大面積屋面保溫隔熱用泡沫混凝土施工工藝研究

管小健

(福建省建筑科學(xué)研究院 福建省綠色建筑技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 福建福州 350025)

大面積屋面保溫隔熱用泡沫混凝土施工工藝研究

管小健

(福建省建筑科學(xué)研究院 福建省綠色建筑技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 福建福州 350025)

泡沫混凝土是一種含有大量閉氣孔的新型材料，具有輕質(zhì)、高強(qiáng)度、保溫隔熱、空隙填充等作用。近年來(lái)，隨著對(duì)建筑節(jié)能要求的提高，泡沫混凝土被廣泛應(yīng)用于屋面的保溫隔熱。本文結(jié)合福州蘇寧廣場(chǎng)屋面保溫隔熱層的工程實(shí)踐，論述了泡沫混凝土在大面積工程上的施工難點(diǎn)及施工工藝。

泡沫混凝土； 保溫隔熱； 大面積； 施工工藝

E-mail:gxj@fjjky.com

引 言

近年來(lái)，隨著墻體材料的革新及國(guó)家關(guān)于建筑節(jié)能政策的逐步推進(jìn)，節(jié)能型綠色建筑材料的研發(fā)及應(yīng)用受到業(yè)內(nèi)的廣泛關(guān)注。泡沫混凝土具有輕質(zhì)，保溫，隔熱的特點(diǎn)，因此被廣泛用于建筑保溫隔熱。關(guān)于泡沫混凝土的施工工藝，雖然目前已得到一些報(bào)道[1～3]，但講述泡沫混凝土在大面積工程及風(fēng)荷載大，高溫條件下的施工工藝卻很缺乏，本文以福州蘇寧廣場(chǎng)屋面保溫隔熱工程為例，對(duì)泡沫混凝土在大面積和復(fù)雜施工條件下的施工工藝進(jìn)行研究。

1 工程概況

蘇寧廣場(chǎng)位于城市核心商圈-萬(wàn)寶商圈中心地帶，購(gòu)物中心商業(yè)面積17萬(wàn)平方米，屋面建筑面積約8000m2，故其屋面保溫隔熱找坡層施工具有面積大的特點(diǎn)，易開(kāi)裂，且施工時(shí)間在八九月份，風(fēng)大，氣溫高，加劇了施工難度。由于泡沫混凝土具有輕質(zhì)，保溫隔熱，耐火等特點(diǎn)，所以我們選用泡沫混凝土作為找坡層的施工材料，找坡層最厚處達(dá)220mm，最薄處為120mm，平均厚度170mm，找坡度為2%。

2 泡沫混凝土及其分類和性能

泡沫混凝土是一種主要由水泥，摻和料，集料，水和泡沫組成的一種輕質(zhì)多孔材料。其主要有兩種分類方法：按干密度可分為B04、B05、B06、B07、B08和B09六個(gè)等級(jí)；按立方體抗壓強(qiáng)度可分為FC0.5、FC1.0、FC1.5、FC2.0、FC2.5、FC3.0、FC3.5、FC4.0和FC4.5九個(gè)等級(jí)。

由于泡沫混凝土中引入了大量的空氣泡，因而表現(xiàn)出許多普通混凝土所不具備的性能，被廣泛應(yīng)用于房屋建筑及其他土木工程[4]。其多功能主要表現(xiàn)為輕質(zhì)、隔熱保溫、防火和施工簡(jiǎn)便等。

2.1 輕質(zhì)

泡沫混凝土中由于含有大量氣泡，因而密度較低，并且通過(guò)改變摻合料及集料的種類能夠使它的密度進(jìn)一步降低，目前常用的泡沫混凝土密度僅為300～1100 kg/m3?；谂菽炷恋妮p質(zhì)性，可以使建筑物的自重明顯降低25%～40%。

