蓄能用混凝土水箱内保温施工工法

水蓄冷钢筋混凝土水箱内保温施工工法1序言水蓄冷技术在空调领域内应用，在世界上一些国家起步较早。比如在日本，1938年东日会即设置了水蓄冷槽，标志着蓄冷技术应用开始。经过半个多世纪理论研究和工程应用经验积累，形成了一套较为成熟水蓄冷设计及运行控制技术。水蓄冷是空调蓄冷方式中最简单、经济一个。水蓄冷中蓄冷水池是整个系统中主要组成部分，对于钢筋混凝土蓄冷水槽，其保温防水好坏直接关系到项目标成败。不过，国内钢筋混土内保温施工还保留着比较传统做法，和国际先进水平有较大距离。在实际施工中，我们采取聚氨脂发泡内保温及PVC卷材双层热熔焊接防水技术，总结出一套施工效率高、施工质量好施工方法。2特点2.1选取水泥基渗透结晶型防水涂料作为水池内壁防水材料水泥基渗透结晶型防水涂料是高新技术产品，以特殊配方研制生产高科技渗透结晶型防水材料。主要有普通硅酸盐水泥,精细石英砂和多个进口特殊活性化学物质混配而成浅灰色或白色粉末状防水涂料。它具备以下防水特点：长久自我修复性能、具备长久性防水作用、具备对混凝土结构补强作用、具备极强耐水压能力、施工简单,省工省时,综合成本低、具备防腐、耐酸碱、保护钢筋作用。2.2采取内保温方式保温方式是指采取储槽内壁保温还是采取储槽外壁保温问题。本工程为钢筋混凝土储槽，应采取内保温方式。水蓄冷用钢筋混凝土水池有其特殊性，首先要满足保冷需要，另首先要考虑防止水温周期性改变给保温防水带来破坏。采取内保温方式，能够尽可能降低或防止槽体内因结构梁、柱形成冷桥；预防温度改变产生应力而使储槽破坏并降低因为储槽内壁传导行成冷温水间传热，造成内部冷损失。2.3采取聚氨脂现场发泡保温聚氨脂保温材料现场发泡主要由多元醇(polyol)与异氰酸酯(MDI)两组份液体原料组成，采取无氟发泡技术，在一定状态下发生热反应，产生闭孔率不低于95%硬泡体化合物——聚氨酯硬泡体(PUR)。聚氨脂保温材料具备比重轻，比强度高，热导率极小，绝热、防水、抗老化性好，对混凝土、木材等有着良好粘附力特点，且采取现场喷涂生产工艺，设备简单，施工方便，能够在任何复杂表面进行施工，施工面积大、整体性、密封性好、效率高。其中，最突出是聚氨酯硬泡体具备良好绝热，热导率≤0.023W/m.K，主要是由发泡剂种类和泡孔结构所决定，是现在工业化保温材料中导热系数最小。另外，施工过程具备环境保护与安全性，在热反应过程中不产生有毒气体。2.4采取双层热熔焊接PVC卷材保温层防水PVC卷材具备拉伸强度高，伸缩率好，拉力≥180N/cm伸长率≥150%，对基层伸缩或开裂适应特点性强，卷材幅面宽，施工机械化程度高，操作方便，使用寿命长达30年。它可焊接性好，焊缝牢靠可靠，并与卷材使用寿命相同，且被列为《地下工程防水技术规范》中规范防水材料。3适用范围此工法适适用于水蓄冷钢筋混凝土水箱保温及其防水施工，一样适适用于水蓄热，冰蓄冷钢筋混凝土水箱内保温及其防水施工。4工艺原理4.1水蓄冷水箱蓄能工作原理自然分层水蓄冷利用原理是伴随水温升高水密度减小从而实现自然分层。在一个自然分层很好蓄水槽中，由温差引发导热过程致使在冷、温水分界面附近形成一个温冷温度过渡层----斜温层。斜温层内水温度近似呈直线上升。在蓄冷期间，伴随蓄冷循环不停进行，斜温层在蓄水槽内自下而上逐步升高，直至槽中全是冷水时消失。在释冷期间情况则相反，斜温层在蓄水槽内自上而下逐步降低，直至槽中全是温水时消失（见图4.1）。水箱内部保温越好，斜温层越薄，表明水箱工作性能越好，反之亦然。这就要求钢筋混凝土水箱内保温防水材料要能在冷态下正常工作并适应温度频繁改变。图4.1图4.1水蓄冷水箱蓄能工作原理图4.2.聚氨酯现场发泡保温层施工原理聚氨脂发泡是聚醚异氰酸酯聚合反应能生成胺基甲酸酯，即能生成所需聚氨基甲酸乙酯，也就是常称聚氨脂泡沫塑料。在反应过程中同时加入催化剂、交联剂（乙二胺聚醚）、发泡剂、泡沫稳定剂等，其作用是促进和完善化学反应。

