(chǎn)裝置，采用懸浮法生產(chǎn)石墨聚苯乙烯，該工藝是以苯乙烯單體為主要原料，在反應(yīng)釜內(nèi)，單體與石墨、引發(fā)劑、阻燃劑、分散劑等混合，通過強力攪拌，被分散成無數(shù)的小液滴。懸浮聚合生成的石墨聚苯乙烯分子量較低，內(nèi)部含水量高，因此板材的強度和穩(wěn)定性略差。另外，石墨對苯乙烯單體的聚合有一定的阻聚作用，石墨的添加量不能得到有效保證。目前，在中國市場上出現(xiàn)用炭黑來代替石墨的制品，其顏色為黑色或者淺灰色，導(dǎo)熱系數(shù)偏高，性能不穩(wěn)定。主要原因在于：懸浮聚合不穩(wěn)定，反應(yīng)周期長，石墨添加量少。為了達到顏色黑的效果，部分EPS廠家向反應(yīng)體系加入少量石墨輔以炭黑調(diào)色，或者純粹加入炭黑代替石墨，生產(chǎn)“黑色”聚苯乙烯。由于石墨/炭黑的阻聚作用，產(chǎn)品分子量偏低，預(yù)發(fā)后泡粒產(chǎn)生空心現(xiàn)象。這種方法生產(chǎn)出的聚苯乙烯制板粘結(jié)性差，板材熟化后收縮變形。其密度≥18kg/m3板材的壓縮強度達不到≥0.1MPa的指標(biāo)要求，石墨含量少，達不到所需的4.5%~5%的******加入量，無法滿足被動房要求的導(dǎo)熱系數(shù)≤0.033W/(m·K)的性能指標(biāo)。
2.2擠出法工藝
擠出法石墨聚苯乙烯***初通過德國、奧地利進口進入國內(nèi)市場。國內(nèi)個別企業(yè)很早就緊跟行業(yè)發(fā)展動態(tài)，投巨資引進******先進設(shè)備，自主開發(fā)石墨聚苯乙烯新型保溫材料。其產(chǎn)品性能優(yōu)良，能滿足高端市場需求。
擠出法工藝是選用分子量高的聚苯乙烯為主要原料，添加近納米級的天然鱗片石墨、增韌劑、抗氧劑、阻燃劑等功能材料，通過雙螺桿擠出機熔融、切粒而成。顆粒的外形為橢圓形，制品的顏色為銀灰色，帶有金屬光澤，該工藝屬于物理混合，可以有效保證石墨的添加量，分子量高，強度大，熱導(dǎo)性能更佳、更穩(wěn)定，同時，由于添加的天然石墨具有阻燃功能，更增強了石墨聚苯乙烯的阻燃性。
3.1沒有選擇合格石墨聚苯乙烯
石墨聚苯乙烯板材是由石墨聚苯乙烯顆粒預(yù)發(fā)、成型、切割而成。顆粒的性能對制品的應(yīng)用性能有決定性作用。石墨聚苯乙烯在國內(nèi)的使用時間相對較短。有些廠商用非石墨料，如炭黑聚苯乙烯頂替石墨聚苯乙烯。這將導(dǎo)致保溫材料抗拉強度、尺寸穩(wěn)定性、彎曲變形、導(dǎo)熱系數(shù)等指標(biāo)達不到性能指標(biāo)要求。在被動房項目一定采用真正的石墨聚苯乙烯作為保溫材料，以保證保溫絕熱效果。
3.2聚苯乙烯板材加工廠故意造假
為了降低造價，部分板材加工廠存在以次充好以獲得市場競爭優(yōu)勢。以下是常見做法：
(1)短斤少兩，降低原材料的使用量。這種做法導(dǎo)致板材強度低、導(dǎo)熱系數(shù)變大，保溫隔熱性能受損。
(2)摻沙子增加板材重量。這種做法降低了石墨聚苯乙烯的綜合物理性能，導(dǎo)致強度低、粘結(jié)性差、導(dǎo)熱系數(shù)變大，嚴(yán)重影響工程質(zhì)量和房屋使用壽命。
(3)在水中加入表面活性劑，向板材中大量滲水。這種做法導(dǎo)致板材內(nèi)部的水難以揮發(fā)，從而引起保溫層鼓泡、脫落；同時，保溫隔熱效果大大降低。
(4)使用含結(jié)晶水的鹽做增重物質(zhì)來提高密度。這種做法損害了保溫板的物理性能，導(dǎo)致保溫隔熱性能、壓縮強度、耐久性等嚴(yán)重受損，達不到石墨聚苯乙烯板材品質(zhì)要求。
3.3板材生產(chǎn)廠家出廠不合格的石墨聚苯板
板材生產(chǎn)廠家出廠養(yǎng)護期過短的板材。熟化時間不夠的板材制品性能不穩(wěn)定，上墻后產(chǎn)生較大的后收縮，進而引起面層開裂；養(yǎng)護期短的聚苯板含水率達不到要求，切板后板材彎曲，板面平整度差。
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作者：天津格亞德科技新材料有限公司 郭平安
