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纤维增强轻质混凝土屋面保温现浇技术
发布时间:2012-05-09 13:48:12   浏览次数:3023

随着我国建筑节能步伐的加快和我国建筑业的高速发展,建材市场的竞争也日趋激烈。特别是我国加入WTO之后,给建材市场带来的则是更多的挑战。虽然目前国内高层框架式结构建筑如雨后春笋般林立,但传统屋面保温材料隔热材料,如炉渣、沥青、珍珠岩硬泡聚氨脂普遍都存在着强度低,不防火,造价高,施工复杂,返修率高,易燃、腐蚀性强以及环境污染等问题。特别是水泥珍珠岩其吸水率可达100%,严重影响保温隔热效果和工程质量。而纤维增强轻质混凝土属于全无机环保材料,是一种质轻、保温性能和蓄热性能优良、抗冻性好、具防水性能、抗震、防火、不老化的建筑节能材料。在生产过程中,纤维增强轻质混凝土无需高温、高压,设备投入少,实现了生产节能。纤维增强轻质混凝土成型时可自流平,自密实,施工和易性好,适合各种外形和不规则边界屋面,利于整平,与其他建筑材料均有良好相容性,密度、强度、憎水性可根据需要进行调整。由于其采用了常温下现浇的工艺,在平面形状充盈和均质方面是加气砼无可比拟的。加气砼是标准规格砌块无法实现充盈,在安砌过程中存在大量灰缝形成许多冷热桥,大大降低了保温效果,其整体性和耐久性也不如现浇工艺做成的保温层。
纤维增强轻质混凝土在屋面保温隔热层现浇时,使用专用设备搅拌、浇筑施工,屋面保温层具有整体性好、防水性强的特点。他能融找平层、找坡层、保温隔热层、保护层于一体,一次浇筑完成,施工工艺简便快捷,降低建筑综合造价,缩短施工工期。
 