2.2 隔熱保溫

大量密閉小孔的存在，使泡沫混凝土具有優(yōu)秀的熱工性能，這使其具有良好的隔熱保溫效果。數(shù)據(jù)顯示，當(dāng)泡沫混凝土密度在300～1100 kg/m3范圍時(shí)，其導(dǎo)熱系數(shù)僅為0.08～0.25 W/(m·K)，顯示出良好的節(jié)能效果。最近，李月等人更是研制出導(dǎo)熱系數(shù)僅有0.049～0.07 W/(m·K)的新型泡沫混凝土[5]，有望在未來(lái)得到應(yīng)用。

2.3 耐火

作為一種無(wú)機(jī)材料，泡沫混凝土具有低導(dǎo)熱，不燃的A1級(jí)耐火性能，并且在高溫下不產(chǎn)生毒害氣體，是一種良好的耐火材料。

2.4 施工簡(jiǎn)便

泡沫混凝土施工工藝簡(jiǎn)單，容易成型，施工速度快，其在施工的同時(shí)能夠進(jìn)行找坡。

3 施工工藝

3.1 該工程的屋面保溫隔熱構(gòu)造層(見(jiàn)圖1)：

圖1 1-結(jié)構(gòu)層；2-砂漿找平層；3-防水層；4-保溫隔熱層；5-保護(hù)層

3.2 施工難點(diǎn)

工程施工面積大，施工時(shí)間在八九月份，天氣炎熱，風(fēng)大，故施工后極易出現(xiàn)開(kāi)裂問(wèn)題。

3.3 解決手段

為了解決這個(gè)問(wèn)題我們從以下三個(gè)方面進(jìn)行著手：

(1)設(shè)計(jì)針對(duì)性的配合比，使其達(dá)到保水，緩凝和抗裂的效果；

(2)采用分倉(cāng)澆筑的施工方式 ；

(3)施工后進(jìn)行灑水養(yǎng)護(hù)，薄膜覆蓋等控制措施。

3.4 施工工藝流程(見(jiàn)圖2)

3.4.1 配合比設(shè)計(jì)

考慮到大面積的施工需要和環(huán)境特點(diǎn)，我們?cè)诓牧现屑尤刖從齽?，保水劑及短纖維，從而設(shè)計(jì)了配合比A并將其與我們常用的泡沫混凝土普通配合比B做了性能上的對(duì)比(見(jiàn)表1)。

表1 設(shè)計(jì)配合比與普通配合比 (kg/m3)

依照配合比A和B進(jìn)行泡沫混凝土拌合物和試塊的制備，并對(duì)其主要性能進(jìn)行測(cè)試，其中干密度，抗壓強(qiáng)度，吸水率參照《屋面保溫隔熱用泡沫混凝土》(JC/T 2125-2012)，導(dǎo)熱系數(shù)參照《絕熱材料穩(wěn)態(tài)熱阻及有關(guān)特性的檢測(cè)、防護(hù)熱法》(GB 10294)，燃燒性能參照《建筑材料燃燒性能分級(jí)》(GB 8624)，流動(dòng)度參照《氣泡混合輕質(zhì)土填筑工程技術(shù)規(guī)程》(CJJ/T 177-2012)，保水性和凝結(jié)時(shí)間參照《建筑砂漿基本性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》(JGJ/T 70-2009)。

結(jié)果表明，拌合物A的流動(dòng)度為200～220 mm，拌合物B的流動(dòng)度為190～210 mm，且主要性能均符合標(biāo)準(zhǔn)(見(jiàn)表2)。

表2 主要性能

由表2得到的結(jié)果可知，配合比A設(shè)計(jì)的泡沫混凝土的容重，抗壓強(qiáng)度，導(dǎo)熱系數(shù)等指標(biāo)均符合泡沫混凝土的性能標(biāo)準(zhǔn)；其保水率較普通配合比對(duì)照的泡沫混凝土提高了10%；凝結(jié)時(shí)間也大為延緩；且該摻量的粉煤灰能夠滿足最適宜摻量并保證強(qiáng)度的同時(shí)，最大程度的減少水泥用量，從而延緩水化速度并減少水化放熱。故該配合比在整體上表現(xiàn)出來(lái)的性能能夠作為防止泡沫混凝土大面積施工引起開(kāi)裂問(wèn)題的一種有效措施。

