現(xiàn)澆高強輕質泡沫混凝土在央視地下停車庫工程中的應用

1、現(xiàn)澆高強輕質泡沫混凝土在央視地下停車庫工程中的應用 余淵 閆子強(中國建筑股份有限公司,中海油天津研發(fā)產業(yè)基地建設項目部,天津 摘要 :介紹了現(xiàn)澆高強輕質泡沫混凝土作為樓地面墊層、 屋面保溫找坡層在央視新臺址媒體公園地下停 車庫工程中的應用經驗,主要是關于現(xiàn)澆高強輕質泡沫混凝土的推廣優(yōu)勢、主要施工工藝、現(xiàn)場出現(xiàn)的主要問題、質量控制方案及國內外應用現(xiàn)狀的淺析 。關鍵詞 :泡沫混凝土;高強輕質泡沫混凝土;央視;施工Application of High-Strength Lightweight Foamed Concrete in the Construction ofCCTV Undergrou

2、nd Parking Garage Abstract:Introduce the application of high-strength lightweight foamed concrete, as the cushion, insulation layer, slope layer, in CCTV New Site Media Park underground parking garage project,Mainly discuss the advantages of promoting the high-strength lightweight foamed concrete, c

3、onstruction techniques, the main problem in site and the quality control program, the application at home and abroad.Key words:foamed concrete;high-strength lightweight foamed concrete;CCTV construction央視新臺址媒體公園地下停車庫工程為大型地下停車庫工程, 地下三層、 局部夾層, 整 體為框架剪力墻結構,總建筑面積 54768m 2。在央視新臺址媒體公園地下停車庫工程中, 樓地面墊層及屋面保溫找

4、坡層大量使用了現(xiàn)澆高強輕質泡沫混凝土, 總澆筑面積約 43000m 2, 體量約 3100m 3,厚度從最薄 30mm 到最厚 260mm 不等,強度等級達到 7.5MPa(CL7.5 ,干密 度等級小于等于 1000kg/ m 3。北方地區(qū)大規(guī)模使用高強輕質泡沫混凝土且采取現(xiàn)澆工藝,無 論從配合比設計、 原材料準備還是現(xiàn)場澆筑養(yǎng)護方面均帶來了較大難度和創(chuàng)新。 現(xiàn)針對現(xiàn)澆 泡沫混凝土在央視新臺址媒體公園地下停車庫工程施工中的應用經驗予以淺析。1現(xiàn)澆泡沫混凝土推廣優(yōu)勢現(xiàn)澆泡沫混凝土是用物理方法將泡沫劑發(fā)泡, 再將泡沫加入到由水泥、 摻合料、 外加劑 和水制成的料漿中,經混合攪拌、現(xiàn)澆成型、養(yǎng)護而

5、成的輕質微孔混凝土?，F(xiàn)澆泡沫混凝土 作為新型綠色保溫材料,具有“原料綠色、施工綠色、性能綠色”的優(yōu)勢。具體表現(xiàn)為:利 廢、質輕、保溫、隔音、防火(A級不燃 、抗震、造價低廉、綠色環(huán)保等優(yōu)勢,在綠色建 筑領域有廣闊的應用空間。1.1 利廢 圖 1泡沫混凝土澆筑施工圖目前, 國內生產現(xiàn)澆泡沫混凝土使用的發(fā)泡劑主要有松香膠類、 廢動物毛發(fā)類、 樹脂皂 類、 蛋白質類等表面活性劑, 原料可以從廢物中提取; 而且現(xiàn)澆泡沫混凝土以粉煤灰作為摻 合料,粉煤灰最高可摻加水泥用量的 10%20%,現(xiàn)澆泡沫混凝土的推廣可以消耗大量的工 業(yè)廢渣。1.2質輕國內常用的現(xiàn)澆泡沫混凝土干密度等級為 3001200kg/m

6、3。本項目施工中澆筑的泡沫 混凝土干密度小于等于 1000kg/ m3,相當于普通混凝土干密度的 41%42%,大幅度降低了 建筑自重。如采用泡沫混凝土代替普通混凝土用于高層建筑的填充墻體、樓地面、屋面等, 建筑物自重可降低 20%40%。1.3保溫隔熱因現(xiàn)澆泡沫混凝土采用發(fā)泡劑發(fā)泡,澆筑成型后其中含有大量相互獨立、封閉的小孔, 小孔之間熱傳遞性能降低,進而阻礙了構件內外的熱量傳遞。通常,干密度等級為 300 1200kg/m3的泡沫混凝土導熱系數(shù)在 0.080.3W/(mK之間。在建筑節(jié)能保溫方面,泡沫 混凝土保溫層完全可以達到有機保溫材料的熱工性能。1.4隔音防火泡沫混凝土為無機多孔 A

