气膜钢筋混凝土结构工程聚氨酯泡沫喷涂施工技术

气膜钢筋混凝土结构工程聚氨酯泡沫喷涂施工技术1.前言近年来，随着我国经济的快速发展，节能环保工作压力不断加大，国家对建筑节能和施工环保工作提出了更高的要求。为了响应国家政策，公司引进了气膜钢筋混凝土结构建筑，并与上海交通大学、河北工程大学等高校合作实施国产化研究，通过消化、吸收和再创新，形成了气膜钢筋混凝土结构建筑设计、施工综合技术。该技术成果先后应用于中天合创能源责任有限公司葫芦素选煤厂和门克庆选煤厂等工程，并进一步总结和形成了《气膜钢筋混凝土结构工程聚氨酯泡沫喷涂施工技术》。2.技术特点2.1气膜钢筋混凝土结构气膜充气成型后，在气膜内表面喷涂聚氨酯材料，发泡形成具有一定强度的硬泡体，泡体与气膜共同形成具有一定强度的壳体，确保结构整体形态的稳定，并承受后期混凝土结构施工荷载。2.2喷涂的过程中，在聚氨酯硬泡体内埋入贴盘式钢筋标签，即可作为聚氨酯喷涂厚度的标签，也作为结构层钢筋绑扎的固定点。2.3聚氨酯结构层在添加了阻燃剂发泡成型后，具有保温、隔热的特点，可作为结构保温层，有效降低建筑结构能耗。2.4充分利用设备性能采用全面分层，上、中、下三个作业面同时施工的方法，有效利用设备和空间，加快施工进度，有利于快速形成稳定壳体结构。2.5聚氨酯喷涂在气膜内进行，能有效控制对大气环境的污染。3.适用范围本技术适用于各种类型的气膜钢筋混凝土结构工程聚氨酯泡沫结构施工。4.工艺原理聚氨酯硬质泡沫塑料简称聚氨酯硬泡，即PU。是化工原料多亚甲基多苯基异氰酸酯（A料）和聚醚组合料（B料）的混合，经化学反应形成硬质泡沫体。A、B料经发泡机加压、加温，经管道送到喷枪混合室内混合，用压缩空气喷涂于气膜内表面瞬间发泡形成的硬泡体。喷涂过程中埋入贴盘式钢筋标签，利用聚氨酯硬泡体的粘结力，将贴盘式钢筋标签与聚氨酯硬泡体固结成整体，施工完成后，用贴盘式钢筋标签固定钢筋骨架，绑扎结构层钢筋。5.施工操作流程及工艺要点5.1工艺流程膜体表面清理→界面剂喷涂→聚氨酯试喷→第一层喷涂→第二层喷涂→第三层喷涂→钢筋标签安装→第四层喷涂→质量验收5.2操作工艺5.2.1膜体表面清理（1）气膜充气成型后，气膜表面会附着一些灰尘和水蒸气，它会影响界面剂与气膜的粘结力，因此在界面剂喷涂前必须将其清理干净。清理时，用吊笼举升操作人员到气膜表面，用棉布或棉纱手工逐一进行擦拭。图5.2.1-1膜体表面清理（2）界面剂喷涂前用塑料布对地面、设备、材料表面的进行覆盖，以防止污染。5.2.2界面剂喷涂5.2.2.1工艺流程：配料——搅拌——喷涂5.2.2.2操作工艺（1）配料界面剂为水性丙烯酸乳液，它的主要作用是增加气膜与聚氨脂间的粘结度。界面剂原材料为乳白色液体，防止漏喷，在界面剂中加入适量彩色颜料，喷涂时便于区分已喷涂面与未喷涂面。配料在原料桶内进行，每桶重量大约为225kg，彩色颜料的掺量无特殊要求，只要能清晰的区分已喷涂面与未喷涂面即，一般每桶原料加3.5～5kg黑色颜料。一次配料不少于3桶，便于及时供料。图5.2.2-1界面剂材料试配（2）搅拌使用前必须将混合料搅拌均匀。在喷涂过程中每隔10分钟再次搅拌，因为静止时间长时界面剂会发生沉淀，稠度不均匀。