EPS保温结构一体化施工技术

EPS保温结构一体化施工技术

和运卓

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随着时代的进步和城市化进程的加速，建筑行业对于高效、安全、环保的施工方式有着越来越高的要求。EPS保温结构一体化施工作为一种新兴的施工方式，在保温性能、工程质量、施工周期等方面具有明显的优势。本文通过阐述材料性能、质量验收标准等施工技术内容，总结归纳EPS保温结构一体化的施工质量控制要点，并展现自主研发的可调式混凝土截止阀，同时指出施工中应注意的事项，为类似工程施工提供有益参考。

关键词：EPS保温；一体化施工；混凝土浇筑截止阀；施工技术

1、工程概况

固安北部新型社区项目位于河北省廊坊市固安县东徐北村，总建筑面积约19.8万平方米，由18栋高层建筑、2栋附属建筑组成。外墙均为EPS保温结构，单层约使用336m2，布置位置为地上外墙部分。

采用EPS混凝土施工技术，需解决保温板紧固件体系、浇筑过程中保温板两侧压力均衡、保温板垂直企口衔接、混凝土浇筑色差等技术问题，技术难度大，如何实现提升EPS保温结构一体化混凝土施工一次合格率值得探讨研究

2、关键技术

1）采用Revit、分段放样、个性化定制数控加工技术，实现不同楼栋EPS保温板工厂化预制，减少材料现场组装，提高了施工效率和安装精度。

2）采用ANSYS Fluent+参数化设计+STAR-CCM深化等技术，结合现场现有材料组合，创新研发可调式混凝土截止阀，使浇筑混凝土合理分流，可有效控制保温板两侧压力均衡，提升模板稳定性，保证施工质量安全，而且可多次周转使用具有节能、绿色环保的优势。

3）采用CAE测量计算连接桥布置技术，通过连接桥多种布置方式检测对保温板固定情况，提高EPS保温板一体化施工稳定性，降低了大量不必要的损失，加快了施工进度。

3、材料性能

EPS模块采用直板模块：直板模块规格（mm）为：1400和1500，厚30、80、160、180。

采用石墨EPS模块：基于可发性聚苯乙烯珠粒的一次成型生产工艺，具有闭孔结构、周边有矩形插接企口、型体内无腔孔、内外表面有均匀分布燕尾槽。EPS模块性能指标如下：

连接桥性能指标:

夹芯保温现浇系统连接桥分为四种，分别为：Ⅰ型连接桥、自由Ⅰ型连接桥、Ⅱ型连接桥、自由Ⅱ型连接桥。连接桥性能指标如下；

电焊网性能指标

电焊网格为50mm×50mm、网丝直径为2.5mm。夹芯Ⅰ型和Ⅱ型连接桥端头的十字豁口通常采用电焊网进行咬合，电焊网对接处则采用火烧丝搭接绑扎固定。

4、施工方法

4.1施工工艺流程

编号配模→夹芯保温层组合→夹芯Ⅰ型和夹芯Ⅱ型连接桥安装→电焊网安装→模块打孔（穿墙螺栓孔）→浇筑混凝土墙体→拆除复合墙体内外两侧模板和防护条→验收。

4.2 操作要点

4.2.1 统一编号配模

对进场EPS模板结合现场情况进行切割编号，将EPS保温板要切割部位进行标记，利用热熔丝加热产生的热量来切割保温板，能够有效控制保温板的平整，偏差≤3mm，对切割后的保温板进行编号运送到对应位置准备施工。

4.2.2连接桥固定钢筋与EPS模块

在EPS模块组合时，将夹芯Ⅰ型连接桥插入EPS模块上端预留插口；夹芯Ⅱ型连接桥和自由Ⅰ型连接桥应加在底层EPS模块的内侧和外侧底部距楼面板100mm位置处，顶部EPS模块应在顶部100mm以下加均匀布设夹芯Ⅱ型连接桥。

4.2.3电焊网固定安装

夹芯Ⅰ型和Ⅱ型连接桥端头的十字豁口通常采用电焊网进行咬合；电焊网需要延长时，将两片电焊网在水平钢丝处对接，用火烧丝绑扎固定。两片电焊网之间搭接间距≥100mm，并检查电焊网之间是否存在破损。

4.2.4拉结筋安装

EPS保温模板每平方米设置4个L形拉接钢筋，拉接钢筋直径不应小于8mm的HRB400级钢。拉接钢筋短边长30mm，安装时垂直向下，与水平方向的电焊网绑扎固定，绑扎时用钢丝绑成8字扣。拉接钢筋长方向尺寸＝自密实混凝土保护层厚度＋模块厚度＋100mm。拉接钢筋安装时应水平贯穿EPS模块，加厚板位置L筋锚入砼墙体不小于80mm，标准板位置L筋锚入砼墙体不小于150mm。

