探析發(fā)泡混凝土在建筑屋面工程中的應用

摘 要：發(fā)泡混凝土是一種新型建筑節(jié)能材料，制作材料和過程與傳統(tǒng)混凝土有差異。發(fā)泡混凝土是通過一定的物理方法制備大量的泡沫，加入水泥、凝膠等材料，經(jīng)過振搗壓實后形成。發(fā)泡混凝土因其保溫性能好、重量輕等優(yōu)點，在國內(nèi)的應用范圍不斷地擴大，比如在屋面、墻面等部位也逐步被廣泛使用。國內(nèi)很多公司也逐漸重視發(fā)泡混凝土研究和開發(fā)，使其在工程項目中的應用更加廣泛。本文以恒翔北海雲(yún)著項目為例，分析建筑屋面找坡層兼保溫層中使用發(fā)泡混凝土的優(yōu)缺點，探析改進措施和途徑，為類似項目開展應用提供參考價值。

關鍵詞：發(fā)泡混凝土；屋面找坡；屋面保溫

1 前言

發(fā)泡混凝土在建筑屋面工程中有著比較明顯的優(yōu)勢。其自重較輕、整體性較好、保溫隔熱好等性能被建筑行業(yè)重點關注，同時施工簡單且效率高、經(jīng)濟效益明顯等特點，因此發(fā)展前景大有可為。發(fā)泡混凝土首先在公路的填料應用較多，現(xiàn)逐漸在房建施工領域的屋面找坡層兼保溫層使用，大大提高了房建工程的施工質(zhì)量和經(jīng)濟效益。

2實際工程概況

2.1項目概況

恒翔北海雲(yún)著工程為高層住宅建筑，共14棟商業(yè)住宅樓，結構為框架結構，地下一層，地上26層，總建筑面積約為214758㎡，主樓屋面面積約為6500㎡。

根據(jù)設計圖紙要求，本工程屋面找坡層采用發(fā)泡混凝土找坡，坡度為3%，平均厚度為120mm，發(fā)泡混凝土工程施工總量約為721.2m3。具體做法如圖1所示：

2.2發(fā)泡混凝土的性能特點

在屋面工程中，發(fā)泡混凝土作為找坡層兼屋面保溫材料使用，有著良好的物理性能?？紫督Y構內(nèi)含有大量的封閉氣泡且分布均勻，很好地阻隔了熱量的傳遞，這也是保溫隔熱性能保持較好的原因。它的主要特點是自重輕、整體性好、成本低廉、保溫隔熱性能好、施工簡便、流動性好、使用壽命長等。

2.3施工主要技術要點

2.3.1發(fā)泡混凝土的配制

發(fā)泡混凝土在拌制之前，先將泡沫劑與水進行發(fā)泡，同時將水與外加劑攪拌混合，再將泡沫加入由水泥、骨料、摻和料攪拌后形成混凝土。在攪拌過程中尤其注意的是材料的配合比、攪拌量和攪拌時間等因素，嚴控質(zhì)量因素，才能從根本上保證發(fā)泡混凝土的出廠質(zhì)量。

2.3.2基底清理

在澆筑發(fā)泡混凝土之前，先做好基層結構面板的清理工作。板面必須清理掃除干凈，做到無垃圾，無起砂、無空鼓，保證界面層的結合粘接度?，F(xiàn)場施工人員應做好復核后再進行下一步混凝土的鋪設。

2.3.3發(fā)泡混凝土的澆筑

發(fā)泡混凝土的澆筑是影響質(zhì)量的關鍵要素，因此在澆筑過程中，要明確澆筑要求，控制好澆筑厚度。當大面積平面澆筑時，應分段、分層逐片澆筑，待1h～1.5h后漿體滿足初凝后有一定的承載能力方可繼續(xù)澆筑。在澆筑過程中監(jiān)督，進一步保障澆筑鋪設質(zhì)量。

2.3.4找坡層設計

根據(jù)設計圖紙屋面坡度3%設置砂漿灰餅，按分水線兩側分別向落水口找坡，將制成的泡沫混凝土料漿泵送至屋面，根據(jù)所放的線分片澆筑，按線進行找坡（最薄處為 30mm厚），攤平后用水平刮尺刮平，表面再用木抹子搓平；澆筑時根據(jù)現(xiàn)場水平線找坡、抹平、量標高等工序。澆筑過程中注意分縫處理，按照6m×6m分縫，應用木方或木板擋好留槎處，保證直槎密實，接槎時應刷水泥漿，再繼續(xù)澆筑。

2.3.5混凝土表面抹平

發(fā)泡混凝土表面平整度是影響混凝土質(zhì)量的重要因素之一?，F(xiàn)場施工人員要嚴格按照質(zhì)量規(guī)范要求，在強度達到要求的前提下，適當降低面層的發(fā)泡量，刮平面層，提高平整度。指導工人嚴格按照“三平一靠尺”施工工序施工，“三平一靠尺”即達到初凝時間后，保持鐵鍬粗找平、木刮杠刮平、木抹子搓平、2m靠尺檢查平整度等工序的連貫性，同時滿足平整度偏差、標高偏差、厚度允許偏差的要求。為確保表面平整，在混凝土終凝之前，用工具進行二次抹面，實現(xiàn)表面平整。同時應注意檢查排水口位置或者墻角處的平整度，不符合設計和質(zhì)量要求的位置，應及時修整，保證平整度的連續(xù)性和整體性。

