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高性能復(fù)合保溫材料在異型屋面工程的應(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
1.上海錦秋加州花園是由香港遠東發(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
(2)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 m2K/w),達不到《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0.9lm2K/W)
(4)珍珠巖板保溫工程經(jīng)濟性不良。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,可釘性達不到要求。為此,建設(shè)單位迫切要求對這一保溫方案進行技術(shù)改進,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,并有一定強度?!本C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?;炷痢奔夹g(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,而且可加快施工進度,并取得良好的經(jīng)濟效益。
2.1 試驗用原材料及其性能
?。?)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度。
?。?)陶粒:常州產(chǎn)粘土陶粒。其筒壓強度為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%。
?。?)細骨料(A料):為提高經(jīng)濟性,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)對輕細集料的要求。
?。?)水泥:上海水泥廠產(chǎn)425#礦渣硅酸鹽水泥。
?。?)摻合料(B料):一種微細工業(yè)廢料粉。適量摻入可改善陶?;炷潦┕ば阅芎湍途眯?,尤其可提高混凝土拌和物的稠度。
?。?)冷拔鋼絲:直徑為4mm的冷拔鋼絲。
?。?)特種纖維(C料):適量摻入可顯著提高陶?;炷恋目估瓘姸?,防止在結(jié)構(gòu)突變部位產(chǎn)生裂縫。
?。?)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厚高性能陶粒混凝土,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>
?。?)工程對陶粒混凝土的技術(shù)性要求28d抗壓強度達到CLl5等級,干密度不大于1250kg/m3,陶?;炷廖菝娌荒荛_裂,異型屋面陶粒混凝土施工不使用模板。
(2)高性能陶?;炷系呐渲棋\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?;炷粒⑹怪_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?,滿足了工程要求。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)護至規(guī)定齡期后,在結(jié)構(gòu)層上面進行保溫層的試驗研究。試驗研究內(nèi)容共分3部分:
?。?)對施工方案的可操作性、工作效率以及對工程質(zhì)量的影響等因素進行綜合分析,并對其加以改進和完善。
(2)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)濟性兩方面對新老屋面的保溫方案進行對比研究。
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行研究,并考慮施工工藝對保溫材料性能的影響,對方案進行了補充和完善,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。
?。?)嚴格按規(guī)范對陶粒進行預(yù)濕處理,嚴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粒混凝土
?。?)48h后灑水養(yǎng)護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厚高性能陶粒混凝土(第3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)濟性進行對比研究。
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,香港遠東發(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)均達到或超過有關(guān)規(guī)范規(guī)定的數(shù)值。
結(jié) 論
(1)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)濟效果。
?。?)配制滿足工程需要的陶?;炷潦切卤胤桨笇嵤┑年P(guān)鍵,為此,必須借鑒高性能混凝土的有關(guān)成果和結(jié)論。
(3)通過樣板工程對施工工藝和保溫材料配制方案進行檢驗、改進和評估是一種非常有效的房建應(yīng)用研究力法。
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