周双科，刘金虎，黄 珺，刘会玲

（中建三局工程设计有限公司，湖北 武汉 430000）

0 引言

为节约工期，提高施工效率，减少砌筑、抹灰等湿作业工序交叉，有效减少外墙渗漏水概率，一些房地产企业已要求全混凝土外墙设计且形成相应工法，如万科实施了《全现浇混凝土外墙工艺工法》，碧桂园的SSGF 工法均有关于全现浇混凝土构造墙工艺。现浇夹芯混凝土填充墙作为比全混构造墙相对经济的一种做法也得到应用，但其理论研究相对欠缺，本文对现浇夹芯混凝土填充墙应用过程中涉及的设计问题、工法优缺点及施工注意事项进行了探讨和归纳。

1 工法简介

1）工艺特点 通过柔性连接减少墙体对结构整体刚度的影响，采用轻质夹芯材料降低墙体对结构荷载的影响，并随主体施工一次成活以减少二次砌筑，其构造如图1 所示。

图1 现浇夹芯填充墙构造

2）施工工序 墙体钢筋绑扎→挤塑板定位→拉筋绑扎→封模→浇筑→振捣→养护。

3）工法难点 挤塑板定位施工难度大、成型质量要求高，通常与铝模工艺结合使用。

4）设计注意事项 振捣孔间距宜依据振捣棒作用半径同时考虑芯材原材尺寸进行取值，若两侧同时采用附着式振捣器则间距可不进行要求；叶墙厚度应考虑芯材原材尺寸模数和防火保温要求。

2 防火性能

现浇夹芯混凝土填充墙构造与预制夹芯墙板类似，故耐火试验数据参考预制夹芯墙板试验，厚度亦参考相应规范要求。

2.1 耐火极限

GB 50016—2014《建筑设计防火规范》（2018 版）[1]要求非承重外墙耐火极限为1.00h。对于预制夹芯墙板的耐火试验多采用ISO-834 国际标准升温制度对不同厚度试件，如（100+40+100）mm、（90+60+90）mm、（60+70+60）mm 进 行 火灾试验研究[2]，截面温度场的“试件沿截面高度温度- 炉温关系曲线”及“试件的钢筋温度- 受火时间曲线”均显示，25mm 保护层处迎火面的钢筋温度在1.00h 耐火极限时为400～500℃[3]，小于美国ASTME119《建筑物和建筑材料》的防火检测规定的受弯构件受拉钢筋热失效温度593℃，试验显示复合墙体满足规范防火要求。

2.2 夹芯材料热稳定性能

XPS 材料于100℃左右开始收缩，105℃后开始剧烈收缩，120℃左右开始熔化，320℃后开始分解挥发，420℃开始燃烧[4]。而有的试验显示XPS 于130℃左右开始收缩；某厂家数据为180℃开始收缩，240℃开始分解燃烧。可见目前国内XPS 产品热稳定性差距较大，采购前应要求厂家提供热稳定性相关试验数据并判断是否适用，如现浇夹芯填充墙不应采用240℃开始分解燃烧的XPS 产品。

2.3 叶墙厚度

《建筑设计防火规范》第6.7.3 条规定：当建筑外墙采用保温材料与两侧墙体构成无空腔复合保温结构体时，该结构体的耐火极限应符合本规范的有关规定；当保温材料的燃烧性能为B1、B2 级时，保温材料两侧的墙体应采用不燃材料且厚度均不应小于50mm。GB/T 51231—2016《装配式混凝土建筑技术标准》[5]第6.2.3 条规定：防火性能应按非承重外墙的要求执行，当夹芯保温材料的燃烧性能等级为B1 或B2 级时，内、外叶墙板应采用不燃材料且厚度均不应小于50mm。JGJ/T 458—2018《预制混凝土外挂墙板应用技术标准》[6]第6.5.4 条规定：组合夹心保温墙板和部分组合夹心保温墙板的内外叶墙板厚度不宜小于60mm。

综上考虑现场浇筑更多的不利因素及预制夹芯墙板耐火试验数据，建议现浇夹芯混凝土填充墙内外叶墙厚度不小于60mm。

2.4 存在的问题

1）钢筋的导热系数58.2W/（m·K）远大于FRP 连接件的导热系数0.35W/（m·K），拉筋作为热桥，参考外叶墙钢筋温度，可知火灾情况下拉筋温度极易超过XPS 熔融温度，对拉筋周围的XPS 造成破坏。

2）火灾后，存在外叶墙完好而夹芯保温材料收缩、熔融等可能，将造成墙体中间层部分空腔，影响保温节能效果；混凝土外叶墙在长时间高温灼烧下易爆裂，外墙修复难度大。建筑外墙原有防火保温层将延缓或避免此种情况的发生。

3 保温节能

蒋金梁等[7]采用标定热箱法对不同保温层厚度不同热桥配筋率的复合墙板（50+X+50）mm 进行试验研究，结论为“当保温层中有斜向钢筋时，理论值均大于实测值，说明按GB 50176—2016《民用建筑热工设计规范》计算的传热系数偏大，实际工程考虑斜向钢筋的‘热桥’效应时，按公式计算复合墙板的传热系数可满足节能设计要求”。

