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玻化微珠保温砂浆屋面保温技术研究
时间:2019-07-10 16:21:22来源:未知

  导读:介绍了一种与隔热涂料配套使用的双组分保温腻子及其所用原材料、基本配方和制备工艺。试验结果表明:该保温腻子耐水性能优良,耐碱性能佳,施工性能好,保温隔热效果优异。除此之外,该保温腻子所形成的柔性涂层还可有效遮蔽基层细小裂纹,与隔热涂料配套使用。

  1、引言

  屋顶作为建筑物最顶部的围护结构所造成的室内外温差传热耗热量大于任何一面外墙或地面的耗热量。我国的城市建筑多采用多层或高层结构,屋面相对面积较小,能耗约占建筑总能耗的8%~10%[1]。屋面作为建筑围护结构的主要组成部分,是节能的重点部位。目前屋面节能有3 种形式:构造式保温隔热屋面(根据保温层和防水层在屋面构造中的位置划分)、建筑形式保温隔热屋面(通风屋顶)、生态覆盖式保温隔热屋面(种植屋面和蓄水屋面)[2]。由于建筑形式保温隔热屋面与生态覆盖式保温隔热屋面对材料、设计及施工的要求较高,所以构造式保温隔热屋面的应用较为普遍,对屋面节能的贡献较大。

  构造式保温隔热屋面是在屋顶构造中增加保温材料层,通过低传热系数和大热惰性的材料来阻挡外部热量进入和内部能量流失。目前用于屋面保温层的保温材料中无机材料有憎水膨胀博天堂ag旗舰厅板、蒸压加气混凝土块、泡沫玻璃板等;有机材料有聚苯乙烯泡沫塑料板、聚氨酯泡沫塑料等。无机保温材料的导热系数一般比有机保温材料的大,在屋面节能应用中保温效果稍逊于有机材料,但常用的有机屋面保温材料大多数是易燃、可燃的,当动火作业且保护不当或因外部火焰易被引燃,一旦材料引燃后,火焰会沿屋面表面迅速蔓延,甚至延伸至建筑物内部。这些材料(如硬质聚氨酯泡沫塑料)的燃烧速度较快,并释放出高温和有毒气体,危险性较大[3-4]。所以,寻找一种既能满足屋面节能要求,又能确保防火安全的屋面保温材料有重大意义。

  玻化微珠保温砂浆作为一种干混型无机保温隔热材料,具有A 级防火、抗老化、强度高、粘结性好等特点,而且机械化施工工艺简单,施工进度快。目前,玻化微珠保温砂浆作为外墙保温材料的研究和实际工程应用已相对成熟,而用玻化微珠保温砂浆作为屋面保温层还处于探索阶段,鉴于该保温砂浆的优越性能,对其在屋面构造中的应用进行研究具有理论和现实意义。

  2、玻化微珠保温砂浆的性能

  2.1 玻化微珠保温砂浆组成材料

  玻化微珠保温砂浆是由玻化微珠、胶凝材料、纤维以及外加剂经充分搅拌制成的单组份干粉保温砂浆[5]。作为玻化微珠保温砂浆的轻质骨料,玻化微珠颗粒是由加工后的松脂岩矿砂在电加热方式下经特殊的膨化煅烧方法加工而成,它的理化性能非常稳定,具有质轻、隔热防火、耐高低温、抗老化等优良特性。除水泥外,玻化微珠保温砂浆采用的另一种胶凝材料粉煤灰,能够提高保温砂浆的稳定性、增加材料密实度、降低吸水率。同时,可再分散乳胶粉在砂浆中干燥后形成不溶于水的连续膜,将颗粒粘结在一起,也可提高砂浆的整体防水功能。在保温砂浆中掺入本课题组研制的外加剂可改善砂浆的施工和易性、流变性和耐久性,调节凝结时间及硬化性能等。纤维的掺入,可以改善水泥基材的抗裂性能,减少和消除砂浆的裂缝,提高砂浆的抗渗和抗冻融性能。

  2.2 玻化微珠保温砂浆的性能

  本课题组研制的玻化微珠保温砂浆的性能指标见表1。

  2.3 保温砂浆改性

  屋面保温层不同于墙体保温层,对保温材料的吸水率要求严格,宜选用吸水率低的材料,以免屋面湿作业时因保温层大量吸水而降低保温效果。由于玻化微珠吸水率较大,一般为20%~50%,所以屋面保温层采用玻化微珠保温砂浆时,应对玻化微珠本身的憎水性和砂浆自身的防水性进行改性。玻化微珠改性:通过对玻化微珠进行表面憎水改性处理,可以使玻化微珠的吸水率降低至5.2%,对改善保温砂浆的憎水性有一定效果,但不明显[6]。因此,需要对砂浆自身的防水性进行改进。玻化微珠保温砂浆防水性改进:在玻化微珠保温砂浆中掺入有机硅改性防水剂,使砂浆的体积吸水量降低至0.4 g/cm3(吸水率为1.33%)以下[7],能够满足屋面保温层对保温材料吸水率小于6%[8]的要求。

玻化微珠保温砂浆

  3、玻化微珠保温砂浆屋面做法及热工性能

  3.1屋面做法

  用玻化微珠保温砂浆替代传统保温材料作为屋面保温层的做法见图1。

  3.2热工性能对比

  以具体屋面保温构造为例,计算在满足GB 50176—93《民用建筑热工设计规范》和JGJ 26—2010《严寒和寒冷地区居住建筑节能设计标准》的屋面传热系数要求时不同保温材料的厚度。屋面构造材料的热工参数见表2。

  以太原地区4~8 层民用居住建筑为例,按照GB 50176—93 和JGJ 26—2010 的要求,屋面传热系数必须满足:K=1/R0=1/(0.386+h6/λ6)≤0.45 W/(m2·K)。以玻化微珠保温砂浆[λ6=0.06 W/(m·K)]做屋面保温层时,厚度h6≥0.111 m;用憎水膨胀博天堂ag旗舰厅板[λ6=0.087 W/(m·K)] 做屋面保温层时,厚度h6≥0.164 m。

  由以上可知,要满足太原地区4~8 层居住建筑屋面传热系数K≤0.45 W/(m2·K),同一屋面构造形式用玻化微珠保温砂浆作保温层比憎水性膨胀博天堂ag旗舰厅的最小厚度要小53 mm,屋面保温层用111 mm 厚玻化微珠保温砂浆就能满足屋面节能设计标准和防火安全的要求。

  4、工程应用

  玻化微珠保温砂浆不仅可以用在新建建筑的屋面保温层,也可应用于既有建筑的抗震加固与节能改造一体化。在对太原财贸职业技术学院2 号公寓楼的预制屋面板进行新增细石混凝土叠合层的抗震加固处理时,采用75 mm 厚玻化微珠保温砂浆按2%找坡代替传统做法中25~40 mm 厚水泥砂浆层,经过屋面与墙体的抗震加固与节能改造(见图2),该公寓楼送暖时间比未采用保温材料的住宅约少2 个月(目前太原地区采暖期为5 个月),节能达30%以上[9]。而且,该建筑物夏季室内温度比普通建筑低2~3 ℃,冬季室内气温比普通建筑高4 ℃以上。

  5、结语

  玻化微珠保温砂浆具有A 级防火、导热系数低、抗压强度高,经过防水处理能满足屋面保温层防水要求等特点,用其作为屋面保温层时,可依据不同的屋面构造做法由工程设计根据所在地区的节能设计中热工参数限值酌定保温层厚度,以满足国家建筑节能设计标准的要求。