CL保溫體系中混凝土的研究及應(yīng)用

胡帥，李新國，王宏偉

（臨沂天元混凝土工程有限公司，山東 臨沂 276000）

CL保溫體系中混凝土的研究及應(yīng)用

胡帥，李新國，王宏偉

（臨沂天元混凝土工程有限公司，山東 臨沂 276000）

首先對 CL 保溫體系存在的問題進(jìn)行研究分析，然后采用合適的原材料，通過配合比試驗選擇最優(yōu)配合比，制定 CL保溫體系混凝土施工工藝，解決 CL 保溫體系存在的問題。

CL 保溫體系；自密實混凝土；施工工藝

0 概況

2013年 2 月我市住建委下發(fā)了關(guān)于加快全市建筑墻體保溫與結(jié)構(gòu)一體化技術(shù)推廣應(yīng)用工作的通知，并出臺推廣應(yīng)用建筑墻體保溫與結(jié)構(gòu)一體化技術(shù)新政策。CL 保溫體系必將是外墻保溫工程發(fā)展的趨勢。

CL 保溫體系是由鋼絲網(wǎng)片加保溫材料向四個方向立體交叉的桁架，將兩側(cè)鋼筋網(wǎng)片焊接成網(wǎng)架板，兩面澆筑混凝土形成的復(fù)合鋼筋混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)體系。簡單的說，就是將CL 網(wǎng)架板與混凝土剪力墻結(jié)合在一起，形成的一種復(fù)合剪力墻結(jié)構(gòu)。

圖 1 CL 保溫體系構(gòu)造圖

在此結(jié)構(gòu)中，需要澆筑混凝土的部位為混凝土剪力墻及CL 網(wǎng)架板外側(cè)（CL 聚苯板與鋼絲網(wǎng)間的空白部位）。當(dāng) CL網(wǎng)架板構(gòu)件固定在剪力墻上后，此結(jié)構(gòu)中混凝土的澆筑容易出現(xiàn)三個問題：

（1）在 CL 保溫體系中，剪力墻外側(cè)混凝土的有效截面厚度較小，通常只有 50mm 且中間穿插著斜向腹絲，在澆筑混凝土?xí)r無法機(jī)械振搗。

（2）對于內(nèi)側(cè)的剪力墻結(jié)構(gòu)，在澆筑混凝土?xí)r，同樣不宜使用機(jī)械振搗，因為在振搗時對綁在鋼筋上的 CL 網(wǎng)架板構(gòu)件會造成擠壓、偏移、墊塊脫落等現(xiàn)象。

（3）由于墻體較高，混凝土應(yīng)兩面同時澆筑，以防在不對稱澆筑后，由于壓力的作用使 CL 網(wǎng)架板構(gòu)件變形。

因此為適應(yīng)這種新的施工工藝研發(fā)自密實免振搗混凝土以適應(yīng)現(xiàn)在出現(xiàn)的新的工程設(shè)計要求。

1 材料選用

針對以上幾個難點，我公司技術(shù)人員與施工技術(shù)負(fù)責(zé)人共同探討，制定對策。對 CL 剪力墻結(jié)構(gòu)內(nèi)外兩側(cè)的混凝土均選用自密實混凝土。由于 CL 保溫外側(cè)剪力墻設(shè)計截面厚度較小（50mm），選用粗骨料粒徑小（5～10mm）的混凝土，CL 保溫內(nèi)側(cè)剪力墻結(jié)構(gòu)（一般設(shè)計為 200mm 厚）選用較小粒徑（5～20mm）骨料的混凝土。首先對兩種不同的自密實混凝土進(jìn)行配合比設(shè)計。

1.1 粗骨料

CL 剪力墻外側(cè)墻體的有效截面通常為 50mm，且中間穿插著斜向腹絲。若混凝土中碎石的粒徑過大，在澆注時難免會造成顆粒之間擠壓堵塞，造成墻體蜂窩麻面，影響質(zhì)量及美觀。為解決這種問題我們改變了一直使用 5～31.5mm 連續(xù)級配碎石的做法，選擇了兩種級配為 5～20mm 和5～10mm的石灰?guī)r碎石：粒徑 5～10mm，含泥量 0.2%，級配良好；粒徑 5～20mm、含泥量 0.2%，壓碎指標(biāo)值 7.6%，級配良好。

