大面积屋面保温隔热用泡沫混凝土施工工艺研究

管小健

(福建省建筑科学研究院 福建省绿色建筑技术重点实验室 福建福州 350025)

大面积屋面保温隔热用泡沫混凝土施工工艺研究

管小健

(福建省建筑科学研究院 福建省绿色建筑技术重点实验室 福建福州 350025)

泡沫混凝土是一种含有大量闭气孔的新型材料，具有轻质、高强度、保温隔热、空隙填充等作用。近年来，随着对建筑节能要求的提高，泡沫混凝土被广泛应用于屋面的保温隔热。本文结合福州苏宁广场屋面保温隔热层的工程实践，论述了泡沫混凝土在大面积工程上的施工难点及施工工艺。

泡沫混凝土； 保温隔热； 大面积； 施工工艺

E-mail:gxj@fjjky.com

引 言

近年来，随着墙体材料的革新及国家关于建筑节能政策的逐步推进，节能型绿色建筑材料的研发及应用受到业内的广泛关注。泡沫混凝土具有轻质，保温，隔热的特点，因此被广泛用于建筑保温隔热。关于泡沫混凝土的施工工艺，虽然目前已得到一些报道[1～3]，但讲述泡沫混凝土在大面积工程及风荷载大，高温条件下的施工工艺却很缺乏，本文以福州苏宁广场屋面保温隔热工程为例，对泡沫混凝土在大面积和复杂施工条件下的施工工艺进行研究。

1 工程概况

苏宁广场位于城市核心商圈-万宝商圈中心地带，购物中心商业面积17万平方米，屋面建筑面积约8000m2，故其屋面保温隔热找坡层施工具有面积大的特点，易开裂，且施工时间在八九月份，风大，气温高，加剧了施工难度。由于泡沫混凝土具有轻质，保温隔热，耐火等特点，所以我们选用泡沫混凝土作为找坡层的施工材料，找坡层最厚处达220mm，最薄处为120mm，平均厚度170mm，找坡度为2%。

2 泡沫混凝土及其分类和性能

泡沫混凝土是一种主要由水泥，掺和料，集料，水和泡沫组成的一种轻质多孔材料。其主要有两种分类方法：按干密度可分为B04、B05、B06、B07、B08和B09六个等级；按立方体抗压强度可分为FC0.5、FC1.0、FC1.5、FC2.0、FC2.5、FC3.0、FC3.5、FC4.0和FC4.5九个等级。

由于泡沫混凝土中引入了大量的空气泡，因而表现出许多普通混凝土所不具备的性能，被广泛应用于房屋建筑及其他土木工程[4]。其多功能主要表现为轻质、隔热保温、防火和施工简便等。

2.1 轻质

泡沫混凝土中由于含有大量气泡，因而密度较低，并且通过改变掺合料及集料的种类能够使它的密度进一步降低，目前常用的泡沫混凝土密度仅为300～1100 kg/m3。基于泡沫混凝土的轻质性，可以使建筑物的自重明显降低25%～40%。

2.2 隔热保温

大量密闭小孔的存在，使泡沫混凝土具有优秀的热工性能，这使其具有良好的隔热保温效果。数据显示，当泡沫混凝土密度在300～1100 kg/m3范围时，其导热系数仅为0.08～0.25 W/(m·K)，显示出良好的节能效果。最近，李月等人更是研制出导热系数仅有0.049～0.07 W/(m·K)的新型泡沫混凝土[5]，有望在未来得到应用。

2.3 耐火

作为一种无机材料，泡沫混凝土具有低导热，不燃的A1级耐火性能，并且在高温下不产生毒害气体，是一种良好的耐火材料。

2.4 施工简便

泡沫混凝土施工工艺简单，容易成型，施工速度快，其在施工的同时能够进行找坡。

3 施工工艺

3.1 该工程的屋面保温隔热构造层(见图1)：

图1 1-结构层；2-砂浆找平层；3-防水层；4-保温隔热层；5-保护层

3.2 施工难点

工程施工面积大，施工时间在八九月份，天气炎热，风大，故施工后极易出现开裂问题。

3.3 解决手段

为了解决这个问题我们从以下三个方面进行着手：

(1)设计针对性的配合比，使其达到保水，缓凝和抗裂的效果；

(2)采用分仓浇筑的施工方式 ；

(3)施工后进行洒水养护，薄膜覆盖等控制措施。

3.4 施工工艺流程(见图2)

