1 工程概况
北京市加气混凝土厂九号住宅楼工程总建筑面积4006m2。总户数56户(均为2室户),6层,坡屋面,总高度为16.3m(加半地下室出地面1/3)。在总平面设计中,由于受地形所限,经研究决定采用以节地为目的的2单元1梯4户方案,布局合理,设计新颖,体型系数较小,仅为0.257(见图1)。在技术上采用了以节能为目的的单一材料围护结构保温技术。
本工程在结构上采用横墙承重,横墙及内纵墙均采用现浇混凝土墙体,外墙采用加气混凝土砌块,内外墙交接点处均设钢筋混凝土构造柱,每层设钢筋混凝土圈梁,部分楼板为现浇钢筋混凝土楼板。屋面板采用设置有预埋件的配筋加气混凝土屋面板,为加强整体刚度,除板之间通过预埋件焊接外,还拉开板缝,配筋现浇钢筋混凝土,这种体系能充分满足8度地震区的抗震要求。
2 保温节能设计及施工
2.1 墙体
2.1.1 外墙 采用300mm厚、密度为500kg/m3、强度为3MPa的石灰、砂加气混凝土砌块,在平衡含水率情况下其导热系数为0.16W/m*K。
2.1.2 山墙 为160mm厚现浇钢筋混凝土墙与175mm厚加气混凝土砌块复合,总厚度约为350mm。
为加强砌块外墙的整体性以及避免灰缝间不密实而影响外墙整体保温效果,砌块均采用BJ-1型专用砂浆砌筑,其砂浆饱满程度可达到90%左右,由于产品的精确度较高,灰缝均可控制在15mm左右,加之砌筑砂浆的密度在1200kg/m3以内,灰缝深度在300mm时,可避免灰缝“热桥”,有效的保证了外墙的保温节能效果。
2.1.3 楼梯间墙 由于楼梯间不采暖,为保证其墙体的保温性能,均要求双面抹保温砂浆。
2.2 门窗
本工程720m2的外门窗,均采用塑钢门窗,阳台门及楼梯间采用平开塑钢门窗,其它均采用塑钢推拉窗。这种门窗的传热系数≤2.52W/m2*K,防空气渗透≤0.5m3/m*h,是一种较好的节能保温门窗。这种门窗不仅保温密闭性好,而且施工方便,质轻,不须油漆,省工省料。为解决门窗框与墙体之间容易开裂以及保温不好的缺点,在门窗框与墙之间先填泡沫塑料,然后再在两边用单组分泡沫聚氨酯嵌缝。户门均采用集防盗、保温为一体的多功能户门。
2.3 屋面
根据节能一步到位(节能50%)的要求,当北京室外计算温度低于-14℃时,500kg/m3加气混凝土屋面板的厚度250mm就能满足要求,现采用250mm厚加气板加20~30mm厚找平层,以及下述两项措施完全能满足热工要求:(1)为解决屋面板之间现浇混凝土部分可能出现的“热桥”,在缝隙部分的现浇混凝土带上粘贴60mm厚聚苯板;为保证加气屋面板夏季隔热效果,在板下部钉粘30mm×50mm木龙骨,在木龙骨上钉9mm厚纸面石膏板,形成空气层。因此屋面总厚度超过300mm,既达到保温节能要求,也满足了隔热要求。在施工上又全部是干作业,避免了在板底面抹灰或括腻子容易开裂的弊病。(2)为减轻屋面荷载,在加气混凝土屋面板上铺彩色油毡瓦。具体做法是在屋面板上先刮1∶4∶0.4(水泥∶砂∶外加剂)砂浆底灰,厚度6mm左右,强度小于M5,然后再抹20mm掺3%防水粉的水泥砂浆找平层,最后在找平层上铺油毡瓦。油毡瓦是将4mm厚的改性橡胶沥青油毡截切成鱼鳞状油毡条,在其表面粘结彩色砾石,施工时将这种油毡条连钉带粘固定在加气板上,上下油毡条之间搭接2/3,故实际上相当于在屋面上铺了2层4mm的油毡。这种屋面的特点是:①重量轻,屋面总重量仅为200kg/m2左右;②色泽鲜艳,油毡瓦面层砾石可以采用天然石也可采用人工染色石,故色彩可由设计人自由选择,使屋面颜色丰富多彩;③施工速度快,本工程屋面总工程量为600多m2,仅用4d全部完工;④防水性能好,由于油毡瓦与屋面的固定方式与传统瓦屋面不同,与普通平屋面油毡成卷铺贴又有所不同,它系分块粘贴,但整体性又好,所以抗屋面温度变形适应性好,可塑性大,不易漏水;⑤这种屋面体系全部采用干作业方法,为屋面工程的工业化施工开拓了一条新途径;⑥综合经济效果好。2.4 构造柱和圈梁
在构造柱处外墙部分均砌成马牙槎,其尺寸基本上按加气混凝土砌块的模数。构造柱和圈梁均采用外保温形式,用100mm厚加气混凝土砌块。施工方法是:外墙部分,随外墙砌块同时砌筑,然后,支外模、支内模及内角模、绑扎钢筋,浇注混凝土构造柱;圈梁是支外模后将加气块紧贴外模内侧,然后绑钢筋,浇混凝土。由于在施工中的疏漏,部分圈梁没有做外保温。为进行补救,采用18-1高效节能保温膏体材料,其导热系数为0.0359W/m*K,粘结强度为1.82MPa,在梁内表面抹15mm,以避免圈梁的“热桥”。
3 墙体抹灰技术