2.3.6混凝土養(yǎng)護

在建筑混凝土屋面工程施工過程當中，除了嚴格控制施工流程外，還要制定合理的養(yǎng)護方案。養(yǎng)護是泡沫混凝土施工中重要的環(huán)節(jié)，在混凝土終凝前不得上人、堆放重物及擾動混凝土。發(fā)泡混凝土在結束后要及時做好保濕、覆蓋養(yǎng)護措施。在終凝后進行養(yǎng)護且時間不少于7天。養(yǎng)護期間應注意保持屋面的濕潤度，防止水分蒸發(fā)過快而導致開裂等情況發(fā)生。

3應用發(fā)泡混凝土的優(yōu)勢

3.1材料輕質(zhì)性明顯

與傳統(tǒng)混凝土屋面找坡而言，發(fā)泡混凝土具有自重輕的優(yōu)勢，其干體積密度為300—1800kg/m3，在體積和密度上都比普通水泥混凝土小，數(shù)值上是普通水泥混凝土的1/5～1/8左右，大大減輕了整體荷載。在屋面工程中使用發(fā)泡混凝土作為找坡兼保溫層，可使屋面結構自重降低15%～30%左右，能夠很好地解決屋面的荷載問題。

3.2生產(chǎn)加工方式多樣、施工簡單

發(fā)泡混凝土施工中占地面積小，運輸便利，而且生產(chǎn)方式多樣化，不僅能在現(xiàn)場拌制使用，也能在工廠做成預制品。較于其他的找坡、保溫材料，發(fā)泡混凝土還具有施工簡單，澆筑速度快的特點，澆筑產(chǎn)量可以達到150～300m3/工日，實現(xiàn)施工速度快的目標。保證了工期要求，進一步保障了施工經(jīng)濟效益性。

3.3保溫性能較好

發(fā)泡混凝土具有良好的保溫特點，其內(nèi)部含有眾多細小孔洞，形成良好的熱工性能，導熱系數(shù)在0.08～0.1W/m·K之間。在發(fā)泡混凝土保溫過程中，其內(nèi)部含有的封閉式的微小孔隙能夠實現(xiàn)對空氣流通的有效阻隔，減少傳統(tǒng)保溫層內(nèi)部存在的熱量傳遞，降低建筑物內(nèi)部熱量的流失現(xiàn)象，這一特點使得發(fā)泡混凝土不但具有較好的保溫性能，而且隔熱效果顯著。

3.4施工流動性好、作業(yè)速度快

發(fā)泡混凝土具有較高的流動性。發(fā)泡劑的質(zhì)量指標之一是泡沫在設定的時間內(nèi)在空氣中不被破壞，而液態(tài)的泡沫是影響發(fā)泡混凝土流動性較強的主要因素。同時，發(fā)泡混凝土現(xiàn)場作業(yè)簡單且快速，只需要水泥發(fā)泡機即可實現(xiàn)自動化和多人作業(yè)，無需占用其他輔助設備，施工速度得到快速提升且質(zhì)量也有所保障。

3.5整體性能好

發(fā)泡混凝土的特點之一是整體性好，作為屋面找坡層使用的時候，可以實現(xiàn)現(xiàn)場澆筑施工，能與屋面結構板和水泥砂漿填充層結合緊密，有效解決空鼓、開裂以及聚苯乙烯板等材料長期使用后變形影響結構整體性的問題，極大地改善了以往傳統(tǒng)保溫材料整體性能差和使用壽命短的缺點。

4應用發(fā)泡混凝土存在的問題

雖然發(fā)泡混凝土有整體性好、保溫性能好等優(yōu)勢，但是在實際應用過程中也存在一些問題。在施工中經(jīng)常出現(xiàn)泡沫混凝土表面平整度不達標、表面粗糙竄孔、整體強度偏低等問題。同時施工中又缺乏扎實的理論指導和豐富的經(jīng)驗積累，因此，發(fā)泡混凝土較傳統(tǒng)材料的優(yōu)越性能沒有得到有效發(fā)揮，強度偏低、混凝土開裂或吸水等問題逐步在施工中暴露出來，在很大程度上制約其在建筑業(yè)中的廣泛使用。

