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2022年11月11日，中國混凝土與水泥制品協(xié)會組織召開了由中建西部建設(shè)建材科學(xué)研究院有限公司完成的“超高性能混凝土自保溫復(fù)合墻板”科技成果鑒定會（視頻）。鑒定委員會專家們認(rèn)為，該項目推動了超高性能混凝土自保溫復(fù)合墻板的進一步的發(fā)展，具有廣闊的應(yīng)用前景。

一、立項背景

在我國，建筑能耗約占社會總能耗的1/3，而在建筑能耗中，墻體結(jié)構(gòu)能耗占比高達(dá)65%左右。建筑節(jié)能是實現(xiàn)能源節(jié)約發(fā)展的重要環(huán)節(jié)，而實現(xiàn)墻體結(jié)構(gòu)節(jié)能保溫是有效降低建筑能耗的重要途徑。為了達(dá)到節(jié)能保溫要求，建筑外墻一般采取外保溫體系處理或者使用保溫墻材體系，如聚苯板薄抹灰外墻保溫體系、三明治夾芯保溫墻板等。從當(dāng)前應(yīng)用的實際效果來看，主要存在以下問題：

1.壽命不同步。根據(jù)設(shè)計規(guī)范，建筑外墻保溫體系使用壽命要求僅為25年，遠(yuǎn)低于與普通建筑50年的設(shè)計使用壽命。2.整體性較差。目前已有的外墻保溫體系，均為多種不同性質(zhì)的材料復(fù)合而成，導(dǎo)致了相容性較差，在服役過程中易出現(xiàn)因膨脹系數(shù)差異、結(jié)合面性能退化等原因造成的墻皮開裂、滲水、空鼓、剝落等問題，既有安全隱患又有質(zhì)量風(fēng)險。3.自重大。現(xiàn)有外墻的保溫體系施工通常是在現(xiàn)澆（砌筑）墻體外部復(fù)合保溫材料或者吊裝三明治保溫墻板，提高了對地基、梁、柱承載力的要求，或?qū)Π惭b節(jié)點承載力的設(shè)計要求。4.一體化程度較低。建筑外墻除了需要具有較好的節(jié)能保溫性能外，還需要具有防水、裝飾等多種功能。較低的一體化程度一方面導(dǎo)致了外墻保溫體系施工工序多、要求高，質(zhì)量難以得到保證；另一方面由于外墻保溫體系材料的性質(zhì)差異，可能因結(jié)合面性能退化、剝離導(dǎo)致保溫體系的失效。

開發(fā)與創(chuàng)新使用新型建筑材料，是解決當(dāng)前外墻保溫體系存在壽命不同步、整體性較差、自重大等問題的有效途徑。而超高性能混凝土是一種具有超高韌性、超高耐久性的新型水泥基材料，具有制備長而薄構(gòu)件的巨大潛力，尤其適用于制作大寬厚比薄板。目前，超高性能混凝土已經(jīng)開始在諸如橋面鋪裝、大跨度人行橋、特殊腐蝕環(huán)境等中取代普通混凝土材料以提升整體結(jié)構(gòu)耐久性，效果顯著。以超高性能混凝土為核心材料制備墻材，具有提高墻材綜合性能的極大潛力；并以此為基礎(chǔ)，創(chuàng)新開發(fā)一體化的高耐久輕質(zhì)建筑外墻保溫體系與制品，實現(xiàn)外墻保溫、防水、防火等多種功能集成，對于推動建筑外墻保溫體系服役壽命的提升、裝配式建筑的發(fā)展和建筑節(jié)能水平的提高具有重要意義。

二、研究內(nèi)容

項目研究框架

超高性能混凝土材料組成設(shè)計與性能調(diào)控

（1）系統(tǒng)開展纖維、骨料、化學(xué)外加劑等組成材料的關(guān)鍵參數(shù)對有機纖維超高性能混凝土物理力學(xué)性能、體積穩(wěn)定性能、抗氯離子滲透性能、導(dǎo)熱性能影響研究，形成適用于建筑圍護結(jié)構(gòu)的超高性能混凝土材料組成設(shè)計與性能調(diào)控方法。（2）開展有機纖維關(guān)鍵參數(shù)對超高性能混凝土流變性能影響研究，形成有機纖維超高性能混凝土流變行為調(diào)控技術(shù)；同時，開展有機纖維超高性能混凝土注漿擠壓成型工藝研究，建立流變參數(shù)與注漿壓力相關(guān)性，實現(xiàn)注漿擠壓成型工藝的創(chuàng)新應(yīng)用。（3）開展了有機纖維超高性能混凝土斷裂形貌研究、超高效聚羧酸外加劑設(shè)計及作用效果研究、和易性調(diào)節(jié)聚合物的協(xié)同增效作用研究，揭示有機無機雜化技術(shù)在超高性能混凝土中的作用機理。