这些原料分两组，经充分混合后分别由计量泵按百分比打入特制喷枪内，在喷枪或灌注混合器内充分混合喷涂于管道或设备表面，发生反应，在5～10S内起泡而生成泡沫塑料，幷固化成型。4.3水箱保温层防水施工原理水箱保温层防水分两部分，外侧防水和内侧防水。外侧防水采取水泥基渗透结晶型防水涂料含有活性化学物质，以水为载体,借助强有力渗透性,在混凝土微孔及毛细管中传输、充盈，发生物化反应，形成不溶于水枝蔓状结晶体，结晶体与混凝土结构结合成为封闭防水层整体，堵截来自任何方向水流及其它液体侵蚀。渗透结晶能深入到基层砂浆混凝土结构内部堵塞结构孔，作用在混凝土结构基面涂层也具备很好抗裂抗渗作用，不论是作用于迎水面还是背水面，都有一定防水效果。内侧防水主要用PVC卷材，它是以聚氯乙烯树脂为主要原料，掺加各类抗老化助剂，经混炼、塑合、挤出、压延、冷却、收卷等工艺流程加工而成制成防水卷材，属合成高分子防水卷材主要产品之一。卷材采取热熔法焊接，在焊缝内外侧再搭接PVC卷材条各进行一次热熔焊接，做好四道密封，确保不泄漏，采取双层PVC卷材防水，可防止PVC卷材与保温层伸缩不一致造成脱落。PVC卷材固定方法宜采取钉制法，采取倒扣法进行PVC收口密封，以上方法能够确保PVC卷材防水效果。水池保温防水总图如图4.3所表示：图图4.3水箱保温及其防水总图5施工工艺流程及施工关键点5.1施工工艺流程施工准备施工准备水池内壁防水敷设枕木聚氨脂发泡保温卷材施工工艺敷设验收SHAPE5.2施工操作关键点5.2.1施工准备1、施工前，在水箱钢筋混凝土结构已经完成不均匀沉降后，应对已完工钢筋混凝土水箱结构进行放水检验，未出现大面积漏水即水箱钢筋混凝土结构正常，可即可进行下面保温防水施工。2、材料准备：依照图纸及工程情况，编制详细水泥基渗透结晶型防水涂料，聚氨酯发泡材料和PVC卷材等订货供给计划单。进入现场各种材料必须包装完好、加盖密封运输及保管；贮存地应阴凉、干燥、通风、远离火源；应分类存放、预防混杂、幷有标明材料名称、性能等参数显著标识；在保管及操作场地划定区域内，注意防火、防毒、防爆、防高温等事项。3、施工机具：对聚氨脂发泡机，PVC卷材焊接机等进行检测，确保其性能良好。4、人员准备：对施工工人进行技术培训、交底。5、技术准备：熟悉图纸，准备关于归纳水箱内保温图集、质量验收标准和内业资料所用表格，编写专题施工方案。5.2.2水池内壁防水因为保温材料具备一定吸水率，而保温材料吸水后保温效果会显著下降甚至基本失去保温作用，为了预防地下水渗透水箱破坏保温层保温作用，采取水泥基渗透结晶型防水涂料作为防水层。1、详细施工工艺过程1）基层处理清理清扫施工基面，幷用水冲刷洁净。检验施工基面，凸出水泥砂浆等杂物给予剔除；空洞、及裂缝加以修补，幷在裂缝处作出标识，方便防水层施工时附加增强阴、阳角处处理成园弧或钝角。2）划分施工区段：假如施工面积大，不能无间断一次性施工完成，应依照施工基面结构，工期要求，现场情况合理划分区段，以确保施工质量。是否需要划分施工区段以及怎样划分，将依照现场情况确定。3）防水层施工：A、检验施工基面，确保施工基面清洁和符合施工要求。B、用水将基面预湿C、在基面无明水情况下开始施工D、第一层，将一包粉剂与液料以1:1配比,充分搅拌至无结块﹑无沉淀物，批刮于第一层上，基层原裂缝处用水泥基防水涂料再交叉涂刷一遍。