泡沫混凝土在國家會展中心屋面保溫工程中的應(yīng)用*

王美華 朱敏濤 宣景偉

1. 上海建工集團股份有限公司 上海 200080；2. 上海建工材料工程有限公司 上海 200086；3. 上海同凝節(jié)能科技有限公司 上海 201204

1 概述

國家會展中心（上海）（以下簡稱國家會展中心）項目工程位于上海市西部徐涇東地鐵站周圍，用地面積85.6 hm2（圖1），總建筑面積約147萬 m2，其中地上建筑面積127萬 m2，地下建筑面積20萬 m2，建筑高度43 m。根據(jù)建筑設(shè)計，屋面保溫的施工面積為60 000 m2。

圖1 國家會展中心項目效果圖

泡沫混凝土是一種新型建筑材料，具有較低的導(dǎo)熱系數(shù)，保溫及隔熱性能優(yōu)良，同時具有密度小、自重輕等特點，可逐步取代陶?；炷痢⑴蛎浾渲閹r混凝土等傳統(tǒng)屋面保溫找坡材料。本文研究了具有良好的保溫、隔熱和隔聲等性能的泡沫混凝土替代常規(guī)保溫材料作為屋面保溫找坡一體化工程隔熱材料的應(yīng)用技術(shù)；并通過研究預(yù)拌泡沫混凝土的工業(yè)化生產(chǎn)和長距離泵送澆筑施工技術(shù)，解決了國家會展中心因屋頂結(jié)構(gòu)復(fù)雜、面積大而造成的屋面保溫工程施工困難的難題。

2 屋面保溫找坡一體化設(shè)計技術(shù)[1-3]

國家會展中心原擴初圖紙設(shè)計屋頂保溫材料為A級防火泡沫玻璃磚保溫板，找坡材料為陶?；炷粒?%找坡，屋面保溫構(gòu)造見圖2，傳熱系數(shù)計算見表1。國家會展中心的屋頂設(shè)備基礎(chǔ)和出屋面洞口復(fù)雜，分布著上萬個大小不同的設(shè)備基礎(chǔ)、縱橫交錯的通風(fēng)管道及鋼結(jié)構(gòu)。如果采用A級防火泡沫玻璃磚保溫板和陶粒混凝土?xí)写竺娣e的切割工作，費工費料，且拼接初施工質(zhì)量難以控制，用泡沫玻璃+陶?；炷恋谋胤绞讲焕谑┕ぁ?/p>

通過研究，屋面保溫工程采用預(yù)拌泡沫混凝土技術(shù)實現(xiàn)找坡保溫一體化施工，構(gòu)造見圖3，找坡2%，最薄處190 mm，最厚處360 mm，泡沫混凝土總體用量約23 000 m3。設(shè)計技術(shù)參數(shù)要求為：干密度400 kg/m3，導(dǎo)熱系數(shù)≤0.08 W/（m·K），屋面?zhèn)鳠嵯禂?shù)計算見表2。

根據(jù)TN保溫泡沫混凝土的技術(shù)特點和設(shè)計研究，A級防火泡沫玻璃磚保溫板和陶粒混凝土2%找坡層可以合并為TN保溫泡沫混凝土保溫找坡層，對原來的保溫層和找坡層的2 道施工工序合并為1 道施工工序，即一次完成保溫層和找坡層。根據(jù)建筑設(shè)計節(jié)能計算的結(jié)果，采用TN保溫泡沫混凝土保溫找坡層完全滿足設(shè)計要求。按通常的市場價格對2 個方案進(jìn)行經(jīng)濟比較，經(jīng)綜合計算，保溫找坡層的造價可以節(jié)約172 元/m2。

圖2 擴初設(shè)計的屋面保溫構(gòu)造

表1 擴初設(shè)計屋面平均傳熱系數(shù)

圖3 改進(jìn)后的屋面保溫構(gòu)造

表2 改進(jìn)后屋面平均傳熱系數(shù)

另外，TN保溫泡沫混凝土保溫找坡層采用現(xiàn)場澆筑的工藝，一次成型，施工工序少和速度快的特點得到充分的發(fā)揮。

3 預(yù)拌泡沫混凝土的生產(chǎn)、運輸和長距離泵送技術(shù)

