高性能復(fù)合保溫材料在異型屋面工程中的應(yīng)用

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摘要：高性能復(fù)合保溫材料在異型屋面工程中的應(yīng)用

　　關(guān)鍵詞：保溫材料  屋面

　　上海錦秋加州花園是由香港遠(yuǎn)東發(fā)展有限公司投資興建的一個大型住宅小區(qū)，其最大的建筑特點是引入美國加州小別墅建筑理念，采用外形充滿浪漫情調(diào)的異形屋面形式（圓拱型屋面）。但這給屋面保溫層的施工帶來了諸多麻煩，對保溫材料的熱工性能、耐久性以及經(jīng)濟(jì)性提出了更高的要求。

　　該工程共分4期，一期工程已于1997年底建成并投入使用，其屋面保溫采用的方案是：10cm厚普通混凝土+2cm厚砂漿十5cm厚珍珠巖保溫板+2.5cm厚砂漿。該方案存在的缺陷是：

　?。?）保溫材料耐久性不好

　?。?）施工程序復(fù)雜，施工速度太慢

　?。?）保溫材料熱絕緣系數(shù)較小（僅為0.75 m2.K／w），達(dá)不到《上海市新型墻體材料試點小區(qū)節(jié)能住宅建筑熱工設(shè)計暫行規(guī)定》對屋面保溫材料熱工性能的規(guī)定（該規(guī)范要求屋面保溫材料熱絕緣系數(shù)不小于0.9lm2，K／W）

　?。?）珍珠巖板保溫工程經(jīng)濟(jì)性不良。此外，該工程在保溫層上釘2層彩色防水瓦防滲，要求保溫層具有良好的可釘性。但該方案中砂漿層性脆，可釘性達(dá)不到要求。為此，建設(shè)單位迫切要求對這一保溫方案進(jìn)行技術(shù)改進(jìn)，克服上述缺陷?；谀壳斑@一課題的普遍性，我們承擔(dān)了這一課題的研究攻關(guān)任務(wù)。

　　2.高性能復(fù)合屋面保溫材料的試驗研制

　　《屋面工程技術(shù)規(guī)范》（GB 50207-94）將目前普遍使用的屋面保溫層分為松散材料保溫層（主要有膨脹珍珠巖、膨脹蛭石等）、板狀材料保溫層（主要有高分子材料泡沫板、膨脹珍珠巖板等）和整體保溫層（主要有水泥膨脹珍珠巖、瀝青膨脹珍珠巖等）?？偨Y(jié)上述各種保溫材料在上海各類建筑工程中的實際應(yīng)用效果，我們發(fā)現(xiàn)：由于與之相應(yīng)的施工工藝的局限性以及這些材料固有的缺陷，使上述各種保溫材料往往達(dá)不到《屋面工程技術(shù)規(guī)范》提出的技術(shù)要求：“屋面保溫材料應(yīng)具有吸水率低、表觀密度和導(dǎo)熱系數(shù)較小，并有一定強(qiáng)度。”綜合目前國外屋面保溫材料的發(fā)展動向以及高分子保溫材料和混凝土技術(shù)的新成果，尤其是考慮到陶?；炷辆哂匈|(zhì)輕、保溫、耐久性和可釘性好的優(yōu)點，我們發(fā)現(xiàn)采取“高分子保溫材料板十高性能陶?；炷?rdquo;技術(shù)路線可實現(xiàn)規(guī)范對屋面保溫材料的各項技術(shù)要求，而且可加快施工進(jìn)度，并取得良好的經(jīng)濟(jì)效益。

　　2.1試驗用原材料及其性能

　　（1）高分子保溫材料板：根據(jù)異形屋面特點、尺寸以及屋面工程對保溫層熱絕緣系數(shù)的要求在上海某化工廠定制。這種材料密度為20kg／m3，導(dǎo)熱系數(shù)0.04l W／（m.K），其吸水率為3％，耐水性良好，并具有一定的塑性和強(qiáng)度。

　　（2）陶粒：常州產(chǎn)粘土陶粒。其筒壓強(qiáng)度為4.3MPa，堆積密度為525kg／m3，顆粒表觀密度為890kg／m3，空隙率為41％，吸水率為8.2％。

　?。?）細(xì)骨料（A料）：為提高經(jīng)濟(jì)性，并貫徹執(zhí)行上海市政府關(guān)于綜合利用工業(yè)廢料的有關(guān)政策，選用一種工業(yè)廢渣代替陶砂。這種廢渣除顆粒級配不理想外，其它性能均滿足《輕集料混凝土技術(shù)規(guī)程》（JGJ 51-90）對輕細(xì)集料的要求。

　　（4）水泥：上海水泥廠產(chǎn)425#礦渣硅酸鹽水泥。

　?。?）摻合料（B料）：一種微細(xì)工業(yè)廢料粉。適量摻入可改善陶?；炷潦┕ば阅芎湍途眯裕绕淇商岣呋炷涟韬臀锏某矶?。

　?。?）冷拔鋼絲：直徑為4mm的冷拔鋼絲。

　　（7）特種纖維（C料）：適量摻入可顯著提高陶?；炷恋目估瓘?qiáng)度，防止在結(jié)構(gòu)突變部位產(chǎn)生裂縫。

　　（8）高效減水劑（D料）：一種引氣型高效萘系減水劑。

　　2.2高性能復(fù)合保溫材料的研制

　　2.2.1高性能復(fù)合保溫層的組成方案

　　參照《上海市新型墻體材料試點小區(qū)節(jié)能住宅建筑熱工設(shè)計暫行規(guī)定》對屋面保溫材料熱工性能的規(guī)定，再根據(jù)建設(shè)單位提出的要求以及我們選用的材料的性能，我們提出的高性能復(fù)合保溫材料組成方案為：5cm厚高分子材料保溫板+3.5cm厚高性能陶?；炷?，其中高性能陶?；炷恋呐渲剖顷P(guān)鍵。