4.1抗壓強度偏低

發(fā)泡混凝土作為一種新型的建筑節(jié)能材料，其本質(zhì)還是混凝土材料，因此強度仍是最主要的性能之一。研究其強度的影響因素，高氣孔的結構特點是主要原因。發(fā)泡混凝土內(nèi)部孔隙率與發(fā)泡劑有關，硬化后的孔隙率隨著發(fā)泡混凝土中加入發(fā)泡劑數(shù)量增加而增大，容重則因此越小，雖然其輕質(zhì)、保溫、隔熱等性能優(yōu)勢得以體現(xiàn)，但是混凝土強度下降幅度也很大，所以泡沫混凝土的獨特優(yōu)勢是以一定強度的降低為代價的。這也成了發(fā)泡混凝土的缺點之一。

4.2吸水過后不易曬干

在實際實施過程中，發(fā)現(xiàn)發(fā)泡混凝土被雨水浸泡過后不易曬干，經(jīng)查閱資料，泡沫混凝土保溫隔熱性與孔隙率有關，孔隙率越高，保溫性能越好，但同時也會導致吸水率增大。當泡沫混凝土吸水后，混凝土內(nèi)部體積增大，強度及保溫隔熱性能會受到影響，如遇雨或受潮后，底部水分則不易干燥，對上層找平層和防水層造成一定的施工難度，防水層受內(nèi)部潮氣影響后的粘接則容易脫落或者起鼓，施工質(zhì)量難以保證。因此施工過程中必須注意天氣情況，在天氣良好的時候抓緊施工，保證發(fā)泡混凝土完成后保持干燥，并及時制作防水層。

4.3表面易形成干縮裂紋

發(fā)泡混凝土開裂常見有泌水、塌陷現(xiàn)象引起的開裂，主要表現(xiàn)在溫升和收縮引起的裂縫。混凝土澆筑完成之后，水分會大量散失。在此過程中復合發(fā)泡劑發(fā)泡停止后，混凝土硬化形成固定氣囊和水分之間的平衡性隨著水分逐漸散失遭到破壞，進而引起表面干縮且產(chǎn)生不規(guī)則非貫通裂紋。在濕度變化范圍較大的情況下，泡沫混凝土還有可能會因干濕交替變化出現(xiàn)開裂、強度降低現(xiàn)象。因此，運用合理的施工技術手段防開裂至關重要。

5問題優(yōu)化途徑

5.1保證發(fā)泡混凝土強度達到要求

泡沫混凝土的主要缺點之一是強度低，特別是100～300kg/m3的低密度產(chǎn)品。為保證強度達到要求，在施工之前需根據(jù)配合比對所自拌的混凝土進行試驗性能檢測，強度及保溫性能達到設計要求方可進行大面積澆筑。在澆筑過程中必須嚴格按照設計配合比進行制拌，控制好水灰比。在制拌過程中嚴格控制水泥、發(fā)泡劑、水的配比用量。當所有的物料都投入進去之后，攪拌時間需要嚴格控制在2分鐘內(nèi)，以保證混凝土的和易性。

5.2做好防水防潮工作

泡沫混凝土吸水后將嚴重影響其強度和保溫隔熱性能，因此在施工過程中，我們需要做好防水防潮工作，提前預防、預判，選擇在良好的天氣情況下施工，避免澆筑過程中或者澆筑后受潮吸水。當發(fā)泡混凝土強度達到要求之后，迅速安排下一道工序施工，及時完成屋面防水工作，保證雨水不浸入發(fā)泡混凝土內(nèi)。

5.3多樣化方式預防混凝土開裂

在使用發(fā)泡混凝土中，可以采取多種方式預防混凝土開裂的情況。首先提高發(fā)泡混凝土內(nèi)部孔泡結構的整體性，比如材料制配攪拌過程中加入適量的增強纖維等材料，有利于解決發(fā)泡混凝土的開裂問題；其次在澆筑混凝土的過程中，準確掌握施工工藝和凝固時間，在初凝時間內(nèi)采用分層澆筑或分段澆筑，控制混凝土凝結和收縮產(chǎn)生的溫差和內(nèi)應力，確?；炷两Y構的耐久性和穩(wěn)定性；再次發(fā)泡混凝土澆筑時要注意天氣變化，如出現(xiàn)高溫天氣或氣溫超過一定范圍后停止?jié)仓?，以防發(fā)泡混凝土由于受氣溫影響，使水分流失過快而產(chǎn)生塑性裂縫；最后，還可以采取添加8%的高效膨脹劑等方法，減少發(fā)泡混凝土早期水化產(chǎn)生的物理收縮和化學收縮，進而控制收縮引起的裂縫情況。

6結論

本文結合實際項目中發(fā)泡混凝土在屋面工程中的運用，了解到發(fā)泡混凝土作為屋面找坡層的施工工藝和獨特優(yōu)勢并結合實施過程中遇到的問題，參考現(xiàn)有的材料和經(jīng)驗，提出優(yōu)化的解決方法和途徑，相信可以給開展類似項目提供一些參考。當前國內(nèi)公司也在研究開發(fā)高強度、經(jīng)濟、環(huán)保的發(fā)泡混凝土，發(fā)泡混凝土作為一種新型的建筑節(jié)能材料，其優(yōu)勢較為突出，相信未來發(fā)展中會有更大的發(fā)展前景和空間。

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