现代超大型高层冷库结构外保温体系关键技术*

刘春辉，陈跃熙，胡 锐，程 憬

(1.中国华西企业股份有限公司，四川 成都 610081； 2.四川华西集团有限公司，四川 成都 610081)

1 工程概况

银犁农产品冷链物流中心项目二期冷库工程为国内首座首次自主研发、独立完成的采用大跨度预应力无梁楼盖及结构外保温隔汽技术的冷库。其由2栋独立冷库组成，总建筑面积14.21万m2，地上8层，总高44.5m。冻结物冷藏间设计温度-23℃ ，超低温库-55℃。冷库为板柱-剪力墙结构，楼板为预应力无梁楼盖，采用后张法有粘结预应力结构。单层平面(见图1)结构尺寸为98.2m×47.8m，轴(柱)网尺寸主要为10.08m×11.95m，活荷载标准值达25kN/m2，冷库楼板厚300～340mm。

图1 银犁二期冷库(冷藏间)平面布置

冷库采用结构外保温，由内至外做法(见图2)为：剪力墙→220mm厚硬质聚氨酯现场发泡(导热系数≤0.022W/(m·K))→防水隔汽层→水泥砂浆→外围护结构。外围护结构通过锚系梁使外保温体系与主体结构可靠连接，同时形成无空腔复合保温。

图2 结构外保温防潮隔汽系统

2 难点分析

1)由于对外保温的隔汽层设计及性能尚无相关案例数据可依据，故隔汽层的选用材料和施工工艺是保证其保温效果的关键。目前国内通常采用高分子橡胶沥青防水涂料喷涂作为防水隔汽层，其局限性在于易老化，而该工程采用新型材料抗氧化铝箔能使用更长久。抗氧化铝箔作为隔汽层使用，其施工工艺国内外目前还无相关文献介绍。

2)复合保温材料之间的可施工性及黏结性能需验证。

3)二次施工设计外保温防水隔汽系统是保温层保温效果的保证。

4)为保证保温效果，在其施工工艺上，应形成具有可操作性的质量验收标准。目前保温隔汽层施工还无可依据的系统的验收标准。

3 大型预应力冷库保温与隔汽控制技术

3.1 采用柔性隔汽外保温技术

考察材料之间的可施工性及粘接性能，对隔汽层材料的隔汽性能参数进行考察测试，考察不同隔汽层对保温层保温效果的影响，通过对上述测试结果的对比，对冷库外保温隔汽层的设计提出合理的解决方案。

1)考察材料之间的可施工性及粘接性能(见图3)。制作50mm厚发泡聚氨酯保温层板，之后采用多种防水材料与隔汽层复合使用，在试验模拟保温层上进行施工，考察材料的施工性能；另外，制样材料送往相关检测单位进行检测。根据标准JG 149—2003《膨胀聚苯板薄抹灰外墙外保温系统》，采用万能试验机法，测出各种材料复合后的拉伸黏结强度(单位为kPa)，通过可施工性和材料之间的粘接性能对材料进行初步筛选。

图3 粘接性能样本

2)隔汽性能测试(见图4)。针对几种不同的防水隔汽系统，对防水隔汽层进行单独制样，考察防水隔汽系统对水汽的阻隔效果。制样材料送往相关检验单位进行检测。根据GB/T 17146—2015《建筑材料及其制品水蒸气透过性能试验方法》，采用干湿杯法，测试复合防水隔汽系统整体的水蒸气渗透系数，单位为ng/(m·s·Pa)，对整个防水隔汽层的隔汽性能进行筛选。

图4 隔汽性能样本

3)外保温系统的保温性能测试(见图5～7)。用隔汽保温板作为围护结构制作成校准箱，参照冷风机测试标准在校准箱内部和外部布置测温点。控制实验室内温度35℃，控制实验室内相对湿度为80%～85%，控制箱体内温度-25～-30℃，运行稳定后用热流计法测试围护结构的漏热率，计算出热阻。持续运行30d，再次测试围护结构的漏热率，计算出热阻。最后测试得到的热阻计作测试隔汽保温板的热阻，先后2次测试得到的热阻之差计作测试隔汽保温板热阻的变化量。测试监测完成后，采用物理称重法测试隔汽保温板在高湿环境中的吸水率。