7、級防火材料, 與有機保溫板材、 有機隔音材料相比, 具有更好 的隔音耐火性能。 泡沫混凝土可以替代有機材料應用于外墻保溫層、 隔音墻、 樓層保溫層和 屋面保溫層領域,在降低建筑自重,保溫隔熱的同時還能起到良好的隔音防火效果。 1.5施工過程簡化泡沫混凝土可作為找平層、找坡層、保溫層一次性直接澆筑,施工工藝簡化。泡沫混凝 土可泵性能好, 采用高壓軟管澆筑, 移動方便, 且澆筑過程中免去振搗工序, 操作相對簡化。 1.6造價低廉泡沫混凝土利用了大量工業(yè)廢渣、 廢物, 且質輕材料用量較少, 單位體積成本相對降低; 施工過程簡化也可節(jié)省大量人工費用。干密度等級為 3001200kg/m3的泡沫混凝土單

8、價在 100260元/ m3,與 C20普通混凝土單價 300元/ m3相比較可節(jié)省材料費 10%60%。現(xiàn)澆 泡沫混凝土應用于建筑物經濟效益顯著。2現(xiàn)澆泡沫混凝土主要施工工藝央視新臺址媒體公園地下停車庫工程為大型地下停車庫工程且車庫頂板覆土厚度普遍 超過 2m,現(xiàn)澆泡沫混凝土設計強度等級要求達到 CL7.5(樓地面 、CL5.0(屋面 。經市場 調研發(fā)現(xiàn)北京地區(qū)尚無強度達到 CL7.5,干密度等級滿足要求的泡沫混凝土現(xiàn)澆成功案例。 故施工階段通過市場調研, 實驗室試配確定:采用北京市商品混凝土攪拌站預拌商品水泥凈 漿運至施工現(xiàn)場,由上海市某專業(yè)生產廠家現(xiàn)場發(fā)泡、混拌、泵送、澆筑成型的施工工藝

9、。 2.1施工做法 在央視新臺址媒體公園地下停車庫工程中, 現(xiàn)澆泡沫混凝土主要作為樓地面墊層、 屋面 保溫找坡層設置。 室內樓地面做法中泡沫混凝土兼顧找坡和地面墊層雙重作用, 屋面做法中 泡沫混凝土兼顧找平、找坡和保溫作用。具體做法如圖 2、圖 3所示。2.2施工設備及施工工藝流程主要設備見表1:設備名稱 型號/規(guī)格數(shù)量 發(fā)泡泵送一體機LH-30YB 1臺 攪拌機/ 1臺 高壓膠管 C/E-32-1T32-1000 300米圖 3夾層屋面做法示意圖 施工工藝流程如圖 4所示:2.3施工工藝操作要點(1確定配合比根據(jù)設計要求的混凝土干密度、 抗壓強度確定水泥標號及每立方米泡沫混凝土水泥凈 漿用量

10、。確定起泡劑類型及每立方米泡沫混凝土起泡劑稀釋液用量; 本工程中所用發(fā)泡劑由上 海市某發(fā)泡劑生產廠家提供, 發(fā)泡劑性能要求應達到發(fā)泡倍數(shù)大于 20倍, 泌水量小于 80ml, 沉降距小于 10mm。料斗/ 1個 刮尺鋁合金 3個 蓄水桶3立方 1個 圖 4 現(xiàn)澆泡沫混凝土施工工藝流程 根據(jù)已確定的配合比分別制備水泥凈漿和起泡劑稀釋液, 發(fā)泡混拌后對泡沫混凝土干 密度、抗壓強度、孔隙率等指標進行檢測;對偏差進行校正,并最終確定施工所需的水泥凈 漿配合比、發(fā)泡劑稀釋液濃度和兩者的混合比例。 (2 施工面基層 處理 施工面基層必須清理干凈,無松動、空鼓、起砂、掉灰等現(xiàn)象。按設計坡度在基層上用 1:2

11、砂漿抹 50mm50mm灰餅,間隔 2m3m。用高壓水槍沖凈基層上殘留的細沙、泥土等,澆水濕潤基層,并確保無明顯積水。(3發(fā)泡,混拌,泵送攪拌站制備水泥凈漿,用混凝土運輸車運至施工現(xiàn)場。水泥凈漿制備后應在 3h 內用 完,超過 3h 的水泥凈漿不得使用。稀釋發(fā)泡劑,發(fā)泡后與水泥凈漿混合,攪拌均勻。泵送機通過高壓軟管泵送至施工區(qū)域。(4澆筑施工泡沫混凝土泵送至指定區(qū)域后, 按照從遠到近的順序澆筑; 大面積澆筑時, 采用分區(qū) 逐片分層澆筑方法,分層澆筑厚度不應大于 150mm,泵管口與澆筑面應呈平行狀態(tài),且 距離施工面垂直高度不應超過 500mm; 避免因落差過大或一次性澆筑過厚造成泡沫混凝土中

