发泡水泥绝热层材料在地板采暖工程中的应用

1地板辐射采暖绝热层的改进（中国石油集团工程设计有限责任公司华北分公司）摘 要 ：介绍发泡水泥代替聚苯板作为低温热水地板辐射采暖绝热层。关键词 : 热负荷计算 发泡水泥绝热层 低温热水地板辐射采暖（以下简称地暖） 发泡剂 1、引言我国地暖的兴起时间虽然不长，但发展很快，由不认识到认识，由不规范到规范。不论材质或是施工质量,都有了质的飞跃，特别是新的、好的工程材料和先进的施工技术，经过几年的发展,由低级到高级，由粗放到精细，正发生着极大的变化。现根据所参观的东湖湾名苑项目为例加以说明。东湖湾名苑一期地板采暖绝热层采用聚苯板，聚苯板与结构层结合处存在空洞性，填充层地面存在裂缝，找平层、钢丝网、铝箔层施工繁琐且存在安全隐患。因此，现将设计中地板采暖绝热层采用发泡水泥。做简要概述，供大家共同探讨。2、参观的项目介绍东湖湾名苑住宅小区位于北京市朝阳区望京，由北京市东湖房地产有限公司开发，建筑面积约 56 万平米。二、三期地暖绝热层采用发泡水泥，建筑面积约为 40 万平米，使用效果良好。3、发泡水泥及发泡水泥原理3.1 发泡水泥发泡水泥，是通过发泡机的发泡系统将发泡剂用机械方式充分发泡，并将泡沫与水泥浆均匀混合，然后经过发泡机的泵送系统进行现浇施工，经自然养护所形成的一种含有大量封闭气孔的新型轻质保温材料。它属于气泡状绝热材料，突出特点是在混凝土内部形成封闭的泡沫孔，使混凝土轻质化和保温隔热化。3.2 发泡水泥原理发泡剂加水稀释在外力作用下产生表面张力很强的微泡泡体，在一定压力下打入水泥浆体或与水泥浆体搅拌后，将水泥浆体充斥成以发泡泡体为空腔形状的水泥浆空腔体，经过一定的时间，发泡剂泡体外的水泥浆凝固后，就形成了以发泡剂泡体为空腔形状的水泥空腔体，该水泥空腔体就称为发泡水泥。发泡水泥随着养护时间的增长，水泥空腔体强度逐渐增加，发泡水泥的整体性亦随之增加。4、发泡水泥的组成4.1 水泥发泡水泥绝热层宜采用硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、复合硅酸盐水泥，并应符合现行国家标准通用硅酸盐水泥GB175 的规定，其抗压强等级不应低于 32.5。4.2 发泡剂及其主要技术指标植物性发泡剂是以天然高分子材料为原料，经一系列复杂的化学反应生成。这种发泡剂为淡黄色透明液体，溶于水，对硬水不敏感，无毒、无味，具有优异的发泡能力，泡沫丰富，流动性好的优点。发泡剂应具有出厂合格证，其环保指标应符合国家现行有关标准的规定。主要技术指标如下：发泡能力、加水量、发泡高度、发泡倍数、消泡时间、泡沫韧度、泡径、泡沫均匀度、pH值、硬水适应性、挥发性、燃爆性、毒味性等。4.3 水2发泡水泥绝热层施工用水水质要求，应符合国家现行标准混凝土用水标准JGJ63的规定。4.4 发泡机组适合于发泡水泥输送的泵有两种选择即活塞式泵和挤压式泵，随着科技的不断发展，输送浆体泵的品种会越来越多，每一种泵都有不同的特性，选择哪种泵要考虑现场的施工条件和经济效益。5、发泡水泥的特点发泡水泥是一种优质混凝土保温隔热材料，可用于屋面保温、地暖及地面垫层等用途。发泡水泥保温隔热材料有以下特点。 （ 1）直接在建筑屋面上施工，工序简单，造价低。可根据屋面尺寸厚度的大小随意制作出各种形状的板块，节约时间，减少工序，效率提高两倍以上，比在屋面直接干铺加气混凝土块降低造价近 30%. （ 2）节能指标优于民用建筑节能指标的要求。发泡水泥制品的特性具有质量轻，其密度 320700 公斤/立方米。 良好的隔热性能，其导热系数0.12W/(M.K) ，热阻约为普通混凝土的 10-20 倍。；良/好的抗压性能，抗压强度大于 0.2 兆帕。 发泡水泥保温层的优点地面采暖所用的保温层，在前几年大多数是聚苯乙烯泡沫塑料，至今仍有一定的应用，但正逐年减少，大部分已经被发泡水泥所取代。