图5 样品构成

图6 保温性能样本制作

图7 保温效果试验

4)经过试验对比，采用非固化沥青+抗氧化铝箔+喷涂速凝沥青形成柔性外隔汽层，保证了因外保温材料在受室外气候作用下保温系统变形时，外隔汽层始终保持与外保温系统可靠的密闭性和粘接性，增强了外保温体系的耐候性；克服了长期困扰现有冷库隔汽层因室外气候变化，造成的隔汽层破坏与保温层失效现象，从根本上解决了冷库围护结构受潮冻害难题(见图8)。

图8 抗氧化铝膜

5)现场监测(见图9，10)。对现场进行长期监测，监测参数为壁面热流密度、保温层内外温度。根据现场确定最不利墙面作为测试点。

图9 监测方案

对采用外保温技术的冷库库房(银犁一期同体量冷库)用电量进行监测，记录每天冷库运行的用电量，与内保温冷库运行耗电量进行对比。上述技术降低了冷库的能耗，节能率达26.3%。

3.2 无冷热桥高性能连续防潮隔汽

采用非固化沥青+抗氧化铝箔+喷涂速凝沥青，形成高密封、连续、高附着的防潮隔汽膜层，避免了预应力混凝土钢绞线连接而造成的冷桥影响，阻断了剪力墙与保护墙锚系梁热传递通道，有效防止了结露现象，减小了温差造成的预应力筋的预应力损失，控制了楼板预应力张拉约束和混凝土早期收缩裂纹(见图10)。

图10 热流密度曲线

为了解决隔汽层在锚系梁处难以保持完整连续性的问题，在已完成外围护结构框架上反喷沥青材料，接着反敷抗氧化铝膜，再施工聚氨酯保温层，形成连续隔汽保温层，控制锚系梁柱与框架相交节点造成的隔汽层薄弱点，防止了保温材料失效，保证了大型冷库墙体保温、隔汽系统的耐候性(见图11)。

图11 锚系梁处隔汽层节点大样

3.3 构建冷库超长空间隔汽层、保温层连续不间断

采用100m以上超长冷库不设伸缩缝的预应力技术，突破了现有国家规范规定“冷间采用钢筋混凝土结构时，伸缩缝的最大间距不宜大于50m”的相关规定，避免了因冷库设伸缩缝造成的保温层、隔汽层不连续而导致的冷库围护结构热性能下降。

4 隔汽层施工及验收

隔汽层设计根据试验结果由内至外选用1.0mm厚速凝高弹橡胶沥青涂料+铝箔隔汽膜+涂刷高弹橡胶沥青涂料。因速凝高弹橡胶沥青涂料隔汽层设置在冻库硬泡聚氨酯保温层外侧，主要为了阻隔水蒸气由高温一侧向低温一侧迁移，避免在隔汽层结露、结冰，保证硬泡聚氨酯保温层不被水蒸气冻胀破坏，可延长保温层寿命、耐久性，降低冻库的能量消耗。

4.1 主要材料

4.1.1铝箔隔汽膜

轻薄型节能隔汽材料，采用高反射性纯铝箔加优质复合编织材料及防抗老化材料经热压技术复合而成。冷库项目在保温层外侧铺装该铝箔隔汽膜，可有效隔绝水蒸气，同时可有效隔绝热辐射，增强外墙系统的保温效果，从而达到节能效果。铝箔隔汽膜技术特点为：水蒸气透过率<0.2g/(m2·d)，热辐射反射率>93%，拉伸强度纵、横向分别为700，600N/50mm，延伸度纵、横向均为20%，撕裂强度纵、横向分别为320，300N，不透水。