超高性能混凝土材料組成設(shè)計與性能調(diào)控——配合比設(shè)計

超高性能混凝土自保溫復(fù)合墻板構(gòu)造設(shè)計和性能研究

（1）開展超高性能混凝土自保溫復(fù)合墻板外掛體系新型連接節(jié)點設(shè)計、節(jié)點拉拔力、平面內(nèi)協(xié)調(diào)地震位移變形能力、新型連接節(jié)點中墻板均布抗彎荷載性能研究；同時，開展超高性能混凝土自保溫復(fù)合墻板以內(nèi)嵌的形式應(yīng)用于建筑外圍護結(jié)構(gòu)時，墻板與結(jié)構(gòu)梁（板）、墻板與結(jié)構(gòu)柱（剪力墻）、墻板與構(gòu)造梁的連接設(shè)計研究，實現(xiàn)超高性能混凝土自保溫復(fù)合墻板在外掛和內(nèi)嵌兩種安裝形式下的安全使用。（2）開展超高性能混凝土自保溫復(fù)合墻板連接密封構(gòu)造設(shè)計研究，設(shè)計新型橫縫與豎縫防水構(gòu)造，實現(xiàn)超高性能混凝土自保溫復(fù)合墻板拼縫的多重防水。

墻板構(gòu)造設(shè)計研究

墻板物理力學(xué)性能——均布荷載抗彎承載力試驗

超高性能混凝土自保溫復(fù)合墻板連接節(jié)點設(shè)計研究

（1）外掛體系與主體結(jié)構(gòu)連接節(jié)點設(shè)計研究系統(tǒng)開展基于超高性能混凝土的外掛墻材與主體結(jié)構(gòu)連接節(jié)點設(shè)計研究，主要包括設(shè)計原則、墻板排列形式、連接形式、材料選擇等；墻體節(jié)點抗拉強度、抗壓強度、受彎承載強度與受剪切承載強度等力學(xué)性能研究與設(shè)計，形成較為系統(tǒng)的外掛墻板技術(shù)體系，并滿足節(jié)能保溫、防水和裝飾等性能要求。（2）非承重圍護結(jié)構(gòu)與主體結(jié)構(gòu)連接節(jié)點設(shè)計研究基于超高性能混凝土的非承重圍護墻材與主體結(jié)構(gòu)連接節(jié)點設(shè)計研究，包括圍護結(jié)構(gòu)與梁、柱、樓板、墻等節(jié)點，進行計算分析及試驗驗證，滿足墻材物理力學(xué)性能，以及節(jié)能保溫、防水、隔聲、采光通風(fēng)等要求，形成較為系統(tǒng)的墻體構(gòu)造形式、構(gòu)造節(jié)點圖集及施工指南或工法等。

連接節(jié)點

超高性能混凝土自保溫復(fù)合墻板制備和安裝技術(shù)研究

（1）開展超高性能混凝土墻板制備工藝、關(guān)鍵設(shè)備開發(fā)和中試生產(chǎn)線建設(shè)研究，形成超高性能混凝土自保溫復(fù)合墻板的制備技術(shù)，實現(xiàn)墻板生產(chǎn)規(guī)?；＃?）開展超高性能混凝土自保溫復(fù)合墻板在外掛和內(nèi)嵌兩種應(yīng)用形式下的安裝技術(shù)研究，形成超高性能混凝土自保溫復(fù)合墻板安裝技術(shù)，實現(xiàn)墻板安裝的安全高效。

自動化生產(chǎn)成型機

自動生產(chǎn)線全景

超高性能混凝土自保溫復(fù)合墻板工程應(yīng)用

開展超高性能混凝土自保溫復(fù)合墻板在框架結(jié)構(gòu)、剪力墻結(jié)構(gòu)建筑中的工程應(yīng)用研究，驗證工程示范效果。

項目應(yīng)用于成都市國色天鄉(xiāng)動物王國旅游配套商業(yè)街A區(qū)2號樓（框架結(jié)構(gòu)）外圍護結(jié)構(gòu)

項目應(yīng)用于內(nèi)江市東興區(qū)高橋園區(qū)東興段一期置還房工程5#樓（剪力墻結(jié)構(gòu)）外墻及帶窗墻結(jié)構(gòu)

三、關(guān)鍵技術(shù)和創(chuàng)新點

1.基于高性能建筑圍護部品的性能要求，開發(fā)了適用于注漿擠壓成型技術(shù)的超高性能混凝土材料及其流變行為的控制方法。

2.基于墻板薄壁大空腔構(gòu)造特點，開發(fā)了高壓注漿成型工藝技術(shù)及其多聯(lián)模成型模具和自動插拔管機等關(guān)鍵成型設(shè)備。

3.采用超高性能混凝土薄壁大空腔殼體與A級防火保溫芯體的復(fù)合構(gòu)造，開發(fā)了高強輕質(zhì)、防水抗?jié)B、高抗彎、高耐久性的保溫-防火-隔音-裝飾等功能一體化集成的復(fù)合外墻板。

4.開發(fā)了超高強性能混凝土自保溫復(fù)合墻板的內(nèi)嵌和外掛連接節(jié)點及其安全高效安裝技術(shù)。

四、社會效益

在我國老齡化逐漸加深，傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)工人數(shù)量逐漸減少的趨勢下，超高性能混凝土自保溫復(fù)合墻板提升建筑外墻的服役壽命，降低維護費用的同時，其應(yīng)用降低了建筑能耗，大幅降低了長周期內(nèi)的碳排放，有助于裝備式建筑的技術(shù)進步和建筑行業(yè)的產(chǎn)業(yè)升級。

五、總結(jié)

該項目成果已獲授權(quán)發(fā)明專利5項，實用新型專利7項，編制企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)3項、參考圖集1項，發(fā)表論文14篇，形成了具有自主知識產(chǎn)權(quán)的超高性能混凝土自保溫復(fù)合墻板成套技術(shù)體系，應(yīng)用前景廣闊。