泡沫混凝土在國家會展中心屋面保溫工程中的應用*

王美華 朱敏濤 宣景偉

1. 上海建工集團股份有限公司 上海 200080；2. 上海建工材料工程有限公司 上海 200086；3. 上海同凝節能科技有限公司 上海 201204

1 概述

國家會展中心（上海）（以下簡稱國家會展中心）項目工程位于上海市西部徐涇東地鐵站周圍，用地面積85.6 hm2（圖1），總建筑面積約147萬 m2，其中地上建筑面積127萬 m2，地下建筑面積20萬 m2，建筑高度43 m。根據建筑設計，屋面保溫的施工面積為60 000 m2。

圖1 國家會展中心項目效果圖

泡沫混凝土是一種新型建筑材料，具有較低的導熱系數，保溫及隔熱性能優良，同時具有密度小、自重輕等特點，可逐步取代陶粒混凝土、膨脹珍珠巖混凝土等傳統屋面保溫找坡材料。本文研究了具有良好的保溫、隔熱和隔聲等性能的泡沫混凝土替代常規保溫材料作為屋面保溫找坡一體化工程隔熱材料的應用技術；并通過研究預拌泡沫混凝土的工業化生產和長距離泵送澆筑施工技術，解決了國家會展中心因屋頂結構復雜、面積大而造成的屋面保溫工程施工困難的難題。

2 屋面保溫找坡一體化設計技術[1-3]

國家會展中心原擴初圖紙設計屋頂保溫材料為A級防火泡沫玻璃磚保溫板，找坡材料為陶粒混凝土，2%找坡，屋面保溫構造見圖2，傳熱系數計算見表1。國家會展中心的屋頂設備基礎和出屋面洞口復雜，分布著上萬個大小不同的設備基礎、縱橫交錯的通風管道及鋼結構。如果采用A級防火泡沫玻璃磚保溫板和陶粒混凝土會有大面積的切割工作，費工費料，且拼接初施工質量難以控制，用泡沫玻璃+陶粒混凝土的保溫方式不利于施工。

通過研究，屋面保溫工程采用預拌泡沫混凝土技術實現找坡保溫一體化施工，構造見圖3，找坡2%，最薄處190 mm，最厚處360 mm，泡沫混凝土總體用量約23 000 m3。設計技術參數要求為：干密度400 kg/m3，導熱系數≤0.08 W/（m·K），屋面傳熱系數計算見表2。

根據TN保溫泡沫混凝土的技術特點和設計研究，A級防火泡沫玻璃磚保溫板和陶粒混凝土2%找坡層可以合并為TN保溫泡沫混凝土保溫找坡層，對原來的保溫層和找坡層的2 道施工工序合并為1 道施工工序，即一次完成保溫層和找坡層。根據建筑設計節能計算的結果，采用TN保溫泡沫混凝土保溫找坡層完全滿足設計要求。按通常的市場價格對2 個方案進行經濟比較，經綜合計算，保溫找坡層的造價可以節約172 元/m2。

圖2 擴初設計的屋面保溫構造

表1 擴初設計屋面平均傳熱系數

圖3 改進后的屋面保溫構造

表2 改進后屋面平均傳熱系數

另外，TN保溫泡沫混凝土保溫找坡層采用現場澆筑的工藝，一次成型，施工工序少和速度快的特點得到充分的發揮。

3 預拌泡沫混凝土的生產、運輸和長距離泵送技術

3.1 泡沫混凝土的工廠化制備

3.1.1 混凝土攪拌站拌料

混凝土攪拌站拌料量應根據工地實際需求量，精確計算，防止出現供料過多或過少的情況，造成材料浪費。

拌料配合比需進行充分考慮，設計合理的料漿凝結時間，初凝時間不宜小于3 h，主要考慮拌車輸送距離，防止因輸送距離過長而導致料漿凝結。終凝時間不宜大于6 h，以避免混凝土凝結慢、強度增長慢而導致再次施工間隔時間長，影響工地施工進度。合理設計料漿流動度，保證現場攪拌的均質性，為超長距離泵送作準備。

3.1.2 混凝土攪拌車送料

混凝土攪拌車裝料前需對車罐進行徹底清理，嚴禁有碎石和砂殘留；混凝土攪拌車裝料后應及時將漿料輸送至工地，嚴禁中途停留。

3.1.3 泡漿混合

混凝土攪拌車送漿料至工地后，與攪拌設備對接，對漿料進行二次攪拌，確保漿料的均勻；漿料攪拌均勻后與泡沫充分混合形成泡沫混凝土，經由大功率泵送設備將泡沫混凝土超長距離泵送至澆筑現場。

3.2 泡沫混凝土的超長距離泵送工藝

混凝土的超長距離泵送工藝適用于建筑物屋面保溫隔熱、樓層的輕質墊層中泡沫混凝土的施工，泡沫混凝土泵送技術采用目前國際上最先進的半流體傳輸技術，以高壓氣體為動力進行輸送。在國家會展中心的施工中，最大泵送水平折算距離達700 m。