图5.2.2-2界面剂拌合（3）喷涂作业喷涂采用气动高压喷涂机，操作平台距离气膜1～1.5m。喷嘴距离气膜0.5～0.8m，喷射路线呈“S”形运动，喷枪上下挥动喷射幅度为1.0～1.5m高，一次运动宽度约为0.3m，移动速度0.16m/s，后一圈压前一圈的1/3，竖向喷涂界面搭接不少于20～30cm。利用叉车喷涂时，2人可在操作平台同时喷涂，操作平台沿球仓内壁竖向移动；利用吊车喷涂时，操作平台内1人喷涂、1人指挥吊车，操作平台沿球仓内壁水平移动。图5.2.2-3界面剂喷涂作业走向示意图5.2.2-4仓内基层界面剂喷涂作业5.2.3聚氨酯试喷5.2.3.1设备调试安装好聚氨酯喷送设备后，布设温控管、温控系统传感线，调整聚氨酯配合比（A：B=1：1），检查喷枪和软管是否有泄漏或阻塞，确保喷送系统运转正常。5.2.3.2初步试喷初步试喷在地面上进行，主要是检查配比及泡沫体的质量，试喷面积约4m2。调整风压力在0.6～0.8MPa，枪头朝向地面，距离地面0.8m，进行试喷，2～3秒后泡沫体逐渐成形，3～5分钟后观察喷涂物的结构，表面应呈橘黄色，结构致密。若喷涂物太稀或太软，则是配比不合理，进行调整，直至符合要求为止。5.2.3.3正式试喷正式试喷在气膜表面进行，主要是检查聚氨酯在气膜上的成型质量及与气膜的粘结力。在界面剂表面喷涂6mm厚泡沫纸2～3㎡，半小时后观察成型质量，并测试界面剂与聚氨酯泡沫的粘结力。观察聚氨酯表面，表面应平整，纹理均匀，手摸有粗糙感，这种形态便于各层泡沫之间更好的粘结。采用局部分割的方法测试聚氨酯与界面剂的粘结力，选用直径50mm的开孔器，人工用手旋转进泡沫体，形成直径50mm的圆型独立泡沫单元，将瞬间胶涂抹在测试板板面，测试板紧贴在泡沫单元上，用手压紧5分钟后，将拉力计挂在测试板拉环上进行拉力检测，拉力值应不低于0.20kg/cm2。图5.2.3-1测试板效果图5.2.4第一层聚氨酯喷涂5.2.4.1喷涂工艺本层聚氨酯为聚氨酯本色，呈米黄色，厚度约为6mm，在仓内分三个作业段平行施工，最下段15m用叉车喷涂，35m以上部分由160吨吊车喷涂，中间段用70吨吊车喷涂。喷涂时以操作人员胸部为中心，喷枪在上下1m左右范围内移动，枪口距离气膜内表面1.0～1.5m，喷涂路线呈“S”形运动，喷枪上下挥动喷射幅度为2.0～2.5m高，一次运动宽度约为0.2～0.3m，运动速度要均匀，后一圈压前一圈的1/2，喷射竖向第二行时，行与行间须搭接200～300mm，喷枪运动顺序如下图：图5.2.4-1聚氨酯喷涂作业走向示意图5.2.4-2第一遍聚氨酯喷涂作业5.2.4.2回弹料清理，聚氨酯分层厚度、粘结力检查第一遍全部喷涂完成后，在操作平台内，人工用扫帚清扫泡沫表面的回弹料颗粒。清理完成，现场抽查泡沫喷涂厚度，用深度探针（针尖为钝铁）检查涂层厚度，测点至少90%满足最小平面厚度要求。粘结力检查不少于15个点，检查方法与试喷时粘结力测试方法一致，检测值不小于0.2kg/cm3。图5.2.4-3聚氨酯面层清扫作业5.2.5第二层聚氨酯喷涂第一层聚氨酯表面的回弹料清扫干净，粘结力抽检合格，即可开始本层喷涂，本层喷涂厚度6mm，为便于区分喷涂界面，可在聚氨酯喷送设备内加入黑色颜料，喷涂完成部位呈暗灰色或者按照自下而上逐层顺序喷涂（可透光区分）。