    轻质混凝土又名泡沫混凝土,是通过发泡机的发泡系统将发泡剂用机械方式充分发泡,并将泡沫与水泥浆均匀混合,然后经过发泡机的泵送系统进行现浇施工或模具成型,经自然养护所形成的一种含有大量封闭气孔的新型轻质保温材料。它属于气泡状绝热材料,突出特点是在混凝土内部形成封闭的泡沫孔,使混凝土轻质化和保温隔热化;同时也是加气混凝土中的一个特殊品种,它的孔结构和材料性能都接近于加气混凝土,他们二者的差别,只是在气孔形状和加气手段之间的差别:加气混凝土气孔一般是椭圆形的,而泡沫混凝土受毛细孔作用的影响,产生变形,形成多面体。加气混凝土是利用化学发气,通过化学反应,由内部产生气体而形成气孔,轻质混凝土则是通过机械制泡的方法,先将发泡剂制成泡沫,然后再将泡沫加入水泥、菱镁、石膏浆中、形成泡沫浆体,再经自然养护蒸气养护而成。泡沫混凝土是一种新型建筑材料。
   施工采用现场搅拌、泵送技术,可同时达到找坡的目的,又具有保温隔热的效果,面层再做混凝土刚性防水层,可以避免不规则开裂。
    轻质混凝土通常是用机械方法将泡沫剂水溶液制备成泡沫,再将泡沫加入到含硅质材料、钙质材料、水及各种外加剂等组成的料浆中,经混合搅拌、浇注成型、养护而成的一种多孔材料。由于泡沫混凝土中含有大量封闭的孔隙,使其具有下列良好的物理力学性能。
    1轻量性:
    轻质混凝土的密度小,密度等级为300-1200 kg/m3,近年来,密度为 160 kg/m3的超轻泡沫混凝土也在建筑工程中获得了应用。由于轻质混凝土的密度小,在建筑物的内外墙体、层面、楼面、立柱等建筑结构中采用该种材料,一般可使建筑物自重降低25%左右,有些可达结构物总重的30%-40%。而且,对结构构件而言,如采用泡沫混凝土代替普通混凝土,可提高构件的承截能力。因此,在建筑工程中采用泡沫混凝土具有显著的经济效益。
    2 抗压性:
    抗压强度大于0.25Mpa。根据生产需要可生产出不同强度的泡沫混凝土产品。         
    3保温隔热性:
    由于轻质混凝土中含有大量封闭的细小孔隙,因此具有良好的热工性能,即良好的保温隔热性能,这是普通混凝土所不具备的。通常密度等级在300-1200 kg/m3范围的轻质混凝土,导热系数在0.08-0.2w/(m·K)之间,热阻约为普通混凝土的10-20倍。由于是水泥无机材料,耐热可达500℃以上,不存在热分解,因而使用寿命更长,不会造成保温失效。采用轻质混凝土作为建筑物墙体及屋面材料,具有良好的节能效果。结构功能轻质泡沫混凝土与防水层倒置式复合结构,将保温隔热和防水两个功能有机地结合在一起,使整体既具有保温功能又具有防水抗渗功能。上层泡沫混凝土有效地隔离了阳光与下层防水材料的直接接触,同时降低了防水层的使用温度,从而使防水层避免了老化的问题,增强了防水工程的长久可靠性。
    4隔音性:
    泡沫混凝土中含有大量的独立气泡,且分布均匀,吸音能力为0.09-0.19%,是普通混凝土的5倍,具备独特的隔音功能。
    5低弹抗震性:
泡沫混凝土的多孔性使其具有较低的弹性模量,从而使其对冲击载荷具有良好的吸收和分散作用。对外力作用表现出软垫性,提高了抗震性。
    6、低吸收率:
发泡有强韧而独立的发泡连接,吸收率在25%以内,使其具有一定的防潮、抗渗性能。
    7、环保性:
    泡沫混凝土所需原料为水泥和发泡剂,发泡剂为中性,不含苯、甲醛等有害物质,水泥为不燃性材料,避免了环境污染和消防隐患。绿色环保,无毒无害。泡沫混凝土不含任何有毒成份,发泡剂及各种外加剂均没有挥发性有害物质,有利于室内环境。而聚苯乙烯泡沫塑料却会因热分解释放出苯乙烯有毒气体。因此使用泡沫混凝土比使用聚苯乙烯泡沫塑料更具有环保性。 
    8、整体性好:
    可现场浇注施工,与主体工程结合紧密,不需留界隔、缝和透气管。
    9、可泵性好:
    泡沫混凝土具有独特的液态及强韧的发泡,再加上流动性强,可进行远距离泵送,且作业注入能力强,机械化程度高,可大面积施工,用于填充隧道及作为各种建筑物内部的垫层。
    10、生产便易,施工速度快        
轻质混凝土为水泥制品,现场施工时用专用轻质混凝土生产设备生产、泵送,在施工面直接浇筑,可泵送实现垂直高度200米的远距离输送,工作量为150—300立方/工作日,省工、省时又省料。
    11、原材料广泛        
轻质混凝土的主要原材料为水泥和粉煤灰,砂石等,原材料广泛,无论在任何地区都可以就地取材,现场生产,节约资源和成本。
 
    12、安全、防火、耐候性能佳        
    轻质混凝土与建筑物基层粘结牢固,不空鼓、不开裂、抗风压、耐冲击、耐候性好。轻质混凝土为无机不燃材料,无论用于屋顶保温、地暖、室内垫层都不用担心防火问题;轻质混凝土为水泥制品,其寿命基本与建筑物主体寿命相同。
13无接缝
没有接缝,减少了接缝所造成的热损失,而聚苯乙烯泡沫塑料板因为是一张张铺设,有很多接缝,容易形成冷桥或热桥。
    14、使用成本低
轻质混凝土与聚苯乙烯泡沫塑料相比具有明显的经济优势。价格:约400元/m3(各地方涉及原材料价格不同,价格会有所波动)
 
轻 质 砼 施 工 工 艺
 
    第一节  施工工艺
    1、工艺流程:
    基层清理  →  弹线找坡  →  管根固定  →  隔气层施工   →  保温层铺设   →     抹找平层      →  做保护层 
    1-1、基层清理:预制或现浇混凝土结构层表面,应将杂物、灰尘清理干净。
    1-2、弹线找坡:按设计坡度及流水方向,找出屋面坡度走向,确定保温层的厚度范围。
    1-3、管根固定:穿结构的管根在保温层施工前,应用细石混凝土塞堵密实。
    1-4、隔气层施工:1~3道工序完成后,设计有隔气层要求的屋面,应按设计做隔气层,涂刷均匀无漏刷。
1-5、30~50mm厚钢筋砼保护层。
 