根据《民用建筑热工设计规范》[8]第3.4 节相关内容，参考相关文献，考虑内外叶墙板拉筋的热桥作用，以200mm 厚夹芯混凝土填充墙（50+100+50）mm、拉筋 6@200 为例进行热工参数计算，如图2 所示。

图2 热桥分布及热工参数

热桥面积占比为0.071%，《民用建筑热工设计规范》第3.4 节规定计算夹芯混凝土填充墙（50+100+50）mm 的热工参数（以冬季计算）：R0=Ri+R+Re=1.61（m2·K/W），K=1/R0=0.62W/（m2·K）；当形成封闭空气间层时，其热阻可参考表1 仅考虑导热和对流因素进行计算。

表1 不同类型墙板传热系数

上述数据表明现浇混凝土夹芯墙的保温节能性能要优于加气混凝土砌块墙，但形成空气间层后，空芯墙的保温节能性能大幅降低，低于加气混凝土砌块墙体，若迎火面墙面开裂，渗风将使该性能进一步下降。

4 柔性连接

夹芯混凝土填充墙与剪力墙之间的连接应以减小对原结构抗侧刚度影响为目的，避免其参与整体刚度计算，使主体结构在水平力作用下的整体指标与采用砌体填充墙时相近。

首先是填充墙的失效退出机制的一致性：先于主体开裂、刚度退化；砌体填充墙地震工况下的破坏模式为：小震基本完好，中震开裂损坏，大震退出工作。夹芯或普通混凝土填充墙需要采取一些构造措施使在受到水平地震作用时总是最先退出工作，在地震作用下破坏历程与砌体填充墙一致。

建议与建筑协商采用设置竖缝、水平缝或采用薄板加壁柱的措施以减小对结构的影响；万科、碧桂园等房企单位则是通过PVC-U 型材或挤塑板将混凝土填充墙与剪力墙隔开的连接方式，型材厚度则通过结构层间弹塑性位移角限值与层高的积估算。2 种柔性连接做法如图3 所示，均采取多种措施弱化与主体的连接。

目前了解到的柔性连接方式均是在概念上进行的弱化处理，对整体刚度影响的量化研究尚少。虽然可实现先于主体结构开裂损坏，但破坏前吸引的地震力有多大、破坏后转移的地震力对主体结构构件有怎样的影响、是否需要通过调整周期折减系数提前考虑这个影响及如何调整等均需进一步研究。

5 施工与管理措施

现浇夹芯混凝土填充墙工艺及设计节点决定其施工难度大，成型质量要求高，必须实施严格科学的管理措施。

1）核对夹芯混凝土填充墙段有无水电管线及强弱电末端点位等，若局部存在建议与设计沟通调整，避免在夹芯墙位置设置。夹芯墙多为窗间墙及局部墙肢，一般容易满足。

2）保证施工成型质量 在挤塑板与分布钢筋之间、分布钢筋与模板之间，间隔插绑特定厚度的混凝土垫块或卡具确保钢筋保护层厚度；按要求设置拉筋，使内外叶墙体及挤塑板形成整体，加上穿墙螺杆的作用，使挤塑板得以固定。

3）均匀振捣 保证混凝土的和易性为前提，在各振捣孔部位采用振捣棒，中间增加附着式振捣器，内外同时振捣，严格按照规范及方案要求进行振捣密实，避免漏振。

4）加强养护 夹芯墙混凝土养护同剪力墙混凝土养护，规范要求常温养护时应在混凝土浇筑完毕后12h 内加以覆盖和浇水，浇水次数应保持混凝土有足够的湿润状态，对采用普通硅酸盐水泥拌制的混凝土，养护天数不得少于7d。

6 性能对比

夹芯混凝土填充墙能否得到建设单位或EPC 总包单位的认同，能否得到进一步推广取决于其性能及成本，从多个角度对蒸压加气混凝土砌块墙与现浇夹芯混凝土填充墙进行了对比，如表2 所示。

防火保温性能和容重的接近更容易让设计院接受由夹芯混凝土填充墙替代砌块墙的要求；优点在于减少质量隐患、缩短工期、使用方便；但施工难度大、成本高，一旦成型质量差则隐患增多。

7 结语

图3 夹芯混凝土填充墙与主体结构柔性连接

表2 加气块墙体与夹芯混凝土墙体性能对比

1）建议现浇夹芯混凝土填充墙的内外墙板厚度不宜小于60mm；其防火性能满足规范要求，但存在火灾后修复困难问题。

2）正常使用情况下夹芯混凝土填充墙保温节能性能优于砌体墙；火灾后保温性能降低明显。

3）夹芯混凝土填充墙应采取设缝等减小整体刚度影响措施。现有的柔性连接对整体刚度的具体影响需进一步研究。

4）夹芯混凝土填充墙浇筑、振捣、养护各环节要求较高，施工时应严格按施工方案执行。

5）夹芯混凝土填充墙成本较砌体墙高，但抗渗性能及使用便利性优于砌体墙。

6）现浇夹芯混凝土填充墙的优缺点非常明显，是否采用需相关方协商。