喷涂操作方法同上，本层可不再检查粘结力。5.2.6第三层聚氨酯（8mm厚）第二层表面的回弹料清扫干净，开始本层喷涂，喷涂方法同上，不同之处在于，在聚氨酯喷送设备内加入蓝色颜料，喷涂完成部位呈淡灰色。5.2.7钢筋标签安装第三层泡沫表面的粉末清理完毕，在整个仓体内表面埋入贴盘式钢筋标签，钢筋标签在整个膜体内表面均匀分布，竖向间距750mm，水平间距600mm，最底层标签距离环墙顶面300mm，标签安装时，必须保持水平向每道标签的高度一致。为便于控制水平度，安装前可在穹顶中心点固定直径1.5mm的铁丝，以最底层标签为基准，沿聚氨酯内表面向上用钢尺每量取750mm，做点标记，铁丝拉紧至标记点，以拉至标记点的长度在聚氨酯表面找水平线，以此线为基准，在线上每600m插入标签，贴盘贴紧聚氨酯表面，均匀、水平的分布在聚氨酯表面，为架力钢筋绑扎质量控制创造了条件。图5.2.7-1水平度控制示意图5.2.7-2钢筋标签5.2.8第四层聚氨酯表面的喷涂（厚度约为20mm），按照聚氨酯本色进行喷涂，喷涂方法基本同上,只是由于喷涂厚度较厚，喷枪的移动速度较慢。图5.2.8-1钢筋标签预埋第四层喷涂完成后将表面的粉末清除干净，检查表面外观质量、总厚度、钢筋标签的锚固力。5.2.8.1检查表面平整度，大面应平整，细部观察应粗糙，以便于与混凝土构造层之间能更好的粘结。5.2.8.2随机用钝尖探针检查聚氨酯总厚度，厚度偏差为－5mm、+10，检查数量为每100m2一个点。5.2.8.3钢筋标签锚固力标签拉拔力采用随机抽查的方式，对泡沫的整体厚度及钢筋标签的拉拔力进行验收。用标签的外漏部分铁丝捆绑拉力计的挂钩，人工拉拔检测钢筋标签拉拔力，拉拔力测试值不得低于35kg，抽检数量不得少于30个，合格点率不少于90%；标签间距允许偏差±20mm。5.3劳动组织劳动组织见表5-1。表5.3-1劳动组织表序号工种名称单位数量作业内容1喷射手名4界面剂、聚氨酯喷涂2辅助人员名6管道看护、钢筋标签安装、表面清扫3司机名2吊车驾驶4配料及控制名2聚氨酯配比机看护、聚氨酯配料5材料倒运名4聚氨酯A、B料倒运，安装给料泵6.材料与设备6.1材料准备表6.1-1施工材料一览表序号材料名称样式或主要成分单位数量用途1聚氨酯组分A多亚甲基多苯基异氰酸酯T12.03A、B料配合使用形成泡沫体2聚氨酯组分B聚醚组合料T12.033界面剂水基丙烯酸涂料T1.6气膜表面喷涂4钢筋标签贴盘式根16100钢筋架立、固定5颜料黑色L22.68聚氨酯喷涂层区分6.2设备、工器具准备表6.2-1设备、工器具材料一览表序号机具名称规格型号单位数量用途1汽车吊160t台1穹顶部分喷涂2汽车吊70t台1中间段喷涂3伸缩臂叉车XT680-170台2底部喷涂4空气压缩机75kw台2压缩空气喷涂5风机台4维持仓内压力6气动高压喷涂机（美国GacoWestern生产）（GRACO）XTREMEX70台4界面剂喷涂7聚氨酯喷送设备（sprayworks生产的）GH-402000泡沫剂台1原材料加温、喷涂8气动油桶泵手提式台4泡沫原材料输送9红外线温湿测试仪个1仓内温湿度监测10笤帚小笤帚把6清扫聚氨酯表面的粉末11软管φ50M240泡沫