12、氣泡破裂。澆筑過程中, 泡沫混凝土隨澆隨刮, 用鋁合金刮尺按預設的坡度刮平; 避免大面積澆 筑完成后二次收面破壞泡沫結構; 澆筑厚度應用探針法測定, 用直徑 6mm 鋼筋下插至結構層, 然后拔出測定厚度。澆筑施工完成后,在施工區(qū)域周邊設置警戒線,并派專人看護。(5養(yǎng)護成型泡沫混凝土終凝后及時澆水保濕養(yǎng)護, 冬季時應用塑料布覆蓋; 養(yǎng)護時間不應少于 5d, 澆筑完 2d 內嚴禁上人行走或物料通行;避免擾動泡沫混凝土面層,破壞泡沫混凝土中氣泡 結構。圖 6現(xiàn)澆泡沫混凝土入模、收面中國建筑 2013 年技術交流會論文集 （6）切割伸縮縫 泡沫混凝土終凝后強度達到 1.2Mpa，用切割機切縫，間距 6

13、m6m，縫寬 3mm5mm，縫 深 1/32/3 泡沫混凝土面層厚度；待養(yǎng)護期結束，變形穩(wěn)定后用高分子密封膏封填。 3 應用中出現(xiàn)的問題及質量控制方案 現(xiàn)澆泡沫混凝土作為一種新型材料，因投入市場時間相對較短，行業(yè)標準欠缺，施工經 驗不足，難免出現(xiàn)一些質量問題。在央視新臺址媒體公園地下停車庫工程中，現(xiàn)澆泡沫混凝 土施工曾出現(xiàn)了混凝土開裂、空鼓，表面起皮、泛漿等問題。針對此類問題，施工過程中及 時組織召開了地面裂縫處理的專家診斷論證會， 對現(xiàn)澆泡沫混凝土施工中出現(xiàn)的質量問題進 行分析論證，并提出了相應的處理方案。 3.1 主要質量問題 （1）樓地面混凝土開裂、空鼓，主要出現(xiàn)在地下車庫地面結構柱周邊

14、。 （2）樓地面混凝土起皮、泛漿，主要出現(xiàn)在混凝土澆筑不連續(xù)部位。 3.2 原因分析 （1）北京地區(qū)沒有使用現(xiàn)澆泡沫混凝土做車庫樓地面墊層的先例。且本工程中對現(xiàn)澆 泡沫混凝土強度等級要求較高，容重標準要求較嚴。 （2）北京地區(qū)氣候干燥，尤其在秋冬季節(jié)空氣濕度偏低，泡沫混凝土失水過快，干縮 收縮導致混凝土開裂。 （3）本工程為大面積地坪，樓地面設計為多層地面做法 “上軟下硬”，中間層為干縮 較大的泡沫混凝土層。不同材料構造層之間收縮變形差異較大。 （4）泡沫混凝土地面在結構柱周邊水分散失嚴重，后期干燥收縮造成柱角裂縫明顯。 （5）現(xiàn)澆泡沫混凝土找坡層起坡厚度小于 40mm，泡沫破裂造成泡沫混凝土

15、找坡層邊緣 裂縫。 （6）泡沫混凝土養(yǎng)護過程中過早上人，外力擾動引起泡沫混凝土裂縫。 （7）泡沫混凝土在不連續(xù)澆筑或初次澆筑時，泡沫與水泥凈漿混合不均勻；新舊混凝 土施工縫處泡沫與凈漿比例失衡，硬化后造成泡沫混凝土起皮、泛漿。 3.3 處理方案 （1）設計階段，大面積地坪避免采用多層做法，適當增加泡沫混凝土設計厚度，最薄 處泡沫混凝土厚度應大于 40mm。 （2）對現(xiàn)澆泡沫混凝土發(fā)泡劑質量進行檢測，沉降距和泌水量需符合性能指標，泡沫 與水泥凈漿需混合均勻。 （3） 澆筑施工前， 嚴格控制基層清理質量， 清理完成后澆水濕潤， 且不得有明顯積水。 （4）施工過程中，采用從遠到近的施工順序，一次澆筑

