高性能复合保温材料在异型屋面工程的应
用⑴
摘要: 高性能复合保温材料在异型屋面工程中的应用 关键词:保温材料屋面
上海锦秋加州花园是由香港远东发展有限公司投资兴
建的一个大型住宅小区,其最大的建筑特点是引入美国加州 小别墅建筑理念,采用外形充满浪漫情调的异形屋面形式。 但这给屋面保温层的施工带来了诸多麻烦,对保温材料的热 工性能、耐久性以及经济性提出了更高的要求。 该工程共分4期,一期工程已于1997年底建成并投入 使用,其屋面保温采用的方案是:
10cm厚普通混凝土 2cm 厚砂浆十5cm厚珍珠岩保温板 2 . 5cm厚砂浆。该方案存在 的缺陷是:
保温材料耐久性不好
施工程序复杂,施工速度太慢
保温材料热绝缘系数较小,达不到《上海市新型墙体材 料试点小区节能住宅建筑热工设计暂行规定》对屋面保温材 料热工性能的规定
珍珠岩板保温工程经济性不良。此外,该工程在保温层 上钉2层彩色防水瓦防渗,要求保温层具有良好的可钉性。
但该方案中砂浆层性脆,可钉性达不到要求。为此,建设单 位迫切要
求对这一保温方案进行技术改进,克服上述缺陷。 基于目前这一课题的普遍性,我们承担了这一课题的研究攻 关任务。 2.高性能复合屋面保温材料的试验研制
《屋面工程技术规范》将目前普遍使用的屋面保温层分 为松散材料保温层、板状材料保温层和整体保温层。总结上 述各种保温材料在上海各类建筑工程中的实际应用效果,我 们发现:由于与之相应的施工工艺的局限性以及这些材料固 有的缺陷,使上述各种保温材料往往达不到《屋面工程技术 规范》提出的技术要求:“屋面保温材料应具有吸水率低、 表观密度和导热系数较小,并有一定强度。”综合目前国外 屋面保温材料的发展动向以及高分子保温材料和混凝土技 术的新成果,尤其是考虑到陶粒混凝土具有质轻、保温、耐 久性和可钉性好的优点,我们发现采取“高分子保温材料板 十高性能陶粒混凝土”技术路线可实现规范对屋面保温材料 的各项技术要求,而且可加快施工进度,并取得良好的经济 效益。 2. 1试验用原材料及其性能
高分子保温材料板:根据异形屋面特点、尺寸以及屋面 工程对保温层热绝缘系数的要求在上海某化工厂定制。这种 材料密度为20kg/m3导热系数0.041弘,其吸水率为3%, 耐水性良好,并具有一定的塑性和强度。 陶粒:常州产粘土陶粒。其筒压强度为 4. 3MPa堆积密 度为525kg/m3,颗粒表观密度为890kg/m3,空隙率为41%, 吸水率为& 2%。 细骨料:为提高经济性,并贯彻执行上海市政府关于综 合利用
工业废料的有关政策,选用一种工业废渣代替陶砂。 这种废渣除颗粒级配不理想外,其它性能均满足《轻集料混 凝土技术规程》对轻细集料的要求。 水泥:上海水泥厂产 425#矿渣硅酸盐水泥。
掺合料:一种微细工业废料粉。适量掺入可改善陶粒混 凝土施工性能和耐久性,尤其可提高混凝土拌和物的稠度。 冷拔钢丝:直径为 4mm的冷拔钢丝。
特种纤维:适量掺入可显著提高陶粒混凝土的抗拉强 度,防止在结构突变部位产生裂缝。
高效减水剂:一种引气型高效萘系减水剂。 2. 2高性能复合保温材料的研制 2. 2. 1高性能复合保温层的组成方案
参照《上海市新型墙体材料试点小区节能住宅建筑热工 设计暂行规定》对屋面保温材料热工性能的规定,再根据建 设单位提出的要求以及我们选用的材料的性能,我们提出的 高性能复合保温材料组成方案为:
5cm厚高分子材料保温板 3. 5cm厚高性能陶粒混凝土, 其中高性能陶粒混凝土的配制 是关键。
