随着我国城镇化进程不断加快, 城镇住宅建设量逐年递增, 并在未来也将呈现出较高增长趋势。建筑业的快速发展促使其生产方式亟待变革, 此外, 我国建筑业也正处于转型升级和创新发展的关键节点, 推进装配式建筑对促进建筑产业转型升级具有重要意义。一方面, 建筑外墙装配化程度作为考核建筑工业化发展水平的关键性指标;另一方面, 装配式复合外墙板的推广与应用对于建筑行业的可持续发展具有十分重要的意义, 也符合我国当前节能减排及绿色发展的产业政策。

欧美一些发达国家的装配式复合外墙板发展相对较早, 其中, 美国的复合墙板主要以石膏板为主, 种类多、规格较全、机械化程度高, 年产量可达20亿m2, 处于世界领先水平;英国则以无石棉桂韩板为主;芬兰和德国则以空心轻质混凝土板为主;日本主要采用玻璃纤维增强水泥板 (GRC板) 、石棉水泥板、蒸压桂韩板等。经过多年发展, 在国外主要形成了法国的FCIS墙体系统、意大利的BSAIS建筑外墙体系、日本高层钢结构住宅PCA墙板体系。

在装配式复合外墙板发展方面, 我国对于绿色建材的发展给予高度重视, 大力推广各种新型材料及轻型、大尺寸墙板, 同时对于绿色环保的外墙保温材料发展给予大力支持, 以期提高其生产率。

目前, 我国常用的复合板且可作为装配式外墙板使用的材料主要包括:承重混凝土岩棉复合外墙板、真空挤压成型纤维水泥板 (简称ECP) 、混凝土聚苯乙烯复合外墙板、加气混凝土外墙板、薄壁混凝土岩棉复合外墙板、SP预应力空心板、混凝土珍珠岩复合外墙板、钢丝网水泥保温材料夹芯板等。不同建筑材料的复合墙体具有不同的性能特征, 具体如表1所示。

根据已有研究分析表明, 真空挤压成型纤维水泥板 (ECP) 墙板和加气混凝土 (ALC) 墙板是当前我国技术较为成熟的2种复合墙板。

ECP板虽然强度高, 但制作工艺相对复杂。在成本价格方面, 日本原产板材价格300~400元/m2, 成本较高。限于我国当前工艺水平, 供应量严重不足。在我国, 对于一些制作工艺相对简单的板材生产较多, 如轻质加气或芯材使用含聚苯乙烯类多孔材料的多层复合预制板。虽然其保温隔热性能较好, 但由于材料之间存在膨胀系数的差别, 在长期使用过程中会产生变形或裂缝的问题。

综合各种影响因素, 目前在我国ALC板体系技术相对较为成熟。针对给不同气候区给予以下参考建议: ₍₁₎ 夏热冬暖、夏热冬冷地区采用150~200mm的加气混凝土外墙板; ₍₂₎ 寒冷地区采用250~275mm的加气混凝土外墙板; ₍₃₎ 严寒地区采用300~350mm厚加气混凝外土板。

新型装配式复合墙体具有工艺技术复杂、技术含量高的特点, 这也直接导致其制作成本增加, 因此只从成本造价方面考虑, 装配式复合墙体难以从价格方面战胜传统墙体。部分材料物理性能参数如表2所示。

通常使用的经济性分析方法仅从单位面积下墙体的造价评判墙体是否经济, 对于墙体自身的功能因素及节能效果往往忽略不计, 这样的做法并不符合经济规律。人们在选购墙体材料时更多关注墙体本身功能, 而不是体积和重量。所以本文认为对于新型复合墙体材料应该以墙体功能价格定义其真正价值。“技术经济特征量”首先是由重庆大学教授陈启高提出的, 现将其引入墙体材料的经济性评价中, 其中, 技术经济特征量为单位体积墙体售价和墙体材料导热系数的乘积。

式中, S为墙体材料的售价, 元/m3;λ为墙体材料的导热系数, W/ (m·K) ;A为墙体材料的技术经济特征量 (功能价格) , 元·W/ (m4·K) 。

其中A的单位[元·W/ (m4·K) ]可转变为[元/ (m2· (K·m2/W) ) ], 可理解为墙体材料的技术经济特征量A表示为1m厚的墙板, 每单位面积墙体的单位热阻为m2· (K·m2/W) 的售价。公式可转化为:售价 (元) =A·m3/λ。

由公式 (1) 可看出, A值越小, 墙体价格越低, 表示墙体经济性越好。表3列出了部分传统墙体材料及符合墙体材料的指标, 并计算比较功能价格。

虽然功能价格并不能完全替代墙体材料的实际价格, 但在某种程度上可从表3看出, 新型墙体材料的价格并不完全比传统墙体要高, 有些新型墙体材料甚至比传统墙体材料更有价格优势。因此在选择墙体材料时不能只关注其单位体积的实际售价, 应更多地考虑其功能及节能因素。

当前我国建筑工业化水平不断提高, 对于装配式复合外墙板的研发设计及生产应用已取得一定成果, 应该在此基础上对装配式复合墙板做进一步深入研究, 逐步完善墙板设计理论, 优化墙板节点形式, 这对于降低装配式复合墙体经济成本有至关重要的意义, 也会推动其在实际工程中的应用。