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當(dāng)前，各地都在開展綠色建筑行動，積極推廣裝配式建筑，但有的地方搞“目標(biāo)責(zé)任制”，追求預(yù)制化率，加大推廣力度，這就可能出現(xiàn)問題。甚至有人提出：裝配式建筑似乎已經(jīng)取代了現(xiàn)澆混凝土，這肯定是片面的。建筑結(jié)構(gòu)安全是關(guān)乎到人民群眾生命財產(chǎn)安全的事，不可馬虎。
裝配式建筑——模塊造夢，像塔積木一樣蓋房子，可以把梁、板、柱、墻等事先做好的構(gòu)件想象成一塊塊樂高積木，在施工現(xiàn)場只需把他們拼合在一起。
▼ （預(yù)制梁、柱）
▼ （預(yù)制樓梯）
混凝土是一種在常溫條件下就能從液態(tài)向固態(tài)轉(zhuǎn)化并產(chǎn)生高強度的獨特材料。混凝土有預(yù)制和現(xiàn)澆兩種施工方式。
預(yù)制：是先在工廠里制作成混凝土構(gòu)件，然后運送到施工現(xiàn)場進行裝配連接，形成裝配式混凝土結(jié)構(gòu)；
現(xiàn)澆：是在施工現(xiàn)場將混凝土直接澆注入模成型，形成整體混凝土結(jié)構(gòu)。
▼ （現(xiàn)澆樓梯）
一、裝配式建筑技術(shù)難點
裝配式剪力墻的技術(shù)難點之一就是套筒連接，由于目前裝配式剪力墻仍然沿用現(xiàn)澆剪力墻的設(shè)計方法，縱向分布鋼筋數(shù)量多，裝配過程中數(shù)量較多的縱筋套筒連接對中難度大，潛在安全隱患增大。
預(yù)制構(gòu)件之間的連接通常采用現(xiàn)澆混凝土（或采用鋼筋套筒灌漿），也就是將伸出兩個構(gòu)件的鋼筋，共同錨固在現(xiàn)澆混凝土中來實現(xiàn)的，現(xiàn)澆混凝土與預(yù)制混凝土構(gòu)件只是粘接而已，因此，構(gòu)件連接部位是裝配式混凝土結(jié)構(gòu)的薄弱環(huán)節(jié)，處理不當(dāng)就會形成安全隱患，還可能發(fā)生滲漏。
▼ 裝配式建筑現(xiàn)場施工難點
二、相比裝配式建筑，現(xiàn)澆混凝土有************的優(yōu)點
混凝土從液態(tài)向固態(tài)的轉(zhuǎn)化是不可逆的，堅固的混凝土不能像鋼材那樣在高溫下可熔化成液態(tài)，預(yù)制混凝土構(gòu)件也不能像鋼構(gòu)件那樣可以通過焊接熔合成一體。就確保混凝土建筑結(jié)構(gòu)的整體性和安全性而言，混凝土在施工現(xiàn)場澆筑成型才能真正發(fā)揮其獨特優(yōu)勢，這是其他材料無可比擬的。而預(yù)制混凝土構(gòu)件通過技術(shù)措施連接后形成的裝配式混凝土結(jié)構(gòu)，無論在理論上還是實際上，其整體性和安全性都不如現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)。
現(xiàn)澆混凝土技術(shù)的不斷發(fā)展，適應(yīng)了市場經(jīng)濟新條件下高層建筑快速發(fā)展的需要，也拉動了商品混凝土、工具式模板、泵送設(shè)備和相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。
三、現(xiàn)澆混凝土大模板建筑的優(yōu)勢
******，結(jié)構(gòu)整體性好，因而抗震性能好，能做成大開間、大空間，滿足市場對建筑多樣化的需要；
第二，設(shè)備簡單，一次投資少，技術(shù)容易掌握，便于普及推廣，技術(shù)經(jīng)濟效果好；
第三，成套技術(shù)先進適用，施工速度快，工程質(zhì)量好，是以機械化為核心的建筑工業(yè)化的新形式和新發(fā)展。
混凝土技術(shù)、工具式模板技術(shù)、機械化施工技術(shù)等正向著建筑工業(yè)化、現(xiàn)代化的方向發(fā)展，出現(xiàn)了以大模、滑模、隧道模等命名的現(xiàn)澆混凝土剪力墻高層建筑和采用定型模板現(xiàn)澆混凝土的框架-剪力墻高層建筑體系。高效減水劑和混凝土泵送設(shè)備的大量應(yīng)用，現(xiàn)澆混凝土高層建筑結(jié)構(gòu)整體性抗震安全性比裝配式建筑好、造價比裝配式大板建筑低的優(yōu)勢。
預(yù)制裝配式建筑和現(xiàn)澆共同施行，促進了現(xiàn)澆混凝土技術(shù)的發(fā)展。