3.4.2 材料及設(shè)備準(zhǔn)備

(1)材料

水泥：金牛P.O 42.5普通硅酸鹽水泥，其各項(xiàng)指標(biāo)皆符合GB 175-2007標(biāo)準(zhǔn)

粉煤灰：廈門(mén)雙建建材II級(jí)粉煤灰，其各項(xiàng)指標(biāo)皆符合GB 1596-2005標(biāo)準(zhǔn)

泡沫劑：伴宇牌高分子復(fù)合發(fā)泡劑(30倍)，其各項(xiàng)指標(biāo)皆符合標(biāo)準(zhǔn)JC/T 2199-2013標(biāo)準(zhǔn)

緩凝劑：Sika retardol-25型緩凝劑，其性能符合GB 8076-2008標(biāo)準(zhǔn)

纖維素醚：北京艾派克羥丙基甲基纖維素醚(20W)，其性能符合JC/T 2190-2013標(biāo)準(zhǔn)

短纖維：江蘇射陽(yáng)聚丙烯短纖維，其性能符合GB/T 21102-2007標(biāo)準(zhǔn)

(2) 設(shè)備

水泥攪拌機(jī)，發(fā)泡桶，空壓機(jī)，水準(zhǔn)儀，卷尺，鐵鍬，塌落度筒，鼓風(fēng)機(jī)，鋁合金刮杠，抹子等

3.4.3 施工準(zhǔn)備

施工前應(yīng)保證基層清理干凈，不應(yīng)含有油漬、浮塵、污垢等影響粘結(jié)性能的材料，并剔除表面凸出物。按設(shè)計(jì)要求，測(cè)出保溫層的標(biāo)高。根據(jù)坡度要求進(jìn)行拉線找坡，每隔3m粘標(biāo)高點(diǎn)，根據(jù)標(biāo)高點(diǎn)將分倉(cāng)模板固定。最后灑水，保證基層濕潤(rùn)。

3.4.4 泡沫混凝土制備

具體步驟為：先將水泥，粉煤灰，水按比例混合，并加入外加劑拌制成水泥漿；同時(shí)將發(fā)泡劑與水按1:40的比例混合攪拌成泡沫，然后將兩者混合加入制漿機(jī)，攪拌2～3min，攪拌過(guò)程成要檢查泡沫與水泥漿是否攪拌均勻，若不均勻，可繼續(xù)攪拌1～3min，拌制過(guò)程(見(jiàn)圖3)。

圖3 制備工藝流程圖

3.4.5 澆筑

為防止大面積澆筑后產(chǎn)生開(kāi)裂問(wèn)題，我們采用分區(qū)逐片澆筑；澆筑分層進(jìn)行，底層的澆筑厚度為100mm，待底層泡沫混凝土澆筑完畢并且承載能力達(dá)到1.2MPa后再進(jìn)行面層澆筑；澆筑過(guò)程中每個(gè)班次應(yīng)檢查一次泡沫混凝土的濕密度以保證澆筑質(zhì)量。

3.4.6 表面抹平，壓光，拆模

澆筑后初凝前應(yīng)采用專用的刮板將面層高于模板的部分刮平；初凝后，用木抹子對(duì)其表面進(jìn)行第二遍抹壓，這時(shí)應(yīng)確保凹坑，砂眼壓平；終凝前進(jìn)行第三遍抹壓，這一遍應(yīng)確保將所有的壓紋壓平、壓光，使表面光滑、平整、密實(shí)。待保溫層不應(yīng)拆模造成損壞時(shí)可拆模。

3.4.7 養(yǎng)護(hù)

泡沫混凝土澆筑并抹平壓光完24h后進(jìn)行保濕養(yǎng)護(hù)，并在表面覆蓋薄膜，防止水分揮發(fā)引起的干燥龜裂，養(yǎng)護(hù)時(shí)間不宜少于14天，養(yǎng)護(hù)期內(nèi)不得上人。

