屋面保温板防水及防裂的研究

　　Q）在自稳能力较差的强风化、全风化岩地层和黏土层，盾构注浆单液浆和双液浆都可选，凝胶时间适当缩短为4~7h，同步注浆压力为0.15~0.2MPa，必要时进行二次补浆以及采取地层加固辅助施工措施。

　　在富含水地层中注浆要求能迅速阻水，快速充填。故要求浆液凝固时间短，黏性大，保水性强，不离析，凝胶时间宜控制在4~6h.在盾构始发和到达段，总体上要求缩短浆液凝胶时间，以便在填充地层的同时能尽早获得浆液固结体强度，保证屋面等。这些材料在施工时，将保温与防水分两次施工，其缺点有二：一是防水材料和保温材料之间互补性较差，施工麻烦，成本较高；二是高分子材料抗老化性能差，寿命较短。本研究是以普通硅酸盐水泥、生石灰为胶凝材料，加入保温材料（膨胀珍珠岩）、粉煤灰、防水剂、憎水剂、泡沫剂及少量外加剂，研制成集隔热保温与防水功能为一体的、充分利用工业废料、低造价的新型建筑材料。该材料具有质轻、隔热保温及防水等特点，常温下施工一次完成。所制成的屋面保温防水板密开挖面安全并防止从洞口处漏浆。

　　从整个客-大盾构工程施工过程看，注浆质量把握较好，地面沉降控制在+10~-30mm内，未引起建筑物沉降、倾斜、开裂。本工程不足的地方是，在施工参数调整上过于保守，例如，试验段主要地质是残积土、岩石全风化带地层，注入率A应该从1.6调到1.4时，却不敢调，导致浪费。在中风化地层中，由于盾尾止浆板部分已脱落，注浆压力不可能达到1.5MPa，但施工指令仍然要求达到1.5MPa，造成大量的浆液窜入土仓，造成经济损失。所以，盾构注浆施工一定要合理科学。

　　张杰，等：屋面保温板防水及防裂的研究1保温防水原理及材料配比1.1保温防水板原料32.5级普通硅酸盐水泥，膨胀珍珠岩，脂肪酸盐防水剂（自制），泡沫剂（自制），空心玻璃微珠，憎水剂（自制），生石灰，粉煤灰，外加剂。

　　1.2保温防水板原料配比及制作配比为：m（水泥）m（生石灰）m（膨胀珍珠岩）m（粉煤灰）m（空心玻璃微珠）m（泡沫剂）m（脂肪酸盐防水剂）m（外膨胀珍珠岩吸水率大，为降低水灰比，提高防水性能，要先将膨胀珍珠岩经憎水处理：按m（水）m（肥皂）m（明矾）：m（甲基硅醇钠）=1002.50.10.5，在容器内搅拌均匀后即得憎水剂。将憎水剂装入喷雾器中，膨胀珍珠岩装入搅拌机中，在搅拌情况下，在膨胀珍珠岩颗粒的表面上喷洒憎水剂，直至无干料时为止，然后自然干燥，待用。

　　先将空心玻璃微珠与水泥预混，按配比将硅酸盐水泥、生石灰、粉煤灰、经防水憎水处理的膨胀珍珠岩、空心玻璃微珠、外加剂在搅拌机中搅拌均匀，加入经稀释的脂肪酸盐防水剂、泡沫剂搅拌均匀后浇注入模。

　　保温原理保温防水砂浆中起保温隔热作用的是膨胀珍珠岩和空心玻璃微珠。膨胀珍珠岩：堆积密度为100kg/m3左右，导热系数0.03-.04W（nrK）；空心玻璃微珠：采用美国波特工业公司（PotterLndustriesLnc）生产的产品，外观为白色微细粉体，微粒形态为刚性空心球体，平均粒径45wm导热系数0.057W/（m*K），堆积密度180kg/m3左右。在砂浆中加入少量泡沫剂，通过搅拌产生大量微小、均匀分布、互不串通的封闭气泡，使毛细管变得细小、曲折、分散，减少渗水通道，同时提高砂浆保温隔热性能。

　　防水原理防水剂的防水原理分为2种情况。一种是非反应型：防水剂在胶凝材料中填充或覆盖于材料表面，有机物与无机物仅为惰性地、机械地相互填充，经憎水处理的膨胀珍珠岩就属于这种情况；另一种是反应型：防水剂的活性基团与胶凝材料中的水化产物发生化学反应，生成了以化学键结合的界面结构。内掺含有一COO―等的防水剂，能与水泥水化产物Ca2+发生反应，形成疏水性的沉淀物质，在毛细管壁上作定向排布，形成“反毛细孔效应”提高了材料的防水性。加入的脂肪酸盐防水剂属于反应型。由于脂肪酸盐防水剂是可溶性的表面活性剂，加入量较少时，达不到防水效果，加入量过大时，材料的74新型建筑材料防水性能及抗压强度均降低。