　　2.2.2高性能陶?；炷恋呐渲?/p>

　?。?）工程對陶?；炷恋募夹g(shù)性要求

　　28d抗壓強(qiáng)度達(dá)到CLl5等級，干密度不大于1250kg／m3，陶粒混凝土屋面不能開裂，異型屋面陶粒混凝土施工不使用模板。

　　（2）高性能陶?；炷系呐渲?/p>

　　錦秋加州花園采用“圓拱型”屋面型式，這種屋面型式坡度大，結(jié)構(gòu)上又有突變部位，上澆薄層陶粒混凝土，并使之達(dá)到上述技術(shù)要求，對配合比設(shè)汁提出了新的要求。按照《輕集料混凝土技術(shù)規(guī)程》（JG51-90）設(shè)計的陶粒混凝土（代號為ES-1）無法實現(xiàn)上述目標(biāo)，為此我們利用現(xiàn)代高性能混凝土和纖維混凝土技術(shù)的有關(guān)成果進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計和反復(fù)試配，配制了2組代號分別為ES-2和ES-3（用于結(jié)構(gòu)突變部位）的高性能陶?；炷粒瑵M足了工程要求。上述3組陶粒混凝土的配合比及有關(guān)性能見表1.

　　2.3樣板工程試驗研究

　　為了對我們設(shè)計的施工方案和研制的高性能復(fù)合屋面的保溫材料進(jìn)行檢驗和評估，進(jìn)行了樣板工程的試驗研究。樣板工程的結(jié)構(gòu)尺寸和形狀與實際房型一模一樣，澆筑樣板工程的屋面結(jié)構(gòu)層并養(yǎng)護(hù)至規(guī)定齡期后，在結(jié)構(gòu)層上面進(jìn)行保溫層的試驗研究。試驗研究內(nèi)容共分3部分：

　　（1）對施工方案的可操作性、工作效率以及對工程質(zhì)量的影響等因素進(jìn)行綜合分析，并對其加以改進(jìn)和完善

　?。?）按現(xiàn)場施工條件完成屋面保溫層的施工，并測定其有關(guān)性能

　?。?）從技術(shù)性和經(jīng)濟(jì)性兩方面對新老屋面的保溫方案進(jìn)行對比研究。

　　2.3.l施工方案的確定

　　根據(jù)實際施工操作順序，我們設(shè)計了施工方案，通過對現(xiàn)場施工遇到的問題進(jìn)行研究，并考慮施工工藝對保溫材料性能的影響，對方案進(jìn)行了補(bǔ)充和完善，最終采用方案如下

　?。?）用特殊材料和特殊工藝高效快速固定保溫板，保溫板錯縫布置，可防裂并加快澆筑陶?；炷了俣?/p>

　?。?）在保溫板上綁扎冷拔鋼絲，并使冷拔鋼絲從保溫板上墊起3cm，固定冷拔鋼絲網(wǎng)，使之與保溫板形成一個整體，可改善施工質(zhì)量

　　（3）嚴(yán)格按規(guī)范對陶粒進(jìn)行預(yù)濕處理，嚴(yán)格控制砂率大小及外加劑摻量，按規(guī)范和我們研制的配合比澆筑陶?；炷?/p>

　?。?）48h后灑水養(yǎng)護(hù)14 d.

　　2.3.2新老屋面保溫方案對比研究

　　我們制定的新屋面保溫方案為：10cm厚普通混凝土（第1層）+5cm厚高分子材料保溫板（第2層）+3.5cm厚高性能陶?；炷粒ǖ?層）。新老保溫方案的耐久性優(yōu)劣已為實踐和研究所證實，因此本文主要對這2個保溫方案的熱工性能和經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行對比研究。

　　工程應(yīng)用舉例

　　通過樣板工程的試驗研究，保溫材料的配制得到“了優(yōu)化，施工工藝得到了改進(jìn)，香港遠(yuǎn)東發(fā)展有限公司對我們的試驗結(jié)果非常滿意，同意在錦秋加州花園二期屋面工程采用這項科研成果。錦秋加州花園二期屋面工程總建筑面積為29705m2，要求在10~11月完成施工。上海l0~11月份陰雨天氣比較多，施工難度較大，但由于我們選用的材料具有很好的耐水性，可以克服陰雨天氣給施工帶來的不利影響，因此施工單位在45d內(nèi)就完成了29705m2的屋面保溫工程施工任務(wù)。而按老方案進(jìn)行屋面保溫工程施工，至少需要75d才能完成施工任務(wù)（據(jù)一期工程推算）。達(dá)到規(guī)定齡期后，經(jīng)質(zhì)檢部門鑒定，該屋面保溫工程各項性能指標(biāo)均達(dá)到或超過有關(guān)規(guī)范規(guī)定的數(shù)值。

　　結(jié)論

　?。?）本項目采用新保溫方案，使上海錦秋加州花園二期屋面保溫工程取得了良好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果。

　?。?）配制滿足工程需要的陶粒混凝土是新保溫方案實施的關(guān)鍵，為此，必須借鑒高性能混凝土的有關(guān)成果和結(jié)論。

　?。?）通過樣板工程對施工工藝和保溫材料配制方案進(jìn)行檢驗、改進(jìn)和評估是一種非常有效的房建應(yīng)用研究力法。