3.4.1 配合比设计

考虑到大面积的施工需要和环境特点，我们在材料中加入缓凝剂，保水剂及短纤维，从而设计了配合比A并将其与我们常用的泡沫混凝土普通配合比B做了性能上的对比(见表1)。

表1 设计配合比与普通配合比 (kg/m3)

依照配合比A和B进行泡沫混凝土拌合物和试块的制备，并对其主要性能进行测试，其中干密度，抗压强度，吸水率参照《屋面保温隔热用泡沫混凝土》(JC/T 2125-2012)，导热系数参照《绝热材料稳态热阻及有关特性的检测、防护热法》(GB 10294)，燃烧性能参照《建筑材料燃烧性能分级》(GB 8624)，流动度参照《气泡混合轻质土填筑工程技术规程》(CJJ/T 177-2012)，保水性和凝结时间参照《建筑砂浆基本性能试验方法标准》(JGJ/T 70-2009)。

结果表明，拌合物A的流动度为200～220 mm，拌合物B的流动度为190～210 mm，且主要性能均符合标准(见表2)。

表2 主要性能

由表2得到的结果可知，配合比A设计的泡沫混凝土的容重，抗压强度，导热系数等指标均符合泡沫混凝土的性能标准；其保水率较普通配合比对照的泡沫混凝土提高了10%；凝结时间也大为延缓；且该掺量的粉煤灰能够满足最适宜掺量并保证强度的同时，最大程度的减少水泥用量，从而延缓水化速度并减少水化放热。故该配合比在整体上表现出来的性能能够作为防止泡沫混凝土大面积施工引起开裂问题的一种有效措施。

3.4.2 材料及设备准备

(1)材料

水泥：金牛P.O 42.5普通硅酸盐水泥，其各项指标皆符合GB 175-2007标准

粉煤灰：厦门双建建材II级粉煤灰，其各项指标皆符合GB 1596-2005标准

泡沫剂：伴宇牌高分子复合发泡剂(30倍)，其各项指标皆符合标准JC/T 2199-2013标准

缓凝剂：Sika retardol-25型缓凝剂，其性能符合GB 8076-2008标准

纤维素醚：北京艾派克羟丙基甲基纤维素醚(20W)，其性能符合JC/T 2190-2013标准

短纤维：江苏射阳聚丙烯短纤维，其性能符合GB/T 21102-2007标准

(2) 设备

水泥搅拌机，发泡桶，空压机，水准仪，卷尺，铁锹，塌落度筒，鼓风机，铝合金刮杠，抹子等

3.4.3 施工准备

施工前应保证基层清理干净，不应含有油渍、浮尘、污垢等影响粘结性能的材料，并剔除表面凸出物。按设计要求，测出保温层的标高。根据坡度要求进行拉线找坡，每隔3m粘标高点，根据标高点将分仓模板固定。最后洒水，保证基层湿润。

3.4.4 泡沫混凝土制备

具体步骤为：先将水泥，粉煤灰，水按比例混合，并加入外加剂拌制成水泥浆；同时将发泡剂与水按1:40的比例混合搅拌成泡沫，然后将两者混合加入制浆机，搅拌2～3min，搅拌过程成要检查泡沫与水泥浆是否搅拌均匀，若不均匀，可继续搅拌1～3min，拌制过程(见图3)。

