探析发泡混凝土在建筑屋面工程中的应用

摘 要：发泡混凝土是一种新型建筑节能材料，制作材料和过程与传统混凝土有差异。发泡混凝土是通过一定的物理方法制备大量的泡沫，加入水泥、凝胶等材料，经过振捣压实后形成。发泡混凝土因其保温性能好、重量轻等优点，在国内的应用范围不断地扩大，比如在屋面、墙面等部位也逐步被广泛使用。国内很多公司也逐渐重视发泡混凝土研究和开发，使其在工程项目中的应用更加广泛。本文以恒翔北海雲著项目为例，分析建筑屋面找坡层兼保温层中使用发泡混凝土的优缺点，探析改进措施和途径，为类似项目开展应用提供参考价值。

关键词：发泡混凝土；屋面找坡；屋面保温

1 前言

发泡混凝土在建筑屋面工程中有着比较明显的优势。其自重较轻、整体性较好、保温隔热好等性能被建筑行业重点关注，同时施工简单且效率高、经济效益明显等特点，因此发展前景大有可为。发泡混凝土首先在公路的填料应用较多，现逐渐在房建施工领域的屋面找坡层兼保温层使用，大大提高了房建工程的施工质量和经济效益。

2实际工程概况

2.1项目概况

恒翔北海雲著工程为高层住宅建筑，共14栋商业住宅楼，结构为框架结构，地下一层，地上26层，总建筑面积约为214758㎡，主楼屋面面积约为6500㎡。

根据设计图纸要求，本工程屋面找坡层采用发泡混凝土找坡，坡度为3%，平均厚度为120mm，发泡混凝土工程施工总量约为721.2m3。具体做法如图1所示：

2.2发泡混凝土的性能特点

在屋面工程中，发泡混凝土作为找坡层兼屋面保温材料使用，有着良好的物理性能。孔隙结构内含有大量的封闭气泡且分布均匀，很好地阻隔了热量的传递，这也是保温隔热性能保持较好的原因。它的主要特点是自重轻、整体性好、成本低廉、保温隔热性能好、施工简便、流动性好、使用寿命长等。

2.3施工主要技术要点

2.3.1发泡混凝土的配制

发泡混凝土在拌制之前，先将泡沫剂与水进行发泡，同时将水与外加剂搅拌混合，再将泡沫加入由水泥、骨料、掺和料搅拌后形成混凝土。在搅拌过程中尤其注意的是材料的配合比、搅拌量和搅拌时间等因素，严控质量因素，才能从根本上保证发泡混凝土的出厂质量。

2.3.2基底清理

在浇筑发泡混凝土之前，先做好基层结构面板的清理工作。板面必须清理扫除干净，做到无垃圾，无起砂、无空鼓，保证界面层的结合粘接度。现场施工人员应做好复核后再进行下一步混凝土的铺设。

2.3.3发泡混凝土的浇筑

发泡混凝土的浇筑是影响质量的关键要素，因此在浇筑过程中，要明确浇筑要求，控制好浇筑厚度。当大面积平面浇筑时，应分段、分层逐片浇筑，待1h～1.5h后浆体满足初凝后有一定的承载能力方可继续浇筑。在浇筑过程中监督，进一步保障浇筑铺设质量。

2.3.4找坡层设计

根据设计图纸屋面坡度3%设置砂浆灰饼，按分水线两侧分别向落水口找坡，将制成的泡沫混凝土料浆泵送至屋面，根据所放的线分片浇筑，按线进行找坡（最薄处为 30mm厚），摊平后用水平刮尺刮平，表面再用木抹子搓平；浇筑时根据现场水平线找坡、抹平、量标高等工序。浇筑过程中注意分缝处理，按照6m×6m分缝，应用木方或木板挡好留槎处，保证直槎密实，接槎时应刷水泥浆，再继续浇筑。