3.1 泡沫混凝土的工廠化制備

3.1.1 混凝土攪拌站拌料

混凝土攪拌站拌料量應(yīng)根據(jù)工地實際需求量，精確計算，防止出現(xiàn)供料過多或過少的情況，造成材料浪費。

拌料配合比需進(jìn)行充分考慮，設(shè)計合理的料漿凝結(jié)時間，初凝時間不宜小于3 h，主要考慮拌車輸送距離，防止因輸送距離過長而導(dǎo)致料漿凝結(jié)。終凝時間不宜大于6 h，以避免混凝土凝結(jié)慢、強度增長慢而導(dǎo)致再次施工間隔時間長，影響工地施工進(jìn)度。合理設(shè)計料漿流動度，保證現(xiàn)場攪拌的均質(zhì)性，為超長距離泵送作準(zhǔn)備。

3.1.2 混凝土攪拌車送料

混凝土攪拌車裝料前需對車罐進(jìn)行徹底清理，嚴(yán)禁有碎石和砂殘留；混凝土攪拌車裝料后應(yīng)及時將漿料輸送至工地，嚴(yán)禁中途停留。

3.1.3 泡漿混合

混凝土攪拌車送漿料至工地后，與攪拌設(shè)備對接，對漿料進(jìn)行二次攪拌，確保漿料的均勻；漿料攪拌均勻后與泡沫充分混合形成泡沫混凝土，經(jīng)由大功率泵送設(shè)備將泡沫混凝土超長距離泵送至澆筑現(xiàn)場。

3.2 泡沫混凝土的超長距離泵送工藝

混凝土的超長距離泵送工藝適用于建筑物屋面保溫隔熱、樓層的輕質(zhì)墊層中泡沫混凝土的施工，泡沫混凝土泵送技術(shù)采用目前國際上最先進(jìn)的半流體傳輸技術(shù)，以高壓氣體為動力進(jìn)行輸送。在國家會展中心的施工中，最大泵送水平折算距離達(dá)700 m。

3.3 泡沫混凝土的主要施工工藝

3.3.1 基層處理

在泡沫混凝土澆筑前，基層工作面應(yīng)進(jìn)行清理，保證基層面無大范圍的積水、松動等不合格的情況。

3.3.2 澆筑

1）將有關(guān)設(shè)備要求的預(yù)制埋件和設(shè)備預(yù)留的孔道事先進(jìn)行預(yù)埋和預(yù)留，符合設(shè)備要求后方可澆筑，在已澆筑完成的泡沫混凝土上不可鑿孔。

2）澆筑厚度等建筑要求應(yīng)在施工范圍內(nèi)進(jìn)行標(biāo)注，現(xiàn)場澆筑應(yīng)按設(shè)計面標(biāo)高嚴(yán)格控制澆筑厚度。當(dāng)有找坡時，應(yīng)在施工前預(yù)先設(shè)立標(biāo)高灰餅，間距2 m。

3）泡沫混凝土的澆筑面應(yīng)做到平整，每層澆筑厚190～310 mm，每層澆筑后須在1 d后，待泡沫混凝土具有一定的強度時，再在其上繼續(xù)澆筑，并預(yù)留50 mm作面層找坡找平。對于大面積的澆筑范圍，應(yīng)采取分區(qū)分倉的方法，通過柔性材料將大面積分為若干較小面積，逐塊施工。當(dāng)澆筑至厚度要求后，用尺找平。養(yǎng)護時應(yīng)進(jìn)行保濕處理，養(yǎng)護時間≥3 d。

4）當(dāng)泡沫混凝土完成澆筑后，養(yǎng)護成型時，應(yīng)對泡沫混凝土表面進(jìn)行覆膜養(yǎng)護，防止泡沫混凝土表面失水干縮開裂。

