摘要：高效能復合保溫材料在異型屋面工程中的應用
關鍵詞：保溫材料屋面
1.上海錦秋加州花園是由香港遠東發展****投資興建的乙個大型住宅小區，其最大的建築特點是引入美國加州小別墅建築理念，採用外形充滿浪漫情調的異形屋面形式（圓拱型屋面）。但這給屋面保溫層的施工帶來了諸多麻煩，對保溫材料的熱工效能、耐久性以及經濟性提出了更高的要求。
該工程共分4期，一期工程已於2023年底建成並投入使用，其屋面保溫採用的方案是：10cm厚普通混凝土+2cm厚砂漿十5cm厚珍珠岩保溫板+2.5cm厚砂漿。該方案存在的缺陷是：
（1）保溫材料耐久性不好
（2）施工程式複雜，施工速度太慢
（3）保溫材料熱絕緣係數較小（僅為0.75 m2k／w），達不到《上海市新型牆體材料試點小區節能住宅建築熱工設計暫行規定》對屋面保溫材料熱工效能的規定（該規範要求屋面保溫材料熱絕緣係數不小於0.9lm2k／w）
（4）珍珠岩板保溫工程經濟性不良。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，建設單位迫切要求對這一保溫方案進行技術改進，克服上述缺陷。基於目前這一課題的普遍性，我們承擔了這一課題的研究攻關任務。
2.高效能復合屋面保溫材料的試驗研製《屋面工程技術規範》（gb 50207-94）將目前普遍使用的屋面保溫層分為鬆散材料保溫層（主要有膨脹珍珠岩、膨脹蛭石等）、板狀材料保溫層（主要有高分子材料泡沫板、膨脹珍珠岩板等）和整體保溫層（主要有水泥膨脹珍珠岩、瀝青膨脹珍珠岩等）。總結上述各種保溫材料在上海各類建築工程中的實際應用效果，我們發現：
由於與之相應的施工工藝的侷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《屋面工程技術規範》提出的技術要求：「屋面保溫材料應具有吸水率低、表觀密度和導熱係數較小，並有一定強度。」綜合目前國外屋面保溫材料的發展動向以及高分子保溫材料和混凝土技術的新成果，尤其是考慮到陶粒混凝土具有質輕、保溫、耐久性和可釘性好的優點，我們發現採取「高分子保溫材料板十高效能陶粒混凝土」技術路線可實現規範對屋面保溫材料的各項技術要求，而且可加快施工進度，並取得良好的經濟效益。
2.1 試驗用原材料及其效能
（1）高分子保溫材料板：根據異形屋面特點、尺寸以及屋面工程對保溫層熱絕緣係數的要求在上海某化工廠定製。這種材料密度為20kg／m3，導熱係數0.
04l w／（其吸水率為3％，耐水性良好，並具有一定的塑性和強度。
（2）陶粒：常州產粘土陶粒。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％。
（3）細骨料（a料）：為提高經濟性，並貫徹執行上海市**關於綜合利用工業廢料的有關政策，選用一種工業廢渣代替陶砂。這種廢渣除顆粒級配不理想外，其它效能均滿足《輕集料混凝土技術規程》（jgj 51-90）對輕細集料的要求。
（4）水泥：上海水泥廠產425#礦渣矽酸鹽水泥。
（5）摻合料（b料）：一種微細工業廢料粉。適量摻入可改善陶粒混凝土施工效能和耐久性，尤其可提高混凝土拌和物的稠度。
（6）冷拔鋼絲：直徑為4mm的冷拔鋼絲。
（7）特種纖維（c料）：適量摻入可顯著提高陶粒混凝土的抗拉強度，防止在結構突變部位產生裂縫。
（8）高效減水劑（d料）：一種引氣型高效萘系減水劑。
2.2 高效能復合保溫材料的研製
2.2.1 高效能復合保溫層的組成方案參照《上海市新型牆體材料試點小區節能住宅建築熱工設計暫行規定》對屋面保溫材料熱工效能的規定，再根據建設單位提出的要求以及我們選用的材料的效能，我們提出的高效能復合保溫材料組成方案為：
5cm厚高分子材料保溫板+3.5cm厚高效能陶粒混凝土，其中高效能陶粒混凝土的配製是關鍵。
2.2.2 高效能陶粒混凝土的配製
（1）工程對陶粒混凝土的技術性要求28d抗壓強度達到cll5等級，幹密度不大於1250kg／m3，陶粒混凝土屋面不能開裂，異型屋面陶粒混凝土施工不使用模板。
（2）高效能陶粒混凝上的配製錦秋加州花園採用「圓拱型」屋面型式，這種屋面型式坡度大，結構上又有突變部位，上澆薄層陶粒混凝土，並使之達到上述技術要求，對配合比設汁提出了新的要求。按照《輕集料混凝土技術規程》（jg51-90）設計的陶粒混凝土（代號為es-1）無法實現上述目標，為此我們利用現代高效能混凝土和纖維混凝土技術的有關成果進行優化設計和反覆試配，配製了2組代號分別為es-2和es-3（用於結構突變部位）的高效能陶粒混凝土，滿足了工程要求。樣板工程的結構尺寸和形狀與實際房型一模一樣，澆築樣板工程的屋面結構層並養護至規定齡期後，在結構層上面進行保溫層的試驗研究。
試驗研究內容共分3部分：
（1）對施工方案的可操作性、工作效率以及對工程質量的影響等因素進行綜合分析，並對其加以改進和完善。
（2）按現場施工條件完成屋面保溫層的施工，並測定其有關效能。
（3）從技術性和經濟性兩方面對新老屋面的保溫方案進行對比研究。
施工方案的確定根據實際施工操作順序，我們設計了施工方案，通過對現場施工遇到的問題進行研究，並考慮施工工藝對保溫材料效能的影響，對方案進行了補充和完善，最終採用方案如下。
（1）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，可防裂並加快澆築陶粒混凝土速度
（2）在保溫板上綁紮冷拔鋼絲，並使冷拔鋼絲從保溫板上墊起3cm，固定冷拔鋼絲網，使之與保溫板形成乙個整體，可改善施工質量。
（3）嚴格按規範對陶粒進行預溼處理，嚴格控制砂率大小及外加劑摻量，按規範和我們研製的配合比澆築陶粒混凝土
（4）48h後灑水養護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厚高效能陶粒混凝土（第3層）。
新老保溫方案的耐久性優劣已為實踐和研究所證實，因此本文主要對這2個保溫方案的熱工效能和經濟性進行對比研究。
工程應用舉例通過樣板工程的試驗研究，保溫材料的配製得到「了優化，施工工藝得到了改進，香港遠東發展****對我們的試驗結果非常滿意，同意在錦秋加州花園二期屋面工程採用這項科研成果。錦秋加州花園二期屋面工程總建築面積為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，但由於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內就完成了29705m2的屋面保溫工程施工任務。
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（據一期工程推算）。達到規定齡期後，經質檢部門鑑定，該屋面保溫工程各項效能指標均達到或超過有關規範規定的數值。
結論（1）本專案採用新保溫方案，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經濟效果。
（2）配製滿足工程需要的陶粒混凝土是新保溫方案實施的關鍵，為此，必須借鑑高效能混凝土的有關成果和結論。
（3）通過樣板工程對施工工藝和保溫材料配製方案進行檢驗、改進和評估是一種非常有效的房建應用研究力法。
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