第二节  施工准备 
1、材料要求及主要机具: 
    水泥:宜用325 号以上的普通硅酸盐水泥,亦可用矿渣硅酸盐水泥,有侵蚀性介质作用时,应按设计要求选用。 
    砂:用中砂,不得含有杂物。含泥量不得超过3%,使用前必须过3~5MM 孔径的筛。
    外加剂:外加剂的选择及用量应符合设计要求及GB_50119-2003规范的规定。 
    主要机具:发泡机、砂浆搅拌机、铁抹子、扫帚、木抹子、刮杠等。 
    2、泡沫制取和使用 
    泡沫混凝土所用的泡沫应该使用专用设备制取,其泡沫直径应控制在0.5-2 MM 之间,且应有弹性,不易破碎。混凝土泡沫应随制取随使用,留置时间不宜大于20分钟。
    3、找平层与保温层应同时施工,保温层坡度应符合设计要求。基层与突出屋面结构(女儿墙、山墙、天窗壁、变形缝、烟囱等)的交接处和基层的转角处,保温层均应做成圆孤形;内部排水的水落口周围,找平层应做成略低的凹坑。 
    4、总厚度超过 10CM 时,宜分层施工。 
    5、平屋面采用结构找坡,坡度不应小于3%;采用材料找坡,坡度宜为2%;天沟、檐沟纵向找坡,坡度不应小于1%,沟底水落差不得超过 150MM 。 
    6、由于泡沫混凝土稠度低,流动性大,斜屋面保温厚度不易控制。为保证质量,斜屋面应采用预制混凝土板加现场发泡混凝土现场浇注相结合的施工工艺。具体做法是:(1)预制泡沫混凝土板;(2)在屋面上浇注10-20 MM 泡沫混凝土,并铺设预制的泡沫混凝土板。(3)对低洼不平处用泡沫混凝土找平。因预制泡沫混凝土板与现场发泡的混凝土系采用同一材料、同一工艺生产,二者热膨胀系数完全相同,且能很好地结合,因而可保证屋面有较好的保温性和整体性。 
    7、当容重低于 300KG /M3时,施工时宜加速凝剂,速凝剂掺量一般为水泥用量的2%---8%,掺量随速凝剂品种、施工温度和工程要求适当增减,具体的增减量应由实验确定。
    8、施工现场的气温不宜低于 5℃ 。 
    9、施工完毕后,应进行保湿养护。 
 
    第三节  施工步骤
    1、材料检查:检查水泥是否有检验报告、出厂合格证,砂的粒径是否满足要求,发泡剂是否有出厂合格证及生产日期是否过期等。混凝土试块,抗压强度依照JGJ70-1990标准,密度、含水率和吸水率依照GB/T11970-1997标准,干燥收缩依照GB/T11972-1997标准,导热系数依照GB10294-1988标准,组织生产和检验出厂。产品的各项物性指标均达到和超过标准要求,隔热效果良好,质量保证。各项物性指标如下:检测项目、性能要求 、检测结果 、单项评定 、干燥密度 、(容重)kg/m3 • 300---1200 、抗压强度Mpa≥2.0、含水率 %  ≤18%、吸水率%≤35% 、干燥收缩mm/m ≤1.4 、导热系数w/m.k  ≤0.200
    2、机械设备:先试运行机械设备,电源是否接反,机械运转是否正常,反应罐压力是否满足要求,垂直运输是否到位及运转情况。
    3、砂浆定点:按2m×2m的规格,用1:2水泥砂浆打好定点,定点厚度及坡度应符合设计及业主的要求。
    4、 搅拌泡沫混凝土:控制好水的用量,水采用自来水,水灰比控制为0.45-0.50,并根据施工现场及天气情况,按砂的含水率不同灵活及时地确定用水量,以确保砂浆的稠度一致。
    5、找平
    a)第一次找平:用铝合金直尺根据定点大致刮平,刮平应及时、迅速、平整。
    b)第二次找平压光:在已找平的泡沫砼表面撒1:1水泥砂,再用直尺刮平,并及时、迅速、平整,最后,用铁抹子压光,至少二遍,确保表面光滑、平整、密实。附注: 如施工的是上人屋面,为了加强其表面强度,有必要在混凝土上面在浇筑一层30~50 mm厚的钢筋混凝土保护层。
    6、切割温度伸缩缝:根据设计及规范要求,一般按3m×3m的网格切缝,缝宽20mm,缝深至中下部2.5-3cm,切缝前先弹好墨线,沿线平直均匀切割。
    7、嵌缝:用油膏嵌逢,嵌缝前先将缝两侧弹好墨线,用胶带纸沿墨线粘贴,再将油膏嵌入缝中,最后,撕开胶带纸,确保嵌缝平直。
    8、养护:轻质砼表面见白后立即湿水养护,每天浇水次数应能保持泡沫砼处于湿润状态,养护时间不得少于7天。
9、成品保护:交付使用前,泡沫砼表面不得堆放重物,不得凿孔、开槽及安装支架管道,严禁污染。
 