加气混凝土墙体的抹灰质量是本工程注意的主要内容,针对造成加气混凝土抹灰层开裂的因素在本工程中采取了一系列的措施。
(1)制品的质量,其中最主要的是收缩值和抗冻性两个指标。有些制品由于收缩值太大,超过抹灰层的抗拉强度,或者超过灰缝间的砌筑砂浆强度(有时也可能是砂浆与制品粘结不好),致使抹灰层或灰缝开裂。有些工程是由于制品表面酥松,抗冻性差,即便抹灰砂浆或砌筑砂浆与制品有良好的粘结力,也会由于冻融而破坏抹灰层。
本工程使用加气混凝土制品的干燥收缩值≤0.8mm/m,抗冻性15次冻融循环重量损失≤5%,强度损失≤20%,符合国家标准。故不会因为制品质量而造成墙体开裂。
(2)施工质量,主要原因有:①不符合“加气混凝土应用技术规程”,将含水率高于15%的制品上房;②灰缝不饱满;③制品运输砌筑时缺棱掉角严重。
本工程在施工中规定,不得将刚出釜的制品上房,至少要停放一个月后才能砌筑。严重缺棱掉角制品不得上房,砌筑砂浆,须用BJ-1型专用砂浆,灰缝饱满度达到90%左右。
(3)在外墙的同一表面,如构造柱、梁和加气混凝土砌块处在同一个表面,采用不同强度和收缩值的材料。这样抹灰后容易在两种不同材料的界面间发生开裂。本工程在构造柱、梁外表面都采用加气混凝土砌块作保温材料,从而避免了墙体在不同材料的界面处产生开裂的可能性。
(4)抹灰(或砌筑)砂浆和加气混凝土性能不适应。在已建工程中墙面开裂的原因之一,是由于在不采取任何措施的情况下,在加气混凝土墙体上抹强度较高的水泥砂浆(如1∶3或1∶2.5水泥砂浆)。首先加气混凝土本身强度不高,所以不能抹强度较高的水泥砂浆,根据我们的经验,一般抹50kg/cm2以下的混合砂浆,如1∶1∶6(水泥∶灰膏∶砂)或1∶3∶9(水泥∶灰膏∶砂);其次是加气混凝土的毛细作用差,吸水性能有“先快后慢时间长”的特点,表面抹普通砂浆时,墙面一定要采取措施,过去一般采用三种办法:①充分浇水后再抹灰;②在墙面刷界面处理剂,阻止或延缓墙体的吸水能力,以避免抹灰砂浆在没有充分水化前将砂浆中的水分“吸干”而引起抹灰层开裂;③在抹灰砂浆上喷防裂剂。上述办法虽然有效,但在施工中要求严格,很难掌握火侯,稍有疏漏也易开裂。
本工程采用BJ-1型专用砂浆抹灰。这种砂浆施工方法简单,容易保证质量。BJ-1型抹灰砂浆是在普通混合砂浆中加入一种添加剂,从而改变了原有砂浆的性能,主要是:①提高了砂浆的保水性,即便墙面不作处理,也不致让墙体吸掉砂浆中的水分而影响砂浆水化;②提高了砂浆强度,增加了砂浆的抗裂性;③增加了砂浆的和易性,便于施工操作,且减轻了砂浆的容重,有利于防止灰缝的“热桥”;④加强了砂浆与加气混凝土制品的粘结力,在砌筑中在砌块端部抹上这种砂浆也不会滑落,这是墙体垂直缝饱满的必要条件。由于上述性能的改变从而防止了墙面的开裂。
由于采取了上述各种措施,消除了可能使抹灰层开裂的各种隐患。此外在施工中还提出如下要求:①当墙面十分干燥时也应适当浇水;②BJ-1型抹灰砂浆只是作为墙面的基层灰,厚度控制在10mm以下;③在抹完BJ-1型基层灰后立即抹普通混合砂浆,外墙抹1∶1∶6混合砂浆,内墙抹1∶3∶9混合砂浆,每次抹灰厚度应<15mm,如要求厚度较厚,则应分层抹,两次之间的时间,应在第一次初凝之后;④抹灰层如超过40mm,则要采取其它防裂措施;⑤当采用涂料装修时,墙面在设计中最好进行分格,分格的方式是多样的,一般可按层高和开间分格,或按窗框周边分格,每分格块在10m2左右;⑥抹灰完毕后,要加强养护,一般采用的办法是浇水,但也可采用水性养护剂;⑦面层做法如做涂料、贴面砖或马赛克,则按一般常规做法。
采用专用砂浆的关键是做好BJ-1型基层灰,使其与加气混凝土墙面和面层灰两者结合为一整体,不空鼓,不开裂,这样加气混凝土墙面抹灰质量就能得到保证。
4 经济分析
本工程总建筑面积为4006m2(包括屋顶夹层),折合852元/m2(总投资为3413172元)。其中外墙采用加气混凝土砌块,合计70974.77元,墙面积为1961.38m2,故墙面保温用材36.19元/m2,占总造价2.1%;屋面用加气混凝土屋面板491.72m2,综合造价(不计内表面9mm石膏板覆面)为89704.33元,折合179元/m2,占总造价2.6%。综合上述三项技术经济指标,应该说本工程的造价是合理的。加气混凝土墙具有保温作用,但其每m2材料价格比370mm厚普通粘土砖墙还低,屋面传统作法一般均在200元/m2左右,现仅179元/m2,塑钢窗176元/m2。本工程由于地耐力差,基础费用大,即使如此其造价还是比一般砖混结构低,因此降低造价的潜力还很大。