1.2 細(xì)骨料

對于砂的選用，根據(jù)粒徑要求，選用優(yōu)質(zhì)中砂，并篩除河卵石。選用沂河中砂，密度 2660kg/m3，細(xì)度模數(shù) 2.8，含泥量 0.6%，并篩除粒徑大于 10mm 的河卵石。

1.3 水泥

為了保證混凝土的流動性及和易性，提高膠凝材料用量是解決問題的有效辦法。該工程混凝土設(shè)計強(qiáng)度為 C30，水泥的選擇有兩個基本原則，一是能夠滿足設(shè)計強(qiáng)度要求，二是能夠和其他原材料有良好的適應(yīng)性，因此選擇 P·C32.5 水泥和 P·O42.5 水泥。

我們采用的是沂州集團(tuán)生產(chǎn)的 P·C32.5 水泥和 P·O42.5 水泥，技術(shù)指標(biāo)分別見表1、2。

表1 P·O42.5 水泥的技術(shù)指標(biāo)

表2 P·C32.5 水泥的技術(shù)指標(biāo)

1.4 粉煤灰

選用鄒縣產(chǎn)優(yōu)質(zhì)Ⅰ級粉煤灰，密度 2.42g/cm3，需水量比94%，燒失量為 1.2%，45μm 方孔篩篩余 7.9% 。

1.5 膨脹劑

選用 UEA 低堿膨脹劑，摻量 8%～10%。

1.6 減水劑

根據(jù)施工要求，自密實混凝土必須具備大坍落度、擴(kuò)展度以便于施工，但是普通的外加劑減水能力和保塑性很難達(dá)到要求，在坍落度達(dá)到 240mm 以上混凝土便已經(jīng)離析不能應(yīng)用，因此我們必須尋找一種減水能力強(qiáng)、保塑效果好的外加劑，并且緩凝效果要達(dá)到施工要求，避免運至施工現(xiàn)場混凝土不再具備出機(jī)時的狀態(tài)。最終經(jīng)過試驗我們選用了采用北京瑞帝斯 FAC 聚羧酸鹽高效減水劑，摻量 0.7%～1.8%。

如無特殊說明本方案所進(jìn)行的試驗均采用以上材料。

2 配合比試配

為保證 CL 保溫體系中混凝土順利施工，本工程提出了如下混凝土配制原則：

（1）保證足夠的膠凝材料用量，以確保混凝土的大流動性和粘聚性。

（2）在配合比設(shè)計中摻加優(yōu)質(zhì)高效減水劑，降低混凝土單方用水量，降低水灰比，提高混凝土強(qiáng)度，改善混凝土和易性，提高混凝土流動性。

（3）在混凝土的各種性能都良好的情況下，以便于施工且成本最低的配合比為最優(yōu)。

根據(jù)以上配制原則，我們以水泥的種類、碎石的粒徑、膨脹劑的摻量等因素進(jìn)行試驗。本文采用全計算法對混凝土進(jìn)行配合比設(shè)計。

表3 試驗配合比 kg/m3

由以上配合比做出的混凝土拌合物其工作性能及其抗壓強(qiáng)度見表4。

表4 混凝土拌合物試驗結(jié)果

通過試驗可以看出，這 8 個配合比的 7d 抗壓強(qiáng)度和 28d抗壓強(qiáng)度均能達(dá)到設(shè)計要求；其中 2 號、3 號實驗混凝土的黏度小，混凝土在靜置兩個小時后，石子仍分布均勻，穩(wěn)定性較好；1 號、4 號實驗在混凝土靜止 2h 后出現(xiàn)分層現(xiàn)象，穩(wěn)定性差；5 號實驗坍落度損失嚴(yán)重； 6～8 號實驗混凝土初始黏性大，在澆筑時流經(jīng)小間隙和充填模板會帶來一定的困難并且混凝土中的大氣泡不易排出。對 6～8 號實驗，通過增加用水量來調(diào)節(jié)混凝土的黏性，并留置試塊，發(fā)現(xiàn)其 7d 及 28d強(qiáng)度均有下降，不能達(dá)到設(shè)計強(qiáng)度。因此，選定 2 號、3 號配合比進(jìn)行微調(diào)，確定最終施工配合比見表5。