4.1.2高弹橡胶沥青涂料

高弹橡胶沥青涂料为由超细悬浮微乳型改性乳化沥青和合成高分子聚合物(A组分)与特种固化剂(B组分)通过专用喷涂设备快速混合反应形成的弹性涂层，其技术特点为：(110±2)℃，无流淌、滑动、滴落；不透水；-40℃无裂纹、断裂；拉伸强度0.6MPa；断裂伸长率1 000%；弹性恢复率90%；隔汽、防潮、防霉变性能良好；使用寿命在50年以上。

4.2 施工环境

施工环境相对湿度宜<80%，温度宜为15～30℃，当施工现场温度<10℃，隔汽层材料应采取保温、加热措施。

4.3 隔汽层施工工艺流程

喷涂速凝高弹橡胶沥青涂料→隔汽层铝箔铺贴(见图12)→喷涂高弹橡胶沥青涂料。

图12 粘贴隔汽层铝箔

等隔汽层铝箔封闭后，在铝箔表面再喷涂1层速凝高弹橡胶沥青涂料做进一步隔汽处理，保证橡胶沥青涂料厚度>1mm，形成连续覆盖的隔汽层。

4.4 隔汽层质量验收

隔汽层喷涂完成后，施工单位进行自检，自检合格后申报监理专业工程师组织验收，对于验收不合格的部位，按要求进行返工。每500m2分为1个检验批，不足500m2也应划分1个检验批。重点检查材料检验报告、进场材料复验报告、材料出厂合格证，隔汽层的厚度、隔汽层的细部节点做法其中有1处不合格时，应在附近加倍取点复查，若仍有50%不合格，则必须进行返工处理。

目前保温隔汽层施工还无可依据的系统的验收标准。参照防水施工质量验收标准，通过创新型QC课题“冷库外保温防水隔汽系统施工关键技术研究”，结合现场操作情况，形成具有可操作性的隔汽层质量验收标准：①主控项目 隔汽材料必须符合合同要求和相关质量标准，有出厂合格证明并经复检合格；隔汽施工方法和细部节点做法应符合规范、规程和设计要求；对细部节点施工的完好性、严密性等项目进行外观检验。②一般项目 基层应牢固、洁净、平整，不得有空鼓、松动、起砂和脱皮现象，基层阴阳角处应做成符合要求的圆弧形；喷涂高弹橡胶沥青涂料颜色应均匀，涂层应连续，无漏涂和流坠，无气泡、无针孔、无剥落、无划伤、无褶皱、无龟裂、无异物；速凝高弹橡胶沥青涂料层的平均厚度应符合设计要求，最小厚度不得小于设计厚度的80%；铝箔隔汽膜与速凝高弹橡胶沥青涂料层之间的粘接率应≥80%，不得有开裂、脱落现象。

5 应用效果

通过成都银犁二期冻库工程应用现代超大型高层冻库外墙外保温防潮隔汽系统施工技术，成功解决了国内超大型冻库外墙保温、防潮、隔汽问题。水蒸气透过率按GB/T 26253—2010《塑料薄膜和薄片水蒸气透过率的测定 红外检测器法》进行测试，其水蒸气渗透阻>480 000m2·h·Pa/g，折合水蒸气透过能力为0.01perms，其水蒸气阻隔能力达到国际先进水平。通过与采用结构内保温的银犁一期冷库用电量对比有明显降低，单位面积节能(节电)率达26.3%。

6 结语

银犁二期冷库是迄今为止国内最大的外保温冷库工程，也是首次由国内自主研发、独立完成的冷库外保温工程。外保温技术与预应力的结合，与国外技术相比也较领先，在国内更是首次。

现代超大型高层冻库外墙外保温防潮隔汽系统施工技术解决了国内在超大型高层冻库施工关键技术，相比于内保温库体耗能高、寿命低、空间利用率低等缺点，该技术取得了良好效果。