16、、刮平、收面完成，嚴禁二次 倒運、二次翻動泡沫混凝土，避免造成泡沫破裂。 （5）泡沫混凝土終凝后，及時養(yǎng)護覆蓋；養(yǎng)護期內嚴禁上人擾動，混凝土強度達到 1.2Mpa 后方可進行下道工序施工。 （6）泡沫混凝土面層合理設置分格縫，避免不同材料間的干縮收縮差異拉裂面層。 （7）對于已經出現(xiàn)裂縫的地面采用具有一定塑性和耐久性的彈性環(huán)氧材料進行裂縫修 補；空鼓地面采用灌漿處理。 （8）對于已經出現(xiàn)混凝土起皮、泛漿部位采用局部剔除重新澆筑的方法處理。 4 國內外應用現(xiàn)狀 4.1 國外現(xiàn)澆泡沫混凝土應用現(xiàn)狀 泡沫混凝土在歐洲和日本等地又稱作輕質蜂窩混凝土。主要以預制保溫板材形式出現(xiàn)， 用作房屋建筑內外墻體及

17、屋面保溫材料。 近三十年，歐美及日韓等國家開始將泡沫混凝土應用于現(xiàn)澆結構投入工程建設。以二 十世紀八十年代日本成功將現(xiàn)澆泡沫混凝土用于巖土工程回填為發(fā)端， 到二十一世紀現(xiàn)澆泡 1001 中國建筑 2013 年技術交流會論文集 沫混凝土在屋面找坡、擋土墻澆筑、運動場跑道、管線回填、屋面保溫等領域的活躍應用， 不過三四十年的時間。 如今， 現(xiàn)澆泡沫混凝土在歐美及日韓等國家已經完全實現(xiàn)工業(yè)化和規(guī) 范化。 4.2 國內現(xiàn)澆泡沫混凝土應用現(xiàn)狀 二十世紀九十年代，歐洲泡沫混凝土現(xiàn)澆技術開始傳入我國南方沿海地區(qū)，用于現(xiàn)澆 屋面保溫層。2007 年，四川省出臺關于現(xiàn)澆泡沫混凝土保溫隔熱層的施工圖集，標志著現(xiàn)

18、澆泡沫混凝土在保溫隔熱領域開始趨向規(guī)范化。2009 年，我國第一部現(xiàn)澆泡沫混凝土行業(yè) 標準地面輻射供暖工程用發(fā)泡水泥絕熱層、水泥砂漿填充層技術規(guī)程出臺，將現(xiàn)澆泡沫 混凝土施工標準化推上進程。 目前，我國現(xiàn)澆泡沫混凝土建筑保溫層、地面墊層施工領域發(fā)展迅速。僅 2011 年，我 國泡沫混凝土年產量已達約 1000 萬 m3，其中 500 萬 m3 用于現(xiàn)澆領域，用于屋面保溫隔熱 層約占 450 萬 m3。 我國南方地區(qū)現(xiàn)澆泡沫混凝土施工技術已趨于成熟，四川、江蘇、安徽已相繼出臺泡 沫混凝土相關的構造圖集和技術規(guī)范。 而在我國北方地區(qū)， 泡沫混凝土應用尚處在初期階段， 相關標準、規(guī)范亟待完善。 由于

19、國內尚未制定與現(xiàn)澆泡沫混凝土技術相關的國家標準，不同地區(qū)應用技術、施工 水平參差不齊，嚴重限制了現(xiàn)澆泡沫混凝土技術在國內的推廣。2011 年，現(xiàn)澆泡沫混凝土 的應用只占到全部屋面施工的不足 10%，地暖絕熱層的不足 30%，地面墊層的不足 1%?，F(xiàn)澆 泡沫混凝土在屋面保溫、地暖絕熱層、地面墊層領域所占份額嚴重不足?，F(xiàn)澆泡沫混凝土行 業(yè)的標準化、規(guī)范化進程將是影響現(xiàn)澆泡沫混凝土領域發(fā)展的關鍵。 5 結束語 現(xiàn)澆泡沫混凝土以其利廢、質輕、保溫、隔熱、隔音、防火、低價、易施工等優(yōu)勢越 來越受到業(yè)界的普遍關注。本工程中，現(xiàn)澆高強輕質泡沫混凝土在樓地面墊層、屋面保溫找 坡層施工中的應用經驗， 以及質量問題的處理方法， 將有利于推動現(xiàn)澆泡沫混凝土施工技術 的完善及其標準化、規(guī)范化進程的發(fā)展。隨著相關標準、規(guī)范的不斷完善，現(xiàn)澆泡沫混凝土 作為