在建筑發(fā)展較長的時間內(nèi)，還要采取預(yù)制和現(xiàn)澆相結(jié)合、干法作業(yè)和必要的濕法作業(yè)相結(jié)合、新材料和傳統(tǒng)材料相結(jié)合、工廠生產(chǎn)和現(xiàn)場預(yù)制相結(jié)合等一系列共同發(fā)展的方針，更能發(fā)揮現(xiàn)澆混凝土整體性好的優(yōu)勢。
四、裝配式建筑整體性比現(xiàn)澆混凝土建筑較差
裝配式建筑造價高出20%左右；預(yù)制化率越高，裝配連接的要求越高，造價也越高，安全隱患可能增多。造價的增加是資源消耗增加的直接反映。
五、鋼結(jié)構(gòu)具有裝配式建筑天然優(yōu)勢
鋼結(jié)構(gòu)強度高、自重輕，適合工廠化生產(chǎn)，在工程現(xiàn)場裝配焊接成型后能熔成一體，保持了結(jié)構(gòu)的整體性，抗震性能好，能滿足多種建筑高度、多種建筑平面的需要，能與非承重輕質(zhì)墻體材料配套使用，施工安裝工業(yè)化程度高，并符合環(huán)境保護和可持續(xù)發(fā)展原則。
六、預(yù)制混凝土夾芯保溫外墻板
預(yù)制混凝土夾芯保溫外墻板的面層開裂、板縫滲漏、保溫失效多有發(fā)生;有人提出質(zhì)疑：上下外墻采用套筒灌漿連接，對構(gòu)件生產(chǎn)和施工安裝的******、灌漿材料和工藝的可靠具有很高的要求，要保證上下外墻的連接質(zhì)量和整體性。
表面上看，采用預(yù)制混凝土夾芯保溫承重外墻板似乎實現(xiàn)了結(jié)構(gòu)與保溫一體化，解決了保溫與防火的矛盾;而實質(zhì)上，******的問題是削弱了混凝土結(jié)構(gòu)外墻的整體性，增加了外墻連接處的安全隱患和相關(guān)費用，在技術(shù)和經(jīng)濟上都不盡合理，不應(yīng)盲目推廣。
七、裝配式建筑的利弊
利：預(yù)制化率高，現(xiàn)場工作量減少
弊：增加了構(gòu)件連接的工作量和可靠性要求，增加了建造成本
由于混凝土從液態(tài)向固態(tài)轉(zhuǎn)化是不可逆的，因此混凝土構(gòu)件與構(gòu)件之間不可能連接成一體，主要靠鋼筋的套筒灌漿連接和漿錨搭接，對材料、機具和專業(yè)操作人員的要求較高，萬一質(zhì)量出問題，就是安全隱患。因此，盲目追求預(yù)制率或裝配化率，構(gòu)件的連接處理就會增多，混凝土結(jié)構(gòu)的整體性和安全性就會下降。
八、實現(xiàn)建筑現(xiàn)代化，需要現(xiàn)澆、預(yù)制相結(jié)合
首先：堅持模數(shù)協(xié)調(diào)原則，推進標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計，建立通用結(jié)構(gòu)構(gòu)件和功能性部品的標(biāo)準(zhǔn)體系；
其次：堅持技術(shù)創(chuàng)新，采用隔震減震、高強混凝土、高強鋼筋等新技術(shù)、新材料，研究開發(fā)先進適用的構(gòu)件連接技術(shù)，保證商品混凝土和預(yù)制構(gòu)件質(zhì)量，提高混凝土建筑的結(jié)構(gòu)安全與使用功能。
******：因地制宜、循序漸進，全面實現(xiàn)建筑的基礎(chǔ)、結(jié)構(gòu)、裝修工程機械化施工和信息化管理。
九、裝配式技術(shù)規(guī)程的潛臺詞
地下室現(xiàn)澆，加強現(xiàn)澆，首層現(xiàn)澆，重要的都用現(xiàn)澆!
保證結(jié)構(gòu)抗震性能的關(guān)鍵受力部位不適合采用預(yù)制。
扭轉(zhuǎn)、不規(guī)則也是現(xiàn)澆好
高烈度、大地震力、大傾覆力矩，都用現(xiàn)澆。
裝配式很難完全等同于現(xiàn)澆
綜上所述
因此，我們不能盲目推廣裝配式混凝土建筑。選擇預(yù)制還是現(xiàn)澆，或是預(yù)制和現(xiàn)澆相結(jié)合，都應(yīng)該從實際出發(fā)，根據(jù)工程條件和市場需要來確定。建筑抗震要求高，對于量大面廣的高層混凝土結(jié)構(gòu)建筑，還應(yīng)堅持以現(xiàn)澆混凝土為主，確保混凝土結(jié)構(gòu)的整體性和抗震安全性。
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