2. 2. 2高性能陶粒混凝土的配制 工程对陶粒混凝土的技术性要求
28d抗压强度达到 CLI5等级,干密度不大于 1250kg/ m3陶粒混凝土屋面不能开裂,异型屋面陶粒混凝土施工不 使用模板。
高性能陶粒混凝上的配制
锦秋加州花园采用“圆拱型”屋面型式,这种屋面型式 坡度大,结构上又有突变部位,上浇薄层陶粒混凝土,并使 之达到上述技术要求,对配合比设汁提出了新的要求。按照 《轻集料混凝土技术规程》设计的陶粒混凝土无法实现上述 目标,为此我们利用现代高性能混凝土和纤维混凝土技术的 有关成果进行优化设计和反复试配,配制了
2组代号分别为 ES-2和ES-3的高性能陶粒混凝土,满足了工程要求。上述 3组陶粒混凝土的配合比及有关性能见表
2. 3样板工程试验研究
为了对我们设计的施工方案和研制的高性能复合屋面 的保温材料进行检验和评估,进行了样板工程的试验研究。 样板工程的结构尺寸和形状与实际房型一模一样,浇筑样板 工程的屋面结构层并养护至规定龄期后,在结构层上面进行 保温层的试验研究。试验研究内容共分
3部分: 对施工方案的可操作性、工作效率以及对工程质量的影 响等因素进行综合分析,并对其加以改进和完善
按现场施工条件完成屋面保温层的施工,并测定其有关 性能
从技术性和经济性两方面对新老屋面的保温方案进行 对比研究。
2. 3. I施工方案的确定
1。
根据实际施工操作顺序,我们设计了施工方案,通过对 现场施工遇到的问题进行研究,并考虑施工工艺对保温材料 性能的影响,对方案进行了补充和完善,最终采用方案如下
用特殊材料和特殊工艺高效快速固定保温板,保温板错 缝布置,可防裂并加快浇筑陶粒混凝土速度
在保温板上绑扎冷拔钢丝,并使冷拔钢丝从保温板上垫 起3cm,固定冷拔钢丝网,使之与保温板形成一个整体,可 改善施工质量
严格按规范对陶粒进行预湿处理,严格控制砂率大小及 外加剂掺量,按规范和我们研制的配合比浇筑陶粒混凝土
48h后洒水养护14 d。
2. 3. 2新老屋面保温方案对比研究
我们制定的新屋面保温方案为:10cm厚普通混凝土 5cm 厚高分子材料保温板 3 . 5cm厚高性能陶粒混凝土。新老保 温方案的耐久性优劣已为实践和研究所证实,因此本文主要 对这2个保温方案的热工性能和经济性进行对比研究. 工程应用举例
通过样板工程的试验研究,保温材料的配制得到“了优 化,施工工艺得到了改进,香港远东发展有限公司对我们的 试验结果非常满意,同意在锦秋加州花园二期屋面工程采用 这项科研成果。锦秋加州花园二期屋面工程总建筑面积为 29705m2要求在10?11月完成施工。上海10?11月份阴雨 天气比较多,施工难度较大,但由于我们
选用的材料具有很 好的耐水性,可以克服阴雨天气给施工带来的不利影响,因 此施工单位在45d内就完成了 29705m2的屋面保温工程施工 任务。而按老方案进行屋面保温工程施工, 至少需要75d才 能完成施工任务。达到规定龄期后,经质检部门鉴定,该屋 面保温工程各项性能指标均达到或超过有关规范规定的数 值。 结论
本项目采用新保温方案,使上海锦秋加州花园二期屋面 保温工程取得了良好的技术经济效果。
配制满足工程需要的陶粒混凝土是新保温方案实施的 关键,为此,必须借鉴咼性能混凝土的有关成果和结论。
通过样板工程对施工工艺和保温材料配制方案进行检 验、改进和评估是一种非常有效的房建应用研究力法。