3.4.8 質(zhì)量驗(yàn)收

泡沫混凝土厚度應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求，用鋼針插入和尺量檢查，其厚度正負(fù)偏差宜為5%，且不得大于5mm；表面應(yīng)平整，用2mm靠尺塞尺檢查，其偏差不應(yīng)大于5mm，且不得有貫通性裂紋，以及疏松、起砂、起皮現(xiàn)象。

泡沫混凝土保溫隔熱工程的驗(yàn)收應(yīng)按《建筑工程施工質(zhì)量驗(yàn)收統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》(GB 50300)，《建筑節(jié)能工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》 (GB 50411)和《屋面工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》 (GB 50207)中的相關(guān)要求執(zhí)行。

4 結(jié)論

蘇寧廣場(chǎng)屋面保溫隔熱層的施工面積達(dá)8000m2，平均厚度達(dá)17cm，是典型的大面積工程，且施工時(shí)間為八九月份，施工環(huán)境溫度高，風(fēng)大，施工后容易開(kāi)裂。

為了解決這個(gè)難題，我們采取了三種有效措施。首先，我們?cè)O(shè)計(jì)了針對(duì)性的施工配合比，通過(guò)添加保水劑和緩凝劑從材料上防止開(kāi)裂問(wèn)題的產(chǎn)生；其次，我們采取了分倉(cāng)澆筑的施工方案，有效的避免了因大面積施工產(chǎn)生的開(kāi)裂問(wèn)題；最后，在養(yǎng)護(hù)階段我們采取了積極的養(yǎng)護(hù)措施，如通過(guò)灑水，覆蓋薄膜等多種手段防止因水分揮發(fā)引起的龜裂問(wèn)題。結(jié)果顯示施工后的泡沫混凝土保溫層沒(méi)有出現(xiàn)開(kāi)裂問(wèn)題，且地面平整、密實(shí)、光滑，無(wú)疏松，起皮等現(xiàn)象。該工程的成功實(shí)施為泡沫混凝土在其它大面積工程上的施工提供了一個(gè)參照標(biāo)準(zhǔn)，具有重大的現(xiàn)實(shí)意義。

[1]吳清芳. 屋面泡沫混凝土施工技術(shù)[J]. 鐵道建筑, 2014, 3(1): 124-126.

[2]陽(yáng)廷亞. 泡沫混凝土屋面及樓地面保溫施工探討. 建筑與工程, 2011, 3(2): 315-316.

[3]段忠星. 泡沫混凝土屋面保溫施工工藝. 山西建筑, 2012, 38(24): 124-125.

[4]Pan, Z. H; Fujiwara; Wee Tiong. Huan. Preparation of high performance foamed concrete from cement, sand and mineral admixtures. Springer, 2007, 22(2): 295-298.

[5]Li, Y; Chen, B. New type of super-lightweight magnesium phosphate cement foamed concrete. Journal of material in civil engineering, 2015, 27(1): 312-315.

Research About Construction Technology Of Foamed Concrete UsedFor Thermal Insulation In Large Area Roof

GUANXiaojian

(Fujian Academy of Building Reasearch, Fujian Key Laboratory of Green Building Technology, Fuzhou 350025)

Foamed concrete is a new material with a large number of closed pores, which has the functions of lightweight, high strength, thermal and sound insulation and void filling. In recent years, as the improvements about building energy of efficiency requirement, foamed concrete is widely used for thermal insulation of roof. Combining with the engineering practice of thermal insulation layer of roof of Suning Plaza in Fuzhou, the article reports the difficulties of construction and construction technology about foamed concrete in large area of engineering.

Foamed Concrete; Thermal Insulation; Large Area; Construction Technology

管小健(1963.1- ),男，高級(jí)工程師。

2015-03-24

TU74

A

1004-6135(2015)04-0083-04