4.2.5混凝土均匀浇筑

EPS保温板混凝土浇筑顺序为内外同时一次性浇筑，内侧（较宽的一侧）浇筑高度不超超过外侧浇筑高度，是为了保证两侧压力均衡，保证EPS保温板稳定性，不会变形或位移；浇筑过程中的混凝土应采用自密实混凝土。注：研发相关截止阀进行辅助浇筑施工，详见第五节施工要点

4.2.6模板拆除

混凝土终凝后，在确保不粘模及不影响混凝土棱角的前提下，方可进行模板拆除（24小时以后）。

螺栓孔的封堵：从外侧用发泡保温材料将对拉螺栓的孔洞封堵，应将发泡材料打至洞口后清理外溢部分。

4.3 EPS模板体系构造

EPS保温现浇系统的自密实现浇混凝土防护面层内应设置电焊网和拉结钢筋，其构造设计应符合如下要求：

1、防护面层厚度为50mm，，外侧保护层厚度为15mm；电焊网格为50mm×50mm、网丝直径为2.5mm。

2、EPS保温模板每平方米设置4个L形拉接钢筋，拉接钢筋直径≥8mm的HRB400级钢，短边≥30mm，加厚板位置L筋锚入砼墙体≥80mm，标准板位置L筋锚入砼墙体≥150mm，具体构造形式如下：

EPS模块外墙夹芯保温现浇系统墙身构造

门窗上口的无孔模块保温层应凹入墙体内50mm，用颗粒浆料将凹槽密闭填塞，该部位保温防火组合构造如下图所示：

夹芯保温现浇系统门窗口部位保温防火构造

5、施工要点

5.1浇筑过程中保温板两侧压力不均衡

EPS保温结构一体化墙体在施工过程中通病为混凝土浇筑质量不达标，常规混凝土浇筑方法无法满足保温板两侧混凝土同时入模以保证保温板两侧压力均衡的需求，造成墙体存在露板、露筋及保温体系被破坏等缺陷。

5.1.1操作要求

研制的可调式混凝土截止阀，专门为多种环境混凝土浇筑时使用。截止阀为机械式构造组合，采用6厚钢管、10厚钢板、φ10螺栓组合而成，钢管半径67mm，长1000mm，钢板共四块分别长330*1500mm、200*200mm，其中330*150mm的钢板分别是半镂空和全空组合。

准备工作：检查阀门开启闭合状态是否正常、阀门内部混凝土残留情况、卡扣闭合状态。准备完成后将该装置与混凝土泵管通过卡扣固定并检查卡扣紧固情况，在混凝土浇筑前将两侧阀门全部关闭：停止浇筑状态，检查截止阀是否完全闭合，能够有效拦截混凝土残渣掉落；在大面积混凝土浇筑时开启两侧阀门，可保障混凝土浇筑速度；在面对特殊墙体浇筑时（如EPS一体化保温墙体）开启半镂空一侧阀门可保障保温板两侧混凝土得到均匀浇筑，能够有效分流混凝土避免混凝土一侧压力过大导致钢筋网、EPS板倾斜破损。

5.1.2内部尺寸与构造计算：

将其视为在流体工程中的一股流体射向阀门时，作用在阀门上的力，常用动量定理进行求解。即：

式中：G—流体的质量流量，kg/s,  ；

      A—管子的流通截面积，m2,    ;

      ρ—流体的密度，kg/m2；

      θ—曲板与水平线的夹角，对于平板  ；

      u—垂直于平板（或曲板）方向上的流体速度变化量，m/s

             垂直于平板（或曲板）的初速为u，

             冲击后垂直于平板（或曲板）的速度为0

             故有：u＝u－0＝u m/s

因此可得：

                                               （１）　　   

5.1.2.1流体冲击载荷的计算：

现将计算截面取在泵管上部顶端（0—0）和泵出口截面（1—1）上，对0—0、1—1两截面建立能量方程：

式中：  —0—0、1—1截面的位头，因1—1截面为基准面，故z1=0；

       —0—0、1—1截面的压头，  均为大气压；

        —0—0、1—1截面的速度头，0—0截面的u0=0，u１= u

       h0－１—0—0、1—1截面间流体总阻力损失

其中，第一项为管件、阀门等引起的压头损失，第二项为由于直径突然变化造成的突然扩大或缩小而引起的压头损失。　

　　经整理可得：

                                  （2）

式中： λ—摩擦系数;

       l—直管长度，mm;

       le—弯头等管件的当量长度，mm;