　　砂浆中仅加防水剂、砂浆中加防水剂及憎水处理的膨胀珍珠岩经所制得的保温防水板的吸水率见。

　　图i不同保温防水板浸泡时间与保温板吸水率关系1.5脂肪酸盐防水剂制备在反应器内加水31kg，加热温度至70 1.5kg，边搅拌边加入油酸2.5kg，搅拌，放置3h.待温度降至50C加入三乙醇胺5kg，搅拌，放置2h.待温度降至30C边搅拌边加入柠檬酸1.5kg，反应3h.用KOH稀溶液调节pH值至9-10，即为脂肪酸盐防水剂。使用时加水稀释。

　　1.6泡沫剂聚合物改性松香皂发泡剂，自制。

　　2保温防水板产生裂缝原因及影响因素2.1裂缝产生原因刚性防水板容易产生裂缝是其通病，特别是加入轻骨料（保温材料）。产生裂缝的原因较多，主要由收缩引起。防水砂浆产生收缩有以下几种类型：自收缩。指砂浆在硬化阶段，在恒温、与外界无水交换条件下宏观体积变形。一般认为，砂浆自收缩主要由水泥水化引起的内部自干燥产生毛细管张力造成。

　　碳化收缩。在大气环境中，二氧化碳在有水分条件下与水泥的水化物发生化学反应产生CaCQ和游离水等，从而引起收缩H.干燥收缩（干缩）。硬化后的砂浆在不饱和湿空气中失去内部毛细孔和凝胶孔的吸附水引起的体积变形。

　　温度收缩。由于砂浆随温度的下降而发生的收缩变形。水泥水化使砂浆内部温度升高，体积膨胀，但表面散热快，温度低，体积膨胀较小，这种不一致膨胀在表面产生了拉应力，内部产生压应力。拉应力超过砂浆抗拉强度时，就产生裂缝，这种裂缝一般是表面的或浅层的。内外温差、早晚温差、气温急剧下降等有可能同时产生，这几种作用的叠加，可能造成结构截面的全部断裂。

　　除以上收缩变形外，还有化学收缩。

　　2.2影响裂缝因素中发现，水胶比在0.354.5时对干缩影响较小。

　　骨料的影响。试验表明，砂浆的干缩值随骨料含量增大几乎呈直线下降。

　　化学外加剂（膨胀剂、减水剂）的影响。减水剂可明显降低砂浆的干缩值，其减缩的原因是减水剂能明显降低水溶液的表面张力。膨胀剂本身或与水泥中某些组分反应，生成具有微膨胀效应的水化硫铝酸钙（钙矾石）或氢氧化钙等，在约束条件下产生有制约的膨胀，建立预应力，使砂浆的抗压强度和抗拉强度有较大幅度增长。

　　粉煤灰的影响。含粉煤灰的砂浆与不含粉煤灰的砂浆比较，在相同的水灰比下，含粉煤灰砂浆的干缩要小于不含粉煤灰砂浆的干缩。

　　施工环境的影响。环境因素如温度、湿度、风速等对干缩起着关键性作用，由于硬化后的水泥砂浆中的水分损失，使干缩不可避免。

　　3防止裂缝措施根据以上产生裂缝原因和影响因素，在制作和施工保温防水板时，采取以下措施，可避免和消除裂缝的产生。

　　掺加减水剂，减少水泥用量，降低水化热，减缓水化速度或掺加缓凝减水剂，同时减缓浇注速度，本实验采用木质素系MNC-MT减水剂。

　　掺加粉煤灰，同时加入激发剂M，减少水泥用量，显著推迟和减少发热量，降低温度。

　　掺加膨胀剂UEA，制备补偿收缩砂浆，以部分或全部抵消干缩和冷缩在砂浆中产生的约束应力，防止或减少温度和收缩裂缝的出现。

　　降低水泥等原材料的入模温度，原材料堆放场搭遮阳棚，同时避免高温时段施工。

　　进行砂浆表面处理，在砂浆初凝后终凝前进行搓平压实，拍打表面浆，以闭合收水裂缝，消除早期的塑性裂缝。

　　做好湿养护，在砂浆表面处理后，及时覆盖、喷水养护，以控制内外温差，减缓降温速度和表面水分蒸发速度。湿养护不少于7d，之后再用塑料薄膜覆盖养护7d.适当延长拆模时间，使砂浆的拉伸强度得到增长，提高抗裂能力，减少砂浆温度梯度，一般宜在20d后拆模。

　　避免在气温高、湿度小、风速大等恶劣天气施工，防止砂浆表面水分蒸发过快，内外干缩不一致。

　　在屋面设置必要的纵横向仓缝（即温度伸缩缝），纵横向仓缝间距不小于3m，防止不规则裂缝，以适应屋面变形，缝宽15mm用油膏或沥青麻丝嵌缝。

　　4结语屋面保温防水板集保温隔热和防水于一体，质轻，保温防水效果好，施工简单，较传统的保温隔热和防水层分2次施工成本低。其性能为：密度567kg/m3、导热系数0.10WKm*K），抗压强度1.72MPa，在0.02MPa下20d不透水，耐热、抗氧化、耐辐射等性能优于高分子材料。施工时采取一些措施可以避免刚性保温防水板裂缝的产生。