    第四节   工程质量控制
    1、保证项目 
    1-1、轻质混凝土所用原材料(水泥、砂)、发泡剂、外加剂应有产品合格证和性能检测报告,材料的品种、规格、性能等应符合现行国家产品标准。 
     1-2、平屋面和天沟、檐沟等部位的表面排水坡度应符合设计要求。 
     1-3、屋面与山墙、女儿墙、天沟、檐沟以及突出屋面结构处的连接方式应符合本标准的要求。 
     1-4、轻质混凝土的密度、抗压强度、导热系数、尺寸稳定性、不透水性等性能指标应符合本标准相关条款的要求。 
     附:轻质混凝土的物理性能指标
干体积密度KG/M3    350  400   450   500   550   600 
    抗压强度MPA   7天  ≥0.5  ≥0.6  ≥0.7  ≥0.8  ≥0.9  ≥1.0 
               28天  ≥1.0  ≥1.2  ≥1.4  ≥1.6  ≥1.8  ≥2.0 
    导热系数W/(M·K)  ≤0.080  ≤0.090  ≤0.100  ≤0.105  ≤0.110  ≤0.125 
    最大吸水率% ≤56 
    抗冻性(采暖地区)%  强度损失≤25,质量损失≤5 
    2、允许偏差项目 
    轻质混凝土保温层的厚度应符合设计要求,厚度偏差为+10%、-5%。表面平整度为 5MM 。 
    3工程质量应符合下列要求: 
    3-1、屋面保温层表面不得有积水现象。 
    3-2、使用的材料应符合设计要求和质量标准的规定。 
    3-3、保温层面应平整,不得有酥松、起泡、起皮现象。 
    3-4、保温层的厚度、密度应符合设计要求。 
    3-5、坡度应符合设计要求。 
 
    第五节   轻质混凝土施工配合比(容重为800—850 kg/m3):
    每立方米轻质砼材料用量:水泥300 kg ,砂400—450 kg,水150 kg ,发泡剂2.5 kg 。若容重减少,增加发泡剂用量,不得减少水泥用量,每容重减少100 kg,增加发泡剂 0.7 kg,最低容重控制在550kg左右。
    发泡剂稀释:发泡剂通过反应罐稀释后加压,再与水泥砂浆一起高速搅拌形成泡沫砼,其稀释的操作过程如下:打开反应罐阀门,将反应罐中空气排放。先称2.5 kg发泡剂通过反应罐上口漏斗注入反应罐中将自来水从反应罐上口漏斗中注入,直至反应罐注满为止。拧紧阀门。
    发泡剂加压 将配套定制的空压机与反应罐进气阀连接,关闭所有阀门,启动空压机后打开进气阀加压,4-6分钟后再打开出料阀门,进入下一工序。 特别注意:1、空压机处于工作状态一直到发泡罐的料用完为止; 2、发泡罐的料用完后,先必须关掉进气阀门,然后打开减压阀放掉所有的空气,再打开进料口进入下一次进料。
泡沫砼发泡搅拌 1、在搅拌机内加入100kg水泥:150kg砂子:适量的水,进行充分搅拌; 2、搅拌均匀后,边搅拌边注入发泡罐内的泡沫; 3、在搅拌的过程中,可以调节搅拌机上的倒顺开关,以便于更好的拌匀轻质砼。
 