2.3.5混凝土表面抹平

发泡混凝土表面平整度是影响混凝土质量的重要因素之一。现场施工人员要严格按照质量规范要求，在强度达到要求的前提下，适当降低面层的发泡量，刮平面层，提高平整度。指导工人严格按照“三平一靠尺”施工工序施工，“三平一靠尺”即达到初凝时间后，保持铁锹粗找平、木刮杠刮平、木抹子搓平、2m靠尺检查平整度等工序的连贯性，同时满足平整度偏差、标高偏差、厚度允许偏差的要求。为确保表面平整，在混凝土终凝之前，用工具进行二次抹面，实现表面平整。同时应注意检查排水口位置或者墙角处的平整度，不符合设计和质量要求的位置，应及时修整，保证平整度的连续性和整体性。

2.3.6混凝土养护

在建筑混凝土屋面工程施工过程当中，除了严格控制施工流程外，还要制定合理的养护方案。养护是泡沫混凝土施工中重要的环节，在混凝土终凝前不得上人、堆放重物及扰动混凝土。发泡混凝土在结束后要及时做好保湿、覆盖养护措施。在终凝后进行养护且时间不少于7天。养护期间应注意保持屋面的湿润度，防止水分蒸发过快而导致开裂等情况发生。

3应用发泡混凝土的优势

3.1材料轻质性明显

与传统混凝土屋面找坡而言，发泡混凝土具有自重轻的优势，其干体积密度为300—1800kg/m3，在体积和密度上都比普通水泥混凝土小，数值上是普通水泥混凝土的1/5～1/8左右，大大减轻了整体荷载。在屋面工程中使用发泡混凝土作为找坡兼保温层，可使屋面结构自重降低15%～30%左右，能够很好地解决屋面的荷载问题。

3.2生产加工方式多样、施工简单

发泡混凝土施工中占地面积小，运输便利，而且生产方式多样化，不仅能在现场拌制使用，也能在工厂做成预制品。较于其他的找坡、保温材料，发泡混凝土还具有施工简单，浇筑速度快的特点，浇筑产量可以达到150～300m3/工日，实现施工速度快的目标。保证了工期要求，进一步保障了施工经济效益性。

3.3保温性能较好

发泡混凝土具有良好的保温特点，其内部含有众多细小孔洞，形成良好的热工性能，导热系数在0.08～0.1W/m·K之间。在发泡混凝土保温过程中，其内部含有的封闭式的微小孔隙能够实现对空气流通的有效阻隔，减少传统保温层内部存在的热量传递，降低建筑物内部热量的流失现象，这一特点使得发泡混凝土不但具有较好的保温性能，而且隔热效果显著。

3.4施工流动性好、作业速度快

发泡混凝土具有较高的流动性。发泡剂的质量指标之一是泡沫在设定的时间内在空气中不被破坏，而液态的泡沫是影响发泡混凝土流动性较强的主要因素。同时，发泡混凝土现场作业简单且快速，只需要水泥发泡机即可实现自动化和多人作业，无需占用其他辅助设备，施工速度得到快速提升且质量也有所保障。

3.5整体性能好

发泡混凝土的特点之一是整体性好，作为屋面找坡层使用的时候，可以实现现场浇筑施工，能与屋面结构板和水泥砂浆填充层结合紧密，有效解决空鼓、开裂以及聚苯乙烯板等材料长期使用后变形影响结构整体性的问题，极大地改善了以往传统保温材料整体性能差和使用寿命短的缺点。

4应用发泡混凝土存在的问题

虽然发泡混凝土有整体性好、保温性能好等优势，但是在实际应用过程中也存在一些问题。在施工中经常出现泡沫混凝土表面平整度不达标、表面粗糙窜孔、整体强度偏低等问题。同时施工中又缺乏扎实的理论指导和丰富的经验积累，因此，发泡混凝土较传统材料的优越性能没有得到有效发挥，强度偏低、混凝土开裂或吸水等问题逐步在施工中暴露出来，在很大程度上制约其在建筑业中的广泛使用。

4.1抗压强度偏低

发泡混凝土作为一种新型的建筑节能材料，其本质还是混凝土材料，因此强度仍是最主要的性能之一。研究其强度的影响因素，高气孔的结构特点是主要原因。发泡混凝土内部孔隙率与发泡剂有关，硬化后的孔隙率随着发泡混凝土中加入发泡剂数量增加而增大，容重则因此越小，虽然其轻质、保温、隔热等性能优势得以体现，但是混凝土强度下降幅度也很大，所以泡沫混凝土的独特优势是以一定强度的降低为代价的。这也成了发泡混凝土的缺点之一。

