有關(guān)高性能復(fù)合保溫材料在異型屋面工程中的應(yīng)用

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

在建筑上對(duì)材料保溫性能越來(lái)越重視的今天，節(jié)能環(huán)保已經(jīng)成為工程上一個(gè)重要的概念。在我研究的很多大型建筑中，高性能的復(fù)合保溫材料都得到了廣泛的應(yīng)用，其產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益及環(huán)保功效體現(xiàn)出了此種材料的遠(yuǎn)大發(fā)展前景。現(xiàn)今在環(huán)保的觀念越來(lái)越受到世界范圍的重視的背景下，高性能的保溫材料的應(yīng)用一定會(huì)愈加廣泛。

保溫材料在異型屋面的運(yùn)用上，經(jīng)我研究多方面的資料后認(rèn)為上海錦秋加州花園在這方面是比較有代表性的一個(gè)。其最大的建筑特點(diǎn)是引入美國(guó)加州小別墅建筑理念，采用外形充滿(mǎn)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(lái)了諸多麻煩，對(duì)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。

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： (1)保溫材料耐久性不好，(2)施工程序復(fù)雜，施工速度慢，(3)保溫材料熱絕緣系數(shù)較小，達(dá)不到對(duì)屋面保溫材料熱工性能的規(guī)定，(4)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)單位要求對(duì)保溫方案進(jìn)行改進(jìn)，克服上述缺陷。

高性能復(fù)合屋面保溫材料的試驗(yàn)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、板狀材料保溫層和整體保溫層。總結(jié)上述各種保溫材料在上海各類(lèi)建筑工程中的實(shí)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(guó)外屋面保溫材料的發(fā)展動(dòng)向以及高分子保溫材料和混凝土技術(shù)的新成果，發(fā)現(xiàn)采取“高分子保溫材料板十高性能陶粒混凝土”技術(shù)路線(xiàn)可實(shí)現(xiàn)規(guī)范對(duì)屋面保溫材料的各項(xiàng)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。

一、試驗(yàn)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(diǎn)、尺寸以及屋面工程對(duì)保溫層熱絕緣系數(shù)的要求在上海某化工廠(chǎng)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％。

(3)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(jí)配不理想外，其它性能均滿(mǎn)足《輕集料混凝土技術(shù)規(guī)程》(JGJ 51-90)對(duì)輕細(xì)集料的要求。

(4)水泥：上海水泥廠(chǎng)產(chǎn)425#礦渣硅酸鹽水泥。

(5)摻合料(B料)：一種微細(xì)工業(yè)廢料粉。適量摻入可改善陶粒混凝土施工性能和耐久性，尤其可提高混凝土拌和物的稠度。

(6)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粒混凝土的抗拉強(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。

二、高性能復(fù)合保溫材料的研制

1. 高性能復(fù)合保溫層的組成方案

參照相關(guān)規(guī)定，再根據(jù)建設(shè)單位提出的要求以及其選用的材料的性能，相關(guān)機(jī)構(gòu)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厚高性能陶粒混凝土，其中高性能陶粒混凝土的配制是關(guān)鍵。

2. 高性能陶粒混凝土的配制

(1)工程對(duì)陶粒混凝土的技術(shù)性要求。28d抗壓強(qiáng)度達(dá)到CLl5等級(jí)，干密度不大于1250kg／m3，陶粒混凝土屋面不能開(kāi)裂，異型屋面陶粒混凝土施工不使用模板。

(2)高性能陶粒混凝上的配制。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)上有突變部位，上澆薄層陶粒混凝土，并使之達(dá)到上述要求，對(duì)配合比設(shè)計(jì)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(jì)的陶粒混凝土無(wú)法實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)，為此他們利用現(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(jì)和反復(fù)試配，配制了2組代號(hào)分別為ES-2和ES-3的高性能陶粒混凝土，滿(mǎn)足工程要求。

三、樣板工程試驗(yàn)研究

為了對(duì)設(shè)計(jì)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(yàn)和評(píng)估，進(jìn)行了樣板工程的試驗(yàn)研究。樣板工程的結(jié)構(gòu)尺寸和形狀與實(shí)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(yàn)研究。試驗(yàn)研究?jī)?nèi)容共分3部分：

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

(2)按現(xiàn)場(chǎng)施工條件完成屋面保溫層的施工，并測(cè)定其有關(guān)性能。

(3)從技術(shù)性和經(jīng)濟(jì)性?xún)煞矫鎸?duì)新老屋面的保溫方案進(jìn)行對(duì)比研究。

1.施工方案的確定

根據(jù)實(shí)際施工操作順序，其設(shè)計(jì)了施工方案，通過(guò)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)施工遇到的問(wèn)題進(jìn)行研究，并考慮施工工藝對(duì)保溫材料性能的影響，對(duì)方案進(jìn)行了補(bǔ)充和完善，最終采用方案是：一是用特殊材料和特殊工藝高效快速固定保溫板，保溫板錯(cuò)縫布置，可防裂并加快澆筑陶粒混凝土速度；二是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(gè)整體，可改善施工質(zhì)量。

2.新老屋面保溫方案對(duì)比研究

他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厚高性能陶粒混凝土(第3層)。新老保溫方案的耐久性?xún)?yōu)劣已為實(shí)踐和研究所證實(shí)，因此本文主要對(duì)這2個(gè)保溫方案的熱工性能和經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行對(duì)比研究。

本項(xiàng)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(mǎn)足工程需要的陶粒混凝土是新保溫方案實(shí)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。