5）在泡沫混凝土澆筑完成后，泡沫混凝土可能會有表面下沉等現(xiàn)象，應(yīng)根據(jù)情況對泡沫混凝土進(jìn)行促凝處理，及時修補下沉部位。

3.4 施工要點

1）必須設(shè)置標(biāo)高控制點，間距一般為2 m。

2）對作業(yè)面進(jìn)行分倉施工，設(shè)置擠塑板施工縫。

3）泡沫混凝土的均勻性需保證，剛澆筑的泡沫混凝土表面應(yīng)無泌水和塌陷現(xiàn)象，表層施工時，用尺桿刮平。

4）施工完畢，24 h內(nèi)不宜上人或施加施工荷載。

4 質(zhì)量控制

發(fā)泡劑、水泥料漿須有出廠質(zhì)量證明書、使用說明書和配合比報告。

4.1 運輸和倉儲管理

1）所有材料應(yīng)在施工現(xiàn)場的倉庫中由專人進(jìn)行管理。

2）在運輸和倉儲時應(yīng)保持包裝完整，材料應(yīng)避免與酸堿、油類和溶劑接觸，避光、通風(fēng)保存。不同種類分區(qū)堆放。

3）發(fā)泡劑采用桶體密封包裝，室內(nèi)存放，不可接近火源和熱源。

4.2 質(zhì)量檢查、驗收

1）泡沫混凝土屋面保溫隔熱層施工質(zhì)量按《屋面工程技術(shù)規(guī)范》和《屋面工程質(zhì)量驗收規(guī)范》的有關(guān)規(guī)定進(jìn)行驗收。

2）泡沫混凝土品種、規(guī)格應(yīng)符合建筑設(shè)計圖紙和相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。

3）現(xiàn)場發(fā)泡的泡沫混凝土，應(yīng)計量準(zhǔn)確，對其密度、抗壓強度等，須隨施工情況隨時取樣送檢。

4）對于澆筑泡沫混凝土前的各項隱蔽工程驗收應(yīng)按《建筑節(jié)能工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范》GB 50411—2007的規(guī)定。

5）泡沫混凝土表面質(zhì)量控制: 按規(guī)范要求，不允許有寬度＞1.0 mm的線性裂縫；地面的平整度允許偏差為±10 mm；表面不得有油污、層裂、疏松。

4.3 應(yīng)注意的質(zhì)量問題

1）在雨天和高溫日下的泡沫混凝土施工應(yīng)注意避免，同時應(yīng)有應(yīng)對的施工措施。

2）嚴(yán)格控制每道施工工序，應(yīng)由專業(yè)人員進(jìn)行操作，確保施工質(zhì)量。

3）各類預(yù)埋件和預(yù)留孔應(yīng)在泡沫混凝土施工前進(jìn)行預(yù)留，不應(yīng)在澆筑完成后的泡沫混凝土中進(jìn)行鑿孔，同時不應(yīng)在泡沫混凝土內(nèi)埋設(shè)各類線管。

4.4 養(yǎng)護及成品保護

1）泡沫混凝土澆筑完成后需進(jìn)行3 d的自然養(yǎng)護，同時在1 d內(nèi)，完成面上不宜上人，在冬季環(huán)境溫度較低的情況下，上人時間可延長至3 d。

2）在泡沫混凝土的自然養(yǎng)護期間，泡沫混凝土的完成面上不可堆重物、不可拉車、不可穿釘鞋行走。

3）交付使用前， 泡沫混凝土的完成面上堆積的等效均布荷載值不應(yīng)超過設(shè)計標(biāo)注的泡沫混凝土抗壓強度。

4）泡沫混凝土應(yīng)及時進(jìn)行保護處理，其上層的施工工序應(yīng)在10 d內(nèi)進(jìn)行。

5 結(jié)語

本文以實際工程為依托，確定泡沫混凝土屋面保溫隔熱層的施工工藝和質(zhì)量控制要求，使施工滿足建筑設(shè)計的要求。通過此工程可得到如下經(jīng)驗：

1）改革傳統(tǒng)的屋面保溫隔熱層和找坡層分為2 種材料和2 道施工工序的做法，通過采用泡沫混凝土材料，使一次施工同時完成屋面保溫隔熱層和找坡層，節(jié)省人工，滿足設(shè)計節(jié)能要求。

2）泡沫混凝土的漿料工業(yè)化制作，減少施工現(xiàn)場要求。泡沫混凝土由泵送機械處軟管連接至施工點，輸送方式不受障礙物的影響，水平距離長達(dá)700 m。漿料由混凝土攪拌站制作，嚴(yán)格按照設(shè)計配合比配置，質(zhì)量控制有保障。既滿足工程工期的要求，又符合質(zhì)量控制要求。

3）泡沫混凝土所采用材料為水泥基無機材料，性能穩(wěn)定，A級防火。