      ξ—管道进口突然缩小而引起的压头损失系数;

       d—管子内直径，mm;

       g—重力加速度，m/s2;

       z0—0—0截面的位头，m。

5.1.2.2流体冲击力计算

将计算所得的u及水的密度ρ、管子直径d代入式（１）即得流体冲击力P。混凝土泵管出口压力按照18MPa计算，单位面积上的载荷：　　

                                          （3）

式中：A为叶轮受流体冲击力P。的受载面积，m2　　

5.1.2.3泵叶轮受冲击载荷的强度校核

受射流冲击力作用的阀门，可简化为圆环面受均布载荷，外周界固定，内周界固定并支起的圆环平板。其上受有：

均布载荷q作用时的压缩应力

均布载荷q作用时的弯曲应力

a.内周界处的径向应力

b.内周界处的环向应力

c.外周界处的径向应力

d.外周界处的环向应力

式中：A16、A17、B15、B16—计算系数；

R、r—圆环外、内半径，mm；

      t—圆环厚度，mm。

5.1.2.4计算实例

对图1所示计算泵入口处流体冲击力，并校核阀门强度。

已知：管子内直径d＝125mm;重力加速度g＝9.81 m/s2;0—0截面的位头z0＝40m。

经迭代试算得摩擦系数λ＝0.01; 直管长度l＝1m; 查得直角弯头的当量长度le＝1.5m;激活阀按角式截止阀全开计，查得当量长度le＝12m;管道进口突然缩小而引起的压头损失系数取为ξ＝0.5;

于是由式（２）得高速流体流速：

将计算所得的u及水的密度ρ=2200kg/m3、管子直径d=0.125m代入式（１）得流体冲击力：

则根据式（3）得单位面积上的载荷：

又已知：阀门的Ｒ＝134mm，r=125mm，t=10mm,阀门材料的抗拉强度根据Ｒ/r=134/125=1.1,查得计算系数Ａ16=1.143,Ａ17=0.343,Ｂ15＝0.346,Ｂ16=0.104

将诸数据代入（5）～（8）式，再附加上泵管出口压力18MPa。可算得：

由于射流冲击载荷的作用时间很短，可取安全系数n＝１，则由以上的计算结果可知各应力均满足强度要求：

故可调式混凝土截止阀在混凝土射流冲击载荷作用下时安全的。

研发的可调式混凝土截止阀可有效控制混凝土分流、截止，可保障浇筑过程中EPS保温板两侧压力均衡，提升EPS保温结构混凝土施工一次合格率，避免泵管移动时夹渣掉落情况，减少施工过程中繁杂操作流程。且该装置方便携带、安全可靠，可单人操作，降低劳动强度，提高了施工速度，可多次重复利用，能够有效回收多余混凝土，具有节能、绿色环保的优势。

5.2 EPS保温板稳定性不足

通过调整连接桥布置数量、位置来检测EPS模块浇筑后移动变形情况

对同一批次下的墙体分别按照200*200、230*230、250*250、270*270、300*300的五种不同间距、正方形布置与梅花形不同布置方式对200、250、300厚的墙体稳定性影响程度，进行试验（不同间距的布置方式之间存在2m的缓冲带，减少互相影响）得出以下数据

经过测算认为在200、250、300厚的墙体中270*270（梅花形）、250*250（正方形）、230*230（梅花形）布置能够分别有效满足施工要求，提高施工效率，一方面降低了施工成本，减少了工程作业的时间;另一方面增强了工程施工的安全可靠度，推动项目施工顺利进行，从而实现环保和可持续的生产方式。

6、结语

1）通过总结、改进和优化EPS保温结构一体化施工技术,有解决了浇筑过程中保温板两侧压力不均衡的施工问题,制定了不同墙体中连接桥间距布置要求，避免了EPS保温板露板、连接偏位大等施工问题。

2）EPS保温一体化结构通过工业化、标准化工艺制作、精细化施工适用于各类工民建，积木式插接安装，让施工效率更高，缩短了建设工期，降低了施工成本且与建筑结构同寿命，杜绝了传统保温材料空鼓、崩裂、脱落、凝露、易燃、冷桥、重复投资等各种弊端，具有广泛的发展应用前景。

参考文献

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[2]熊勃. 某动力系统耐流体冲击的理论模拟及试验研究. 武汉工程大学，硕士（专业：化工过程机械)，2014

[3]胡家顺，余猛，舒安庆.高速电解液循环泵流体冲击计算及试验研究. 《流体机械》，2015，（3）：1-3