表5 選定的混凝土配合比 kg/m3

其中 CL 剪力墻結(jié)構(gòu)的外側(cè)剪力墻使用 2 號配合比生產(chǎn)的混凝土澆筑，CL 剪力墻結(jié)構(gòu)的內(nèi)側(cè)剪力墻使用 3 號配合比生產(chǎn)的混凝土澆筑。

3 施工工藝

隨后，與工地施工人員進(jìn)行商討，提出兩種澆筑方案：第一、CL 保溫體系外側(cè)墻體使用 2 號配合比生產(chǎn)的混凝土澆筑，內(nèi)側(cè)墻體使用3號配合生產(chǎn)的混凝土進(jìn)行澆筑，使用兩臺泵車同時澆筑。第二、兩種配合比的混凝土交叉澆筑，即分層澆筑，澆筑外側(cè)混凝土一定高度后，再澆筑內(nèi)側(cè)混凝土，依次循環(huán)澆筑至設(shè)計高度。

工地施工人員對兩種方案進(jìn)行可行性分析及成本分析，第一種施工方案需要增加機(jī)械臺班費用，并且施工場地狹窄不允許支設(shè)兩臺泵車，澆筑時間及保溫板兩次澆筑速度不易控制，第二種施工方案需要進(jìn)行試驗，在保證 CL 剪力墻結(jié)構(gòu)中 CL 網(wǎng)架板不發(fā)生位移時，確定剪力墻中混凝土的澆筑高度；在澆筑過程中，混凝土分層澆筑的高度不能使兩側(cè)混凝土的高度差超過 400mm。

4 過程控制

為確保施工順利進(jìn)行，需要從以下幾個方面進(jìn)行控制：

4.1 原材料的控制

（1）采用沂州水泥，同一批次水泥備足，避免混凝土顏色不一致。其它水泥不得混用。

（2）采用同一批次、顏色一致的粉煤灰。由于自密實混凝土要求高流動性，粉煤灰必須使用，不得使用其它膠凝材料代替。

（3）自密實混凝土對砂的含泥量要求嚴(yán)格，含泥量需小于 1%，且必須過篩，不過篩的砂不能用于生產(chǎn)；由于砂漿中砂子體積較大，宜選用細(xì)度模數(shù)較大的中砂（細(xì)度模數(shù)不小于 2.6）。

（4）自密實混凝土對細(xì)石的含泥量要求嚴(yán)格，含泥量需小于 0.5%。

（5）外加劑采用北京瑞帝斯 FAC 聚羧酸鹽高效減水劑，保證混凝土 1h 坍落度不損失。

4.2 配合比控制

由技術(shù)負(fù)責(zé)人在專用生產(chǎn)線上輸入自密實混凝土專用配合比，對攪拌站操作人員做好交待。嚴(yán)禁其他人員私自更改配合比。由試驗人員定時測定砂含水率，根據(jù)含水率數(shù)據(jù)及時調(diào)整配合比用水量。

4.3 生產(chǎn)過程控制

自密實混凝土必須使用專線生產(chǎn)。生產(chǎn)前必須將攪拌機(jī)中的大石子清除，運輸罐車必須涮罐后裝料。在生產(chǎn)自密實混凝土過程中，此生產(chǎn)線不能生產(chǎn)其它品種混凝土。在使用2、3 號配合比交替生產(chǎn)過程中，在每一次用 2 號配合比生產(chǎn)前，必須重新清洗攪拌機(jī)、清除攪拌機(jī)中 5～20mm 碎石。膨脹劑必須安排專人投料，投料不得多投或少投。自密實混凝土出廠前，必須由技術(shù)人員檢驗合格且留置試塊。

