摘要：高性能復合保溫材料在異型屋面工程中的應用

　　關(guān)鍵詞：保溫材料 屋面 　　

　　1.上海錦秋加州花園是由香港遠東發(fā)展有限公司投資興建的一個(gè)大型住宅小區，其最大的建筑特點(diǎn)是引入美國加州小別墅建筑理念，采用外形充滿(mǎn)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(lái)了諸多麻煩，對保溫材料的熱工性能、耐久性以及經(jīng)濟性提出了更高的要求。

　　該工程共分4期，一期工程已于1997年底建成并投入使用，其屋面保溫采用的方案是：10cm厚普通混凝土+2cm厚砂漿十5cm厚珍珠巖保溫板+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）施工程序復雜，施工速度太慢

　�。�3）保溫材料熱絕緣系數較�。▋H為0.75 m²K／w），達不到《上海市新型墻體材料試點(diǎn)小區節能住宅建筑熱工設計暫行規定》對屋面保溫材料熱工性能的規定（該規范要求屋面保溫材料熱絕緣系數不小于0.9lm²K／W）

　�。�4）珍珠巖板保溫工程經(jīng)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(jìn)行技術(shù)改進(jìn)，克服上述缺陷�；�于目前這一課題的普遍性，我們承擔了這一課題的研究攻關(guān)任務(wù)。

　　2.高性能復合屋面保溫材料的試驗研制《屋面工程技術(shù)規范》（GB 50207-94）將目前普遍使用的屋面保溫層分為松散材料保溫層（主要有膨脹珍珠巖、膨脹蛭石等）、板狀材料保溫層（主要有高分子材料泡沫板、膨脹珍珠巖板等）和整體保溫層（主要有水泥膨脹珍珠巖、瀝青膨脹珍珠巖等）�？偨Y上述各種保溫材料在上海各類(lèi)建筑工程中的實(shí)際應用效果，我們發(fā)現：由于與之相應的施工工藝的局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(shù)規范》提出的技術(shù)要求：“屋面保溫材料應具有吸水率低、表觀(guān)密度和導熱系數較小，并有一定強度�！本C合目前國外屋面保溫材料的發(fā)展動(dòng)向以及高分子保溫材料和混凝土技術(shù)的新成果，尤其是考慮到陶�；炷�土具有質(zhì)輕、保溫、耐久性和可釘性好的優(yōu)點(diǎn)，我們發(fā)現采取“高分子保溫材料板十高性能陶�；炷�土”技術(shù)路線(xiàn)可實(shí)現規范對屋面保溫材料的各項技術(shù)要求，而且可加快施工進(jìn)度，并取得良好的經(jīng)濟效益。

　　2.1 試驗用原材料及其性能

　�。�1）高分子保溫材料板：根據異形屋面特點(diǎn)、尺寸以及屋面工程對保溫層熱絕緣系數的要求在上海某化工廠(chǎng)定制。這種材料密度為20kg／m³，導熱系數0.04l W／（m.K），其吸水率為3％，耐水性良好，并具有一定的塑性和強度。

　�。�2）陶粒：常州產(chǎn)粘土陶粒。其筒壓強度為4.3MPa，堆積密度為525kg／m³，顆粒表觀(guān)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(jīng)濟性，并貫徹執行上海市政府關(guān)于綜合利用工業(yè)廢料的有關(guān)政策，選用一種工業(yè)廢渣代替陶砂。這種廢渣除顆粒級配不理想外，其它性能均滿(mǎn)足《輕集料混凝土技術(shù)規程》（JGJ 51-90）對輕細集料的要求。

　�。�4）水泥：上海水泥廠(chǎng)產(chǎn)425#礦渣硅酸鹽水泥。

　�。�5）摻合料（B料）：一種微細工業(yè)廢料粉。適量摻入可改善陶�；炷�土施工性能和耐久性，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(zhù)提高陶�；炷�土的抗拉強度，防止在結構突變部位產(chǎn)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 高性能復合保溫材料的研制