现在国外发达国家的地暖保温层大都采用发泡水泥，在我国发泡水泥地暖保温层的应用率也已经达到 50以上。根据发展势头，它将取代聚苯乙烯泡沫塑料。和聚苯乙烯泡沫塑料相比，它有以下优点： 1.耐热度高。聚苯乙烯泡沫塑料的制命弱点是耐热温度低，在 74就开始分解，当温度继续升高时它就会热熔萎缩。而地暖热水管道温度不是恒定的，有时会超过 74，这就会造成聚苯乙烯泡沫塑料热分解而使保温失效。而发泡水泥由于是水泥无机材料，耐热可达500以上，不存在热分解，因而使用寿命更长，不会造成保温失效。 2.绿色环保，无毒无害。发泡水泥不含任何有毒成份，发泡剂及各种外加剂均没有挥发性有害物质，有利于室内环境。而聚苯乙烯泡沫塑料却会因热分解释放出有毒气体。因此使用发泡水泥比使用聚苯乙烯泡沫塑料更具有环保性。 3.承载能力强。聚苯乙烯泡沫塑料的抗压强度是 0.020.03 兆帕，而 200300 公斤/ 立方米发泡水泥抗压强度为 0.60.8 兆帕，抗压性更好。 4.使用成本低。聚苯乙烯泡沫塑料目前的价格约为 150170 元/立方米，而 200300公斤/ 立方米发泡水泥的总成本却只有 100 元左右，造价比聚苯乙烯泡沫塑料低30 40，具有明显的成本优势。 5.工艺简单，施工速度快。发泡水泥浇注摊平即可，不需要一张张铺设，其施工速度比聚苯乙烯泡沫塑料板快 1/3. 6.没有接缝，减少了接缝所造成的热损失。而聚苯乙烯泡沫塑料板因为是一张张铺设，有很多接缝，容易形成冷桥或热桥。 5.1 保温性：导热系数为 0.05-0.15W/(M.K)，热阻约为普通混凝土的 10-20 倍。5.2 轻质性：干体积密度为 350-450kg/m3，可减轻建筑物整体荷载。 5.3 整体性：可现场浇注施工，发泡水泥与地面结构层及采暖层在材料上都是混凝土产品，与主体工程结合紧密，不需留界隔缝和透气管，并克服了苯板绝热层的空鼓现象；而苯板材料在长期使用后（如加温后）易变形，影响结构的整体性。35.4 对外力具有软垫性抗震性优越：发泡水泥的多孔性使其具有低的弹性模量，从而使其对冲击载荷具有良好的吸收和分散作用。5.5 隔音性：因为苯板密度太低，面层上有人踩踏会产生空洞的声音，发泡水泥因由多孔的无数独立的气泡形成，吸音能力为 0.09%0.19%，是普通混凝土的 5 倍，具备有效隔音的功能。 5.6 抗压性：发泡水泥具有良好的抗压强度：密度 350kg/m3 时七天抗压强度为 6kg/cm2,具有支撑地暖管材和地面的承重作用，因其具有一定的强度，不宜变形，可以避免使用苯板形成的地面龟裂等，使室内地面平整、光洁。5.7 耐水性：现浇发泡水泥吸水性较小，相对独立的封闭气泡及良好的整体性，使其具有一定的防水性能。 5.8 耐久性：与主体工程寿命相同。 5.9 施工方便、工效高：发泡水泥是由机械高压输送的流动性液体，发泡水泥浆体分散性、流动性非常好，便于施工浇灌，施工节约人力、物力，凝固后表面光洁平整，施工速度快：每台班每天施工 30004000 平方米，节约施工工期；而苯板铺设工艺繁琐，固定管路的U 型钉易脱出，需要反射膜和钢丝网。5.10 生产加工性：发泡水泥不但能直接现浇成绝热层地面，并可进行锯、刨、钉、钻孔其它施工，而且还能在加工厂内生产成各种各样的制品。 5.11 绿色环保性：发泡水泥所需原料为水泥和发泡剂，发泡剂为中性，不含苯、甲醛等有害物质，避免了环境污染和消防隐患。符合地面辐射供暖技术规程GJ142-2004 中对地面采暖绝热材料的要求是：“绝热材料应采用导热系数小，难燃或不燃，具有足够承载能力的材料，且不宜含有殖菌源，不得有散发异味及可能危害健康的挥发物”。该材料不仅具有抗压强度高、导热系数低、化学性能稳定、环保、不变形等优点，而且找平层与保温层于一体，施工快，成本低，是地暖隔热层的最佳选择之一。 