图3 制备工艺流程图

3.4.5 浇筑

为防止大面积浇筑后产生开裂问题，我们采用分区逐片浇筑；浇筑分层进行，底层的浇筑厚度为100mm，待底层泡沫混凝土浇筑完毕并且承载能力达到1.2MPa后再进行面层浇筑；浇筑过程中每个班次应检查一次泡沫混凝土的湿密度以保证浇筑质量。

3.4.6 表面抹平，压光，拆模

浇筑后初凝前应采用专用的刮板将面层高于模板的部分刮平；初凝后，用木抹子对其表面进行第二遍抹压，这时应确保凹坑，砂眼压平；终凝前进行第三遍抹压，这一遍应确保将所有的压纹压平、压光，使表面光滑、平整、密实。待保温层不应拆模造成损坏时可拆模。

3.4.7 养护

泡沫混凝土浇筑并抹平压光完24h后进行保湿养护，并在表面覆盖薄膜，防止水分挥发引起的干燥龟裂，养护时间不宜少于14天，养护期内不得上人。

3.4.8 质量验收

泡沫混凝土厚度应符合设计要求，用钢针插入和尺量检查，其厚度正负偏差宜为5%，且不得大于5mm；表面应平整，用2mm靠尺塞尺检查，其偏差不应大于5mm，且不得有贯通性裂纹，以及疏松、起砂、起皮现象。

泡沫混凝土保温隔热工程的验收应按《建筑工程施工质量验收统一标准》(GB 50300)，《建筑节能工程施工质量验收规范》 (GB 50411)和《屋面工程施工质量验收规范》 (GB 50207)中的相关要求执行。

4 结论

苏宁广场屋面保温隔热层的施工面积达8000m2，平均厚度达17cm，是典型的大面积工程，且施工时间为八九月份，施工环境温度高，风大，施工后容易开裂。

为了解决这个难题，我们采取了三种有效措施。首先，我们设计了针对性的施工配合比，通过添加保水剂和缓凝剂从材料上防止开裂问题的产生；其次，我们采取了分仓浇筑的施工方案，有效的避免了因大面积施工产生的开裂问题；最后，在养护阶段我们采取了积极的养护措施，如通过洒水，覆盖薄膜等多种手段防止因水分挥发引起的龟裂问题。结果显示施工后的泡沫混凝土保温层没有出现开裂问题，且地面平整、密实、光滑，无疏松，起皮等现象。该工程的成功实施为泡沫混凝土在其它大面积工程上的施工提供了一个参照标准，具有重大的现实意义。

[1]吴清芳. 屋面泡沫混凝土施工技术[J]. 铁道建筑, 2014, 3(1): 124-126.

[2]阳廷亚. 泡沫混凝土屋面及楼地面保温施工探讨. 建筑与工程, 2011, 3(2): 315-316.

[3]段忠星. 泡沫混凝土屋面保温施工工艺. 山西建筑, 2012, 38(24): 124-125.

[4]Pan, Z. H; Fujiwara; Wee Tiong. Huan. Preparation of high performance foamed concrete from cement, sand and mineral admixtures. Springer, 2007, 22(2): 295-298.

[5]Li, Y; Chen, B. New type of super-lightweight magnesium phosphate cement foamed concrete. Journal of material in civil engineering, 2015, 27(1): 312-315.

Research About Construction Technology Of Foamed Concrete UsedFor Thermal Insulation In Large Area Roof

GUANXiaojian

(Fujian Academy of Building Reasearch, Fujian Key Laboratory of Green Building Technology, Fuzhou 350025)

Foamed concrete is a new material with a large number of closed pores, which has the functions of lightweight, high strength, thermal and sound insulation and void filling. In recent years, as the improvements about building energy of efficiency requirement, foamed concrete is widely used for thermal insulation of roof. Combining with the engineering practice of thermal insulation layer of roof of Suning Plaza in Fuzhou, the article reports the difficulties of construction and construction technology about foamed concrete in large area of engineering.

Foamed Concrete; Thermal Insulation; Large Area; Construction Technology

管小健(1963.1- ),男，高级工程师。

2015-03-24

TU74

A

1004-6135(2015)04-0083-04