4.4 調(diào)度運輸?shù)目刂?/p>

由于該工程外墻厚度僅 50mm，且深度大，澆筑速度較慢，通過 GPS 對車輛數(shù)量和連續(xù)性進(jìn)行控制，施工現(xiàn)場壓車不得超過 3 輛（包括正在澆筑的車輛）。每輛運輸車必須攜帶自密實混凝土專用外加劑最少 10kg。生產(chǎn)的細(xì)石自密實混凝土不得調(diào)往其它工程使用，需要生產(chǎn)調(diào)度嚴(yán)格控制兩種不同自密實混凝土的生產(chǎn)數(shù)量。

4.5 混凝土澆筑

CL 結(jié)構(gòu)體系施工與普通剪力墻結(jié)構(gòu)施工基本相同，其不同之處在于 CL 保溫體系的施工工藝。該墻體施工是將 CL 網(wǎng)架板安裝就位后支設(shè)模板，然后將兩側(cè)混凝土與邊緣構(gòu)件等同時澆筑完畢。

兩側(cè)現(xiàn)澆工藝的技術(shù)關(guān)鍵是如何保證兩側(cè)混凝土澆筑質(zhì)量，而保證兩側(cè)混凝土澆筑質(zhì)量的關(guān)鍵又是保證保溫板不位移。經(jīng)過多個工程的總結(jié)和完善，最終確定安裝墊塊和控制兩側(cè)混凝土澆筑量是最有效的手段。

圖 2 CL 網(wǎng)架板混凝土墊塊制作圖

墊塊可以是現(xiàn)場澆筑的混凝土墊塊，也可是成品塑料墊塊進(jìn)行現(xiàn)場安裝。混凝土墊塊應(yīng)作成圓臺形狀或圓柱形狀。墊塊厚度（圓臺高度）與該側(cè)混凝土層保持一致。較厚一側(cè)墊塊外表面（圓臺上底）直徑宜在 50～60mm 之間；與苯板接觸面（圓臺下底）直徑宜在 80～90mm 之間。較薄一側(cè)墊塊外表面（圓臺上底）直徑宜在 40～50mm 之間；與苯板接觸面（圓臺下底）直徑宜在 60～70mm 之間。墊塊應(yīng)位于鋼筋網(wǎng)片網(wǎng)格及斜插筋交叉焊點處；墊塊呈矩形或梅花形均勻分布，中心行距及列距均不宜大于 500mm。當(dāng)兩側(cè)墊塊不能位于斜插筋焊點處時，可另插與 CL 保溫體系墻體總厚度相等的 φ5 鋼筋將兩側(cè)墊塊連為一體。當(dāng)較厚側(cè)混凝土厚度大于100mm 時，可只在混凝土較薄一側(cè)澆筑混凝土墊塊。CL 網(wǎng)架板混凝土墊塊制作圖見圖 2、3。

圖 3 CL 網(wǎng)架板構(gòu)件安裝圖

CL 保溫體系中因鋼筋密集，混凝土截面很小，不便采用普通混凝土進(jìn)行澆筑，也無法采用振搗器進(jìn)行插入式振搗。因此應(yīng)采用同設(shè)計強(qiáng)度的自密性混凝土進(jìn)行澆筑。

該自密性混凝土應(yīng)達(dá)到坍落度（5s）：260～280mm、擴(kuò)展度（15s）：600～750mm 工作性能指標(biāo)，且和易性良好，無目視泌水、離析現(xiàn)象。外側(cè)混凝土澆筑時粗骨料最大粒徑不應(yīng)大于10mm，內(nèi)側(cè)混凝土澆筑時粗骨料最大粒徑不應(yīng)大于 20mm。CL 保溫體系中的自密混凝土澆筑時應(yīng)兩邊同時進(jìn)行，不能側(cè)重于一邊，以防止 CL 網(wǎng)架板中保溫板因兩側(cè)混凝土高差產(chǎn)生的側(cè)壓力而導(dǎo)致偏移或變形。自密混凝土適合于泵送，用吊斗澆筑時，應(yīng)使出料口和模板入口距離盡量小，必要時可加串筒或溜槽，以免產(chǎn)生離析。澆筑時，應(yīng)及時觀測兩側(cè)混凝土面高差，并應(yīng)控制在 400mm 以內(nèi)。