4.2吸水过后不易晒干

在实际实施过程中，发现发泡混凝土被雨水浸泡过后不易晒干，经查阅资料，泡沫混凝土保温隔热性与孔隙率有关，孔隙率越高，保温性能越好，但同时也会导致吸水率增大。当泡沫混凝土吸水后，混凝土内部体积增大，强度及保温隔热性能会受到影响，如遇雨或受潮后，底部水分则不易干燥，对上层找平层和防水层造成一定的施工难度，防水层受内部潮气影响后的粘接则容易脱落或者起鼓，施工质量难以保证。因此施工过程中必须注意天气情况，在天气良好的时候抓紧施工，保证发泡混凝土完成后保持干燥，并及时制作防水层。

4.3表面易形成干缩裂纹

发泡混凝土开裂常见有泌水、塌陷现象引起的开裂，主要表现在温升和收缩引起的裂缝。混凝土浇筑完成之后，水分会大量散失。在此过程中复合发泡剂发泡停止后，混凝土硬化形成固定气囊和水分之间的平衡性随着水分逐渐散失遭到破坏，进而引起表面干缩且产生不规则非贯通裂纹。在湿度变化范围较大的情况下，泡沫混凝土还有可能会因干湿交替变化出现开裂、强度降低现象。因此，运用合理的施工技术手段防开裂至关重要。

5问题优化途径

5.1保证发泡混凝土强度达到要求

泡沫混凝土的主要缺点之一是强度低，特别是100～300kg/m3的低密度产品。为保证强度达到要求，在施工之前需根据配合比对所自拌的混凝土进行试验性能检测，强度及保温性能达到设计要求方可进行大面积浇筑。在浇筑过程中必须严格按照设计配合比进行制拌，控制好水灰比。在制拌过程中严格控制水泥、发泡剂、水的配比用量。当所有的物料都投入进去之后，搅拌时间需要严格控制在2分钟内，以保证混凝土的和易性。

5.2做好防水防潮工作

泡沫混凝土吸水后将严重影响其强度和保温隔热性能，因此在施工过程中，我们需要做好防水防潮工作，提前预防、预判，选择在良好的天气情况下施工，避免浇筑过程中或者浇筑后受潮吸水。当发泡混凝土强度达到要求之后，迅速安排下一道工序施工，及时完成屋面防水工作，保证雨水不浸入发泡混凝土内。

5.3多样化方式预防混凝土开裂

在使用发泡混凝土中，可以采取多种方式预防混凝土开裂的情况。首先提高发泡混凝土内部孔泡结构的整体性，比如材料制配搅拌过程中加入适量的增强纤维等材料，有利于解决发泡混凝土的开裂问题；其次在浇筑混凝土的过程中，准确掌握施工工艺和凝固时间，在初凝时间内采用分层浇筑或分段浇筑，控制混凝土凝结和收缩产生的温差和内应力，确保混凝土结构的耐久性和稳定性；再次发泡混凝土浇筑时要注意天气变化，如出现高温天气或气温超过一定范围后停止浇筑，以防发泡混凝土由于受气温影响，使水分流失过快而产生塑性裂缝；最后，还可以采取添加8%的高效膨胀剂等方法，减少发泡混凝土早期水化产生的物理收缩和化学收缩，进而控制收缩引起的裂缝情况。

6结论

本文结合实际项目中发泡混凝土在屋面工程中的运用，了解到发泡混凝土作为屋面找坡层的施工工艺和独特优势并结合实施过程中遇到的问题，参考现有的材料和经验，提出优化的解决方法和途径，相信可以给开展类似项目提供一些参考。当前国内公司也在研究开发高强度、经济、环保的发泡混凝土，发泡混凝土作为一种新型的建筑节能材料，其优势较为突出，相信未来发展中会有更大的发展前景和空间。

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