　　2.2.1 高性能復合保溫層的組成方案參照《上海市新型墻體材料試點(diǎn)小區節能住宅建筑熱工設計暫行規定》對屋面保溫材料熱工性能的規定，再根據建設單位提出的要求以及我們選用的材料的性能，我們提出的高性能復合保溫材料組成方案為：5cm厚高分子材料保溫板+3.5cm厚高性能陶�；炷�土，其中高性能陶�；炷�土的配制是關(guān)鍵。

　　2.2.2 高性能陶�；炷�土的配制

　�。�1）工程對陶�；炷�土的技術(shù)性要求28d抗壓強度達到CLl5等級，干密度不大于1250kg／m³，陶�；炷�土屋面不能開(kāi)裂，異型屋面陶�；炷�土施工不使用模板。

　�。�2）高性能陶�；炷�上的配制錦秋加州花園采用“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�；炷�土，并使之達到上述技術(shù)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(shù)規程》（JG51-90）設計的陶�；炷�土（代號為ES-1）無(wú)法實(shí)現上述目標，為此我們利用現代高性能混凝土和纖維混凝土技術(shù)的有關(guān)成果進(jìn)行優(yōu)化設計和反復試配，配制了2組代號分別為ES-2和ES-3（用于結構突變部位）的高性能陶�；炷�土，滿(mǎn)足了工程要求。樣板工程的結構尺寸和形狀與實(shí)際房型一模一樣，澆筑樣板工程的屋面結構層并養護至規定齡期后，在結構層上面進(jìn)行保溫層的試驗研究。試驗研究?jì)热莨卜?部分：

　�。�1）對施工方案的可操作性、工作效率以及對工程質(zhì)量的影響等因素進(jìn)行綜合分析，并對其加以改進(jìn)和完善。

　�。�2）按現場(chǎng)施工條件完成屋面保溫層的施工，并測定其有關(guān)性能。

　�。�3）從技術(shù)性和經(jīng)濟性?xún)煞矫鎸π吕衔菝娴谋�溫方案進(jìn)行對比研究。

　　2.3.l 施工方案的確定根據實(shí)際施工操作順序，我們設計了施工方案，通過(guò)對現場(chǎng)施工遇到的問(wèn)題進(jìn)行研究，并考慮施工工藝對保溫材料性能的影響，對方案進(jìn)行了補充和完善，最終采用方案如下。

　�。�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，可防裂并加快澆筑陶�；炷�土速度

　�。�2）在保溫板上綁扎冷拔鋼絲，并使冷拔鋼絲從保溫板上墊起3cm，固定冷拔鋼絲網(wǎng)，使之與保溫板形成一個(gè)整體，可改善施工質(zhì)量。

　�。�3）嚴格按規范對陶粒進(jìn)行預濕處理，嚴格控制砂率大小及外加劑摻量，按規范和我們研制的配合比澆筑陶�；炷�土

　�。�4）48h后灑水養護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厚高性能陶�；炷�土（第3層）。新老保溫方案的耐久性?xún)?yōu)劣已為實(shí)踐和研究所證實(shí)，因此本文主要對這2個(gè)保溫方案的熱工性能和經(jīng)濟性進(jìn)行對比研究。

　　工程應用舉例通過(guò)樣板工程的試驗研究，保溫材料的配制得到“了優(yōu)化，施工工藝得到了改進(jìn)，香港遠東發(fā)展有限公司對我們的試驗結果非常滿(mǎn)意，同意在錦秋加州花園二期屋面工程采用這項科研成果。錦秋加州花園二期屋面工程總建筑面積為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，但由于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(lái)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(wù)。而按老方案進(jìn)行屋面保溫工程施工，至少需要75d才能完成施工任務(wù)（據一期工程推算）。達到規定齡期后，經(jīng)質(zhì)檢部門(mén)鑒定，該屋面保溫工程各項性能指標均達到或超過(guò)有關(guān)規范規定的數值。

　　結 論

　�。�1）本項目采用新保溫方案，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(shù)經(jīng)濟效果。

　�。�2）配制滿(mǎn)足工程需要的陶�；炷�土是新保溫方案實(shí)施的關(guān)鍵，為此，必須借鑒高性能混凝土的有關(guān)成果和結論。

　�。�3）通過(guò)樣板工程對施工工藝和保溫材料配制方案進(jìn)行檢驗、改進(jìn)和評估是一種非常有效的房建應用研究力法。