E、每一涂层间隔时间不少于3小时。已搅拌浆料应在一小时内用完，施工间隔时间较长时，再次使用前，提议低速搅匀，以免浆料沉淀。F、对空洞及裂缝修补后基面，用水泥基防水材料再交叉涂刷一遍。G、检验,清理防水层。H、成品保护：水泥基防水材料固化时间为二十四小时，中凝时间为2小时。防水层做完后,禁止在混凝土上凿孔打洞，禁止在防水层上堆物。4）保护层施工：防水层固化二天后至一周内，应完成保护层施工直至保护层施工完成。2、施工注意事项1）施工过程中，如遇雨天,应停顿施工,如遇气温超出35℃,应防止高温时段，于早晚气温较低时施工2）涂膜施工完成还未固化时，宜注意保护，以免破坏防水层整体性，降低防渗性能。3）作业施工人员要求作业施工人员需具备防水工证书。5.2.3敷设枕木敷设枕木是预防保温层发泡材料不至于因自重而下垂，确保在水箱内水压下聚氨酯发泡体不变形有效方法，且枕木导热系数低，能够预防水箱内部形成冷桥。当水池水深大于4米时，一定要敷设枕木，水深低于4米时，能够不予敷设。1、枕木敷设方法枕木高度通常为50mm，宽度应介于30mm与50mm之间，需要在氯化锌溶液里浸泡，表面碳化处理并涂环氧树脂或其它防水涂料。槽底部、蓄冷槽侧面布置枕木，枕木两端以及中间间断包不锈钢箍，预防在压力下变形；侧面枕木经过预留钢筋条固定或经过预埋在混凝土中木条固定，在竖直方向上布置。水平方向间断布置，敷设间隔应能确保聚胺脂发泡作业时，发泡材料不至于因自重而下垂（侧面枕木摆放面积应不少于整个侧面面积10%，在靠近底2水池内壁枕木固定本工程水池内壁设有防水层，所以侧板枕木固定不宜破坏该防水层。我们固定方法是在水池溢流口以上预留钢筋条或预埋木条，垂直方向上部木条用钉固方式固定在预留钢条或预埋木条上，其余木条采取马钉相互扣接形成网格状框架（见图5.2.1）。在枕木组成网格框架部分喷涂聚氨脂，依靠聚氨脂发泡体与木材及墙体粘接力加固框架。然后再深入用一样方法扩展网格面积，直至敷设完整个侧壁。水箱底面枕木只需敷设在地面，相互用马钉扣节即可。图图5.2.1侧壁枕木固定方式5.2.4聚氨脂发泡聚氨酯发泡是水箱内保温施工中关键施工步骤，也是本工法优于传统施工方法一个主要创新点。作为柔性保温材料，聚氨酯发泡体能很好适应钢筋混凝水箱开裂和变形，保温材料与辅助材料热胀冷缩性能一致，不轻易产生开裂。施工简单，保温效果好，耐久性好。在枕木间隙进行聚胺脂发泡作业，形成整体保温层，保温厚度应大于60mm（略高出枕木）；发泡时添加增强表面硬度材料，发泡完成后表面应平整；注意水箱顶部也应作保温，以降低凝结水生成，保温层厚度通常为6硬质聚氨酯泡沫塑料现场发泡施工操作过程：1、清扫基层，使基层表面无水、无杂物，如基层表面光滑，泡沫体粘着效果不佳时，能够用5%明矾水先涂刷一次，干燥后表面即附有明矾小颗粒，以增强粘着力。2、在处理好基层上作分仓分隔，分仓板表面应光滑、幷刷黄油或机油有利于脱模。3、按已确定现场实际配合百分比正确秤量，先将甲组份中六种材料置于甲组料容器均匀混合，经过水浴调整物料温度在＋25℃4、乙组份“多苯基多异氰酸酯”一样调整在＋25℃、加入已混合均匀甲组料，用手提电动搅拌器混合15～20s，即注入分隔仓内发泡成型。5、硬质聚氨酯泡沫塑料现场发泡施工参考配合比见表5.2.1。甲组份中各种原料相对密度不一样，尤其是三氟三氯乙烷(FCl3)密度大，轻易沉积于底部，混合前，甲组份料要先充分搅拌均匀。泡沫体组成物料活性大，对气候条件敏感，材料配比用量随气候条件不一样而有所改变，必须经过试验经校对后再确定现场施工配比。