    第六节  轻质砼的运输
轻质砼经过高速搅拌发泡后,需运至施工现场准备浇筑成型,其运输采用二种形式: 一、采用砂浆泵作垂直运输:该运输方便、省时、省力,减少材料损失,避免对已施工的墙面污染,采用的设备为砂浆泵,每小时运输量为7—8m3,将搅拌好的泡沫砼直接倒入砂浆泵中。二、采用物料提升机作垂直运输:用斗车作水平运输,将砂浆搅拌机中的泡沫砼倒入斗车,然后再人力运输至升降机中,通过升降机运输至施工现场。
 
    第七节   轻质砼的成型
根据屋面造型设计情况、定点厚度、设计坡度等,按照泡沫砼预定的容重配制搅拌好后运至施工现场,然后和施工方案中的施工顺序依次将轻质砼倾倒于屋面,从一端或一侧逐渐、迅速向收尾部位赶浆,然后依次找平、压光,压光次数不少于二次,确保表面光滑平整,如遇到出屋面的排气管、落水管及落水斗等部位,其四周应压密实,适当放坡,避免雨水沿四周的缝隙渗入。
 
 
    第八节  轻质砼的养护
轻质砼也属一种水泥制品,浇筑成型后与水泥制品一样,需经过细致的养护阶段,养护是否到位直接关系到泡沫砼的强度,养护应掌握好养护时间,一般浇筑成型后8-12小时开始养护,具体情况视气温、气候的情况决定,若气温较高则提早养护,若气温较低则推迟养护,若遇雨天则不需养护,一般以泡沫砼表面见白后开始养护,养护用水应喷洒,不宜直接喷淋,且均匀到位,养护次数每天不少于4-5次,气温较高适当增加养护次数,养护时间不少于7天,养护期间不得在泡沫砼表面加荷载、静载或动载,否则将影响泡沫砼的使用功能。
 
    第九节 成品保护
一个好的产品从生产到成品后,最关键的一步是做好成品保护,怎样做好成品保护,从以下几方面着手:一、从制度上保证:每个施工项目部应对各阶段、各个工序制定详细的成品保护细则和严格的成品保护奖励制度,并分区指定成品保护负责人,明确责任范围,对成品采取“护、盖、封”等保护措施。三、落水管、斗保护:泡沫砼施工时应保护好地漏、出水口,在该部位应安放临时堵头,以防灌入浆液杂物造成堵塞。四、楼层保护:施工时避免砂浆污染楼梯地面,墙面及扶手,一旦污染应及时清洗干净。五、及时清理:污染的墙、柱、门窗框,楼梯、电线槽盒等要及时清理干净,依据实际情况采取不同的方法、工具和用料,并事先向工人交底。
 
应 用 与 推 广
    轻质混凝土的应用范围:
    1.屋面保温找坡;
    2.地面保温垫层;
    3.上翻梁基坑填充;
    4.墙体浇注;
    5.用作挡土墙、修建动场和田径跑道、作夹芯构件、也可用作与复合墙板、管线回填、储罐底脚的支撑,也可用于防火墙的绝缘填充,隔声楼面填充、隧道衬管回填;以及供电、水管线的隔离等方面。
    根据以上理论及施工工艺,屋面保温隔热层是采用混凝土砂浆加入泡沫,制成泡沫砂浆,然后在屋面施工,经养护和硬化得到和屋面一体的保温隔热层,成为屋面的一个组成部分。其结构如下。
    1.表面防水抗裂混凝土保护层。这层保护层是防水抗裂混凝土,厚度为10~30毫米。
    2.现场浇筑泡沫混凝土保温层。这个保温层由水泥浆和泡沫制成,每立方米约300~400KG,导热系数0.11w/(m· k),厚度50~300毫米、坡度1.5%。它是本结构的主体层,依靠它的功能实现建筑的保温隔热。
    3.防水层。防水层采用柔性防水卷材,由于泡沫混凝土的保护,它的寿命可达50年以上。
4.屋面楼板及混凝土层。楼板上必须有混凝土结构层且不能有缝隙。
 
总 结
     轻质混凝土已经受到越来越多的人追捧,由于其性能优越,用途广泛,价格低廉,它将会为我国“节能减排”工程作出巨大贡献。