自密實混凝土為了達(dá)到表面光潔的目的，可以實行模板外的輔助振動。一般采用皮錘或小型平板振動器隨著混凝土的澆筑從下往上振動。在鋼筋構(gòu)造復(fù)雜的暗柱或復(fù)合剪力墻中部，可在澆筑時采用螺紋鋼筋進(jìn)行適量插搗，插搗時不得觸及 CL 網(wǎng)架板的斜插筋。

4.6 混凝土養(yǎng)護(hù)

CL 復(fù)合剪力墻中的混凝土截面較薄，外側(cè)只有 50mm，為了防止產(chǎn)生干縮裂縫，應(yīng)在模板拆除后立即涂刷養(yǎng)護(hù)劑或覆蓋澆水進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，且養(yǎng)護(hù)時間應(yīng)比普通混凝土延長 24h 以上。

4.7 工程服務(wù)

技術(shù)人員必須到施工現(xiàn)場服務(wù)，出現(xiàn)壓車、斷車或混凝土工作性能等問題時，及時向公司匯報、及時調(diào)整，保障施工順利進(jìn)行。

4.8 安裝 CL 網(wǎng)架板注意事項

CL 網(wǎng)架板在存放時和吊裝時均應(yīng)做好防風(fēng)措施，當(dāng)風(fēng)力大于 5 級時應(yīng)避免進(jìn)行單片吊裝。

CL 網(wǎng)架板在施工現(xiàn)場存放及安裝過程中要遠(yuǎn)離火源，施工現(xiàn)場要做好消防準(zhǔn)備。

5 技術(shù)優(yōu)勢

目前住宅樓工程大都采用剪力墻結(jié)構(gòu)，外墻采用外貼（掛）保溫板的方式來滿足國家節(jié)能要求，這種方式施工的保溫板體系易出現(xiàn)板塊之間開裂、變形造成保溫板滲水等質(zhì)量問題，增加后期維護(hù)費用。而 CL 保溫體系是由鋼絲網(wǎng)片加保溫材料向四個方向立體交叉的桁架，將兩側(cè)鋼筋網(wǎng)片焊接成網(wǎng)架板，兩面澆筑混凝土形成的復(fù)合鋼筋混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)體系，墻體保溫層與建筑同壽命，有效解決了當(dāng)前外墻保溫層易燃且后期維護(hù)帶來的麻煩。CL 網(wǎng)架板在生產(chǎn)車間根據(jù)圖紙設(shè)計要求定制加工，無需現(xiàn)場二次加工，與傳統(tǒng)的外墻保溫施工相比，不產(chǎn)生建筑垃圾，減少了保溫板外側(cè)抹灰濕作業(yè)和施工現(xiàn)場加工占地且縮短了工期。使用自密實混凝土澆筑，減少了混凝土振搗帶來的噪音污染。

6 效果檢查

我公司施工的某工程是我市 CL 外墻保溫體系推廣的試點工程，其重要性不言而喻。我公司在采用該技術(shù)進(jìn)行 CL 保溫體系的混凝土施工，混凝土設(shè)計強(qiáng)度 C30，施工完畢經(jīng)結(jié)構(gòu)檢測滿足設(shè)計要求，外觀光滑無裂縫， CL 保溫體系體系保溫板置于混凝土內(nèi)，延長了保溫板的壽命，解決了目前普遍采用外墻粘貼、外掛保溫層技術(shù)產(chǎn)生的易裂縫、空鼓、滲漏、脫落等隱患。得到了建設(shè)單位、監(jiān)理單位及地方建設(shè)主管部門的認(rèn)可，獲得了良好的社會效益。

[通訊地址]山東省臨沂市蘭山區(qū)義堂鎮(zhèn)駐地，天元混凝土工程有限公司（276000）

Research and application of CL insulation system of concrete

Hu shuai, Li Xinguo,Wang Hongwei
(Linyi Tianyuan concrete engineering CO., Ltd. Linyi 276000)

This research fi rst carried on the analysis to the existing CL insulation system problem. Then by the suitable raw materials and the mix ratio test,we chose the optimal mixture ratio, and made CL insulation construction technology system of concrete to solve the existing problems of CL insulation system.

CL insulation system; self compacting concrete; construction technology

胡帥（1985－），男，助工，主要負(fù)責(zé)混凝土的配比設(shè)計、施工以及性能檢測。