阻燃剂(TCEP)不参加化学反应，用量不宜过多，不然会引发泡沫体收缩和发脆。要严格控制配合中胺醚用量，用量过多会引发阴燃着火。材料中泡沫稳定剂(硅油)贮存期最长8个月，贮存期过长粘度增大，开始失效。表5.2.1硬质聚氨酯泡沫塑料现场发泡施工参考配合比组成原料名称性能重量配合比甲组份Ⅰ型阻火聚醚组成泡沫体主链100乙二胺聚醚催化交联剂30三乙醇胺催化剂4三氟三氯乙烷（Fcl3）发泡剂40硅油（发泡灵）泡沫稳定剂5B-三氯乙基磷酸酯（TCEP）阻火助剂40乙组份多苯基多异氰酸酯（PAPI）组成泡沫体主链1786、发泡材料每次搅拌、灌注时控制在1～2Kg料范围内，以免每次料层过厚影响散热。物料化合反应放热量很大，13cm正方形泡沫体中心温度即能达成12℃7、物料形成泡沫体时温度以＋25℃最好，所以，全部物料须在水浴中加热（或冷却）调整温度。这些原料分两组，经充分混合后分别由计量泵按百分比打入特制喷枪内，在喷枪或灌注混合器内充分混合喷涂于管道或设备表面，发生反应，在5～10s内起泡而生成泡沫塑料，幷固化成型。所形成泡沫体为乳白色，气泡均匀、密实，泡沫体表面光滑，气泡孔径约0.4mm，表观密度为72kg/m38、聚氨脂保温发泡体与木材及混凝土墙体有极高粘接性，所以他们之间连接不需要任何辅助材料。9、整表现浇保温层铺设后，不得直接在其上推行小车和堆放重物，完成发泡施工区域作好防雨、防潮遮盖，预防泡沫体浸水、受潮，在雨水口、水落管口等，采取暂时方法封堵，预防杂物进入造成堵塞。5.2.5PVC卷材施工工艺在保温层内侧再做一层防水层能够有效预防水箱内水和保温层聚氨酯发泡材料直接接触，宜用2层PVC卷材作为防水层。1、整个蓄水槽底部及侧面液位以下敷设高密度PVC卷材，厚度1.2mm，通常敷设两层高密度聚乙烯衬垫，PVC卷材采取热熔法焊接，搭接缝四道密封，确保不泄漏。防水卷材搭接宽度为8—10cm，每道焊缝宽度为1cm，搭接缝宜多采取多条焊缝焊接，单条焊缝搭接宽度大于10mm。双缝焊接应注意同时焊牢，不应有虚焊、漏焊等现象，图5.2.2PVC卷材和侧木条连接方式2、固定住防水卷材能够预防其因为自重脱落失去防水效果，因为蓄冷水池里面水温度会在4℃至12℃之间变动，从而造成了整个PVC卷材层、保温层和固定层热胀冷缩。为防止PVC卷材与保温层伸缩不一致造成脱落，PVC卷材固定方法不宜采取粘贴法，宜采取钉固法，即PVC卷材用钉帽固定在保温层枕木上。第一层PVC卷材反面熔焊有PVC材质固定条，经过特制铁钉固定于枕木上。PVC防水卷材与侧木条连接采取钉固内补丁焊接方式见图5.2.2PVC卷材和侧木条连接方式图图5.2.3PVC卷材与顶板连接方式3、管道穿墙处防水方法采取倒扣法或顺扣法进行PVC收口密封，通常位于水箱上部水压较小管道能够采取反扣法（见图5.2.5），通常位于水箱下部水压较大管道适宜采取顺扣法（见图5.2.6），确保与穿管接缝处微弱点不内漏。PVC喇叭口均为定制成品，管道材料若为PVC管材，则可和PVC卷材热熔焊接；若不是，则可在管道外加一层PVC管材，再和PVC卷材热熔焊接。PVC卷材敷设结束于水槽顶板，顶部固定PVC卷材处需用夹板，同时要留部分空隙，便于保温层内水蒸气排出，也有利于加水时PVC卷材与保温层之间空气排出，使PVC卷材紧贴保温层，确保PVC防水卷材铺贴平顺，消除下垂、绷紧和破损现象。图图5.2.4反扣法示意图图图5.2.5顺扣法示意图4、铺设完平面和立面卷材防水层后，要对防水层进行质量验收。检验防水层表面有没有裂缝、孔洞、翘边等；卷材搭接缝处封口条是否粘结牢靠，密封是否可靠等，如发觉问题，要及时修补，消除隐患。