混合料12对讲机万华台4吊车信号联络6.3安全防护用品表6.3-1安全防护用品一览表序号名称单位数量使用人1医用防护服套14套喷射手及吊车信号联络人员2护目镜副50全体作业人员3安全带条10喷射手及清扫人员4一次性口罩个100全体作业人员5钢头鞋双18全体作业人员6.4试验仪器表6.4-1试验仪器一览表序号仪器名称型号规格单位数量备注1温湿度测试仪台12弹簧秤60kg把1拉结强度检测3量筒3.78L台1界面剂配料4钢卷尺5m把1厚度检测7.质量控制7.1质量控制标准7.1.1《建筑设计防火规范》（GB50016）7.1.2《气膜钢筋混凝土结构施工与验收规范》（NB/T51080）7.1.3《喷涂聚氨酯硬泡体保温材料》（JCT9986）7.1.4《建筑材料及制品燃烧性能分级》（GB86242）7.1.5《硬泡聚氨酯保温防水工程技术规范》（GB50404）7.1.6《塑料用氧指数法测定燃烧行为第2部分》（GBT2406.2）7.2质量控制措施7.2.1喷涂期间，仓内作业面的湿度不得超过50%（地面满铺塑料布，防止地气返潮），温度不得低于15℃；界面剂原材料存放地，温度不得低于7.2℃，否则应采取保温措施。为便于温度控制，聚氨酯材料距离聚氨酯喷送机的距离不宜远于15m，高温天气应搭设保温棚，放在遮阳棚内，雨雪天气严禁施工。7.2.2聚氨酯喷涂应分段分层交圈进行，首层厚度不宜超过10mm，其它层的厚度不宜超过15mm。相邻两层的接缝应错开，错开宽度不得小于500mm。7.2.3在前两层喷涂时，根据透光度观感检查喷涂面范围及厚度，不易过厚，到第三遍喷涂时，加入颜料，用颜色区分开，以防漏喷，但颜料不得影响聚氨酯的性能。7.2.4每层聚氨酯厚度应均匀，喷涂时应尽量保持喷枪均匀挥动，喷枪挥动幅度保持一致，吊车旋转匀速进行。每层聚氨酯喷涂完成后，都要将表面的回弹料清除干净。7.2.5喷涂过程中，钢筋标签不能随意拆除。最底端钢筋标签距离地面不大于300mm，标签安装位置允许偏差±20mm。7.2.6界面剂喷涂后应进行检查，表面手摸上去应粘手，尽量减少凹凸不平，表面不应有水滴及油污。喷涂时添加颜料以增强其可见性，方便技术员更好地查看界面剂的喷涂效果。聚氨酯每层表观大面应平整，细部纹理明显，手摸粗糙，每分层喷涂完成，必须将回弹料清扫干净，以增加各层之间的粘结力，若施工过程中各层基面出现结露潮湿现象，应停止作业，待处理完成后方可继续施工。若在喷涂过程中出现聚氨酯起泡（直径大于2cm的分层泡），则应及时调整管道温度或催化剂（A33）的添加量以加快催化速度使之其快于表干速度。7.3质量控制关健点表7.3-1质量控制点控制环节控制要点责任人控制方法喷涂遍数总计四遍施工员、技术员第1、2遍根据透光度，第3、4变加入颜料区分涂层涂层厚度分层厚度，总厚度测量员、质检员喷枪头与受喷面的距离，喷枪挥动速度。钝尖探针检查涂层厚度。钢筋标签拉拔力技术员贴盘埋深，标签定位间距，聚氨酯分层表观质量、分层清理。弹簧秤检测拉拔力。粘结强度界面剂与聚氨酯，聚氨酯分层之间质检员、技术员气膜表面清洁度，界面剂表观质量，聚氨酯喷涂分层清洁度，细部表面粗糙程度。8.安全措施8.1在仓内作业的人员必须正确佩戴安全保等防护用品，严谨酒后上岗，