5.12 经济性：综合造价低。6 绝热层的设计注意事项6.1 直接与土壤接触或有潮湿气体侵入的地面必须设计绝热层，且绝热层下部应设置防潮层。直接与室外空气相邻的楼板必须设绝热层。6.2 采用发泡水泥绝热层时，应依据 JGJ142-2004地面辐射供暖技术规程3.2.5“若采用其它隔热材料时，可根据热阻相当的原则确定厚度”进行设计。6.3 在与土壤或不采暖房间相邻的地板上的绝热层厚度应不小于 60mm。直接与室外空气相邻的楼板绝热层厚度应不小于 60mm。各楼层间楼板上部的绝热层厚度应不小于40mm。如果工程允许也可增减绝热层厚度。工程断面详图见附图 1。6.4 对于潮湿房间如卫生间、洗衣间、浴室和游泳馆等有防水要求的均应在绝热层下部设防潮层和在填充层上部设防水层。6.5 在未设计采用发泡水泥绝热层的地板采暖工程改用发泡水泥绝热层受层高限制时，可根据 JGJ142- 2004地面辐射供暖技术规程条文说明 中 3.2.6，填充层厚度宜取50mm。当工程允许时也可适当降低。附图 1 46、施工工艺流程及施工方法6.1、 泡沫水泥隔热层施工 由于泡沫水泥在现场施工时具有很高的流动性，首先要在地暖铺设区域和非铺设区域之间设置分隔埂。 楼板地面清理。地面应无杂物、无灰尘。 现场制作泡沫水泥并通过输送管道传送至既定位置 。 用拖板将泡沫水泥隔热层按设计厚度拖平。 泡沫水泥隔热层凝固 2-3 天。6.2、 铺设加热管 按图纸设计要求进行放线并配管，同一环路的加热管应保持水平。 采用 U 型卡带或 U 型卡钉将加热管固定在泡沫水泥隔热层上。 加热管的弯曲半径不应小于管材外径的 8 倍 加热管的固定点间距，直管段不应大于 700mm ，弯曲管段不应大于 350mm 。 填充层内的加热管不应有接头。 加热管穿出地板处应设柔性套管保护。 56.3 、安装集分水器 集分水器固定于墙体或专用箱体内。 集水器中心距地面应不小于 300mm。为防止地面局部温度过高，加热管末端空出地面部分应设柔性套管保护。6.4、 中间验收 检查集分水器安装是否规范。 加热管的安装属隐蔽工程，检查加热管安装是否符合设计要求，固定点是否牢固，热管管有无接头。 压力实验。试验压力为工作压力的 1.5 倍，并不小于 0.6Mpa。检查加热管及集分水器连接处是否渗漏。 6.5、 水泥砂浆填充层施工 加热管铺设完毕并验收后，应立即进行填充层的施工。 填充层施工前，沿墙设置 10-20mm 厚度，40mm 高度的聚苯板作用伸缩缝。 填充层采用 1:3 水泥砂浆。水泥标号 32.5，砂子采用粗河砂。 水泥砂浆现场搅拌后，用传送泵传送到既定位置。 水泥砂浆泵送到既定位置后，用拖板将水泥砂浆拖平。 6水泥砂浆拖平后，用刮杆及抹刀将水泥砂浆二次找平并压实。 水泥砂浆初凝后，进行第三次压抹。6.6 、竣工验收 竣工验收由建设单位组织施工、设计、监理及有关部门联合进行。 竣工验收应具备施工图纸和设计变更文件、主要材料检测报告、出厂合格证和隐蔽工程记录、中间验收记录、工程质量评定等材料。 水压试验 a. 水压试验前检查各连接处是否连接完整，系统有无破坏并对试压管道和构件采取有效的固定和保护措施。 b. 通过集分水器缓慢注水，并将管道出空气排出。充满水后，进行水密性检查。 c. 试验压力应在系统顶点工作压力加 0.2Mpa，且系统顶点压力水小于 0.4Mpa。 d. 采用水压泵缓慢升压，升压时间水不小于 15 分钟。 e. 系统在试验压力下 1 小时压力降不大于 0.05Mpa，然后降至工作压力的 1.15 倍，稳压 2 小时压力降不大于 0.03Mpa，各连接处不渗不漏。 f. 稳压 1 小时后，补充压力至规定试验压力值，15 分钟内压力不大于 0.05Mpa 为合格。7、结束语发泡水泥绝热层是一种具备质量轻、强度高、保