3.3 泡沫混凝土的主要施工工藝

3.3.1 基層處理

在泡沫混凝土澆筑前，基層工作面應進行清理，保證基層面無大范圍的積水、松動等不合格的情況。

3.3.2 澆筑

1）將有關設備要求的預制埋件和設備預留的孔道事先進行預埋和預留，符合設備要求后方可澆筑，在已澆筑完成的泡沫混凝土上不可鑿孔。

2）澆筑厚度等建筑要求應在施工范圍內進行標注，現場澆筑應按設計面標高嚴格控制澆筑厚度。當有找坡時，應在施工前預先設立標高灰餅，間距2 m。

3）泡沫混凝土的澆筑面應做到平整，每層澆筑厚190～310 mm，每層澆筑后須在1 d后，待泡沫混凝土具有一定的強度時，再在其上繼續澆筑，并預留50 mm作面層找坡找平。對于大面積的澆筑范圍，應采取分區分倉的方法，通過柔性材料將大面積分為若干較小面積，逐塊施工。當澆筑至厚度要求后，用尺找平。養護時應進行保濕處理，養護時間≥3 d。

4）當泡沫混凝土完成澆筑后，養護成型時，應對泡沫混凝土表面進行覆膜養護，防止泡沫混凝土表面失水干縮開裂。

5）在泡沫混凝土澆筑完成后，泡沫混凝土可能會有表面下沉等現象，應根據情況對泡沫混凝土進行促凝處理，及時修補下沉部位。

3.4 施工要點

1）必須設置標高控制點，間距一般為2 m。

2）對作業面進行分倉施工，設置擠塑板施工縫。

3）泡沫混凝土的均勻性需保證，剛澆筑的泡沫混凝土表面應無泌水和塌陷現象，表層施工時，用尺桿刮平。

4）施工完畢，24 h內不宜上人或施加施工荷載。

4 質量控制

發泡劑、水泥料漿須有出廠質量證明書、使用說明書和配合比報告。

4.1 運輸和倉儲管理

1）所有材料應在施工現場的倉庫中由專人進行管理。

2）在運輸和倉儲時應保持包裝完整，材料應避免與酸堿、油類和溶劑接觸，避光、通風保存。不同種類分區堆放。

3）發泡劑采用桶體密封包裝，室內存放，不可接近火源和熱源。

4.2 質量檢查、驗收

1）泡沫混凝土屋面保溫隔熱層施工質量按《屋面工程技術規范》和《屋面工程質量驗收規范》的有關規定進行驗收。

2）泡沫混凝土品種、規格應符合建筑設計圖紙和相關標準的規定。

3）現場發泡的泡沫混凝土，應計量準確，對其密度、抗壓強度等，須隨施工情況隨時取樣送檢。

4）對于澆筑泡沫混凝土前的各項隱蔽工程驗收應按《建筑節能工程施工質量驗收規范》GB 50411—2007的規定。

5）泡沫混凝土表面質量控制: 按規范要求，不允許有寬度＞1.0 mm的線性裂縫；地面的平整度允許偏差為±10 mm；表面不得有油污、層裂、疏松。

4.3 應注意的質量問題

1）在雨天和高溫日下的泡沫混凝土施工應注意避免，同時應有應對的施工措施。

2）嚴格控制每道施工工序，應由專業人員進行操作，確保施工質量。

3）各類預埋件和預留孔應在泡沫混凝土施工前進行預留，不應在澆筑完成后的泡沫混凝土中進行鑿孔，同時不應在泡沫混凝土內埋設各類線管。

4.4 養護及成品保護

1）泡沫混凝土澆筑完成后需進行3 d的自然養護，同時在1 d內，完成面上不宜上人，在冬季環境溫度較低的情況下，上人時間可延長至3 d。

2）在泡沫混凝土的自然養護期間，泡沫混凝土的完成面上不可堆重物、不可拉車、不可穿釘鞋行走。

3）交付使用前， 泡沫混凝土的完成面上堆積的等效均布荷載值不應超過設計標注的泡沫混凝土抗壓強度。

4）泡沫混凝土應及時進行保護處理，其上層的施工工序應在10 d內進行。

5 結語

本文以實際工程為依托，確定泡沫混凝土屋面保溫隔熱層的施工工藝和質量控制要求，使施工滿足建筑設計的要求。通過此工程可得到如下經驗：

1）改革傳統的屋面保溫隔熱層和找坡層分為2 種材料和2 道施工工序的做法，通過采用泡沫混凝土材料，使一次施工同時完成屋面保溫隔熱層和找坡層，節省人工，滿足設計節能要求。

2）泡沫混凝土的漿料工業化制作，減少施工現場要求。泡沫混凝土由泵送機械處軟管連接至施工點，輸送方式不受障礙物的影響，水平距離長達700 m。漿料由混凝土攪拌站制作，嚴格按照設計配合比配置，質量控制有保障。既滿足工程工期的要求，又符合質量控制要求。

3）泡沫混凝土所采用材料為水泥基無機材料，性能穩定，A級防火。