防水层验收合格后，马上做保护层。槽内进行其它施工作业时，应确保随即施工或维护或其它任何作业不能扎破PVC膜，可用胶粘剂点粘固定一层聚苯板保护层。待底层施工完成后，在底面应现浇200mm厚混凝土沙浆，以作为底面布水器承载平台。保护层做法要符合要求。6材料与设备6.1施工材料水泥基渗透结晶型防水涂料，多元醇(polyol)与异氰酸酯(MDI)两组份液体，发泡剂等添加剂，枕木，PVC卷材，镀锌钢钉6.2电动机械聚氨脂发泡机，PVC卷材焊接机6.3测量工具传感器、接收器、计算机，角尺。6.4其余工具铁锤、刷子（适当增加）7质量控制7.1质量标准及质量要求7.1.1关于标准规范1、《地下工程防水技术规范》（GB50108-）2、《地下防水工程质量验收规范》（GB50208-）3、《硬质泡沫塑料吸水率试验方法》（GB8810-88）4、《绝缘材料稳态热阻及关于特征测定》（GB10294-88）5、《泡沫塑料和橡胶表面（体积）密度测定》（GB/T6343-95）6、《硬质泡沫塑料压缩试验方法》（GB8813-88）7、《建筑工程施工质量验收统一标准》（GB50300–）7.1.2主控项目1、保温材料堆积密度或表观密度、导热系数，必须符合设计要求。检验方法：检验出厂合格证、质量检验汇报和现场抽样复验汇报。2、保温层封闭前含水率必须符合设计要求。检验方法：检验现场抽样检验汇报。3、PVC卷材防水达成关于防水工程验收规范要求，确保防水工程质量，做到一次性验收合格。检验方法：在第一层与第二层PVC卷材之间底部放置“水位电极”，假如第一层PVC卷材漏水“水位电极”将发出警报。因施工缺点发生泄漏时，应翻修直至注满水放置12小时内无泄漏发生，如盛满水后，发觉槽内有连续气泡产生，应视为泄露，需要派潜水员去标识泄漏位置，方便检修。7.1.3通常项目1、保温层铺设应做到：气泡均匀、孔径适宜、发泡致密，表面光滑，保温层表面平整，找坡正确，强度达成设计要求，无开裂及烧心等缺点。用2m长靠尺检验表面不平整度：尺和表面间空隙不应大于7mm，且空隙改变要平缓。检验方法：观察检验，检验现场抽样检验汇报。2、保温层厚度应符合设计要求。整表现浇保温层铺设厚度允许偏差为＋10%，－5%。检验方法：用钢针插入和尺量检验。7.2严格质量检验机制7.2.1自检：操作工人天天下班前，对自己操作该部位分项工程进行自行检验，检验质量是否符合设计和规范要求，不符合要求处及时修正。各作业班组班长及班组质量员对施工完成分项工程进行自检工作，发觉问题及时修正，幷做好自检统计。7.2.2互检：每完成一个分部工程或分项工程，由项目责任人、质量总监、质量员、施工组织班组长、班组质量员和主要技工进行相互检验，应做好检验统计，相互督短，取长补短，共同提升。7.2.3交接检验：每完成一道工序，由项目责任人、质量总负责、质量员、施工员组织关于工种班组进行工序交接检验，幷办理交接手续，做到责任分明，不符合规范要求，不准进入下道工序施工。7.2.4隐检：防水分部工程中每一分项工序完成须及时进行验收，隐检由项目部组织质量总负责、质量员、施工员、监理、甲方和各班组长进行验收，验收合格后进入下道工序，幷做好隐检统计。8安全方法8.1操作人员施工前应进行体格检验，患有气管炎、心脏病、肝炎、高血压以及对其中一些化工物质有过敏反应者均不得参加施工作业。8.2操作人员应戴防护口罩、防护眼镜、手套、工作服等防护用具，当班工作完成应及时更换工作服幷及时冲洗和清洗身体暴露部分。8.3应适当增加操作人员工间休息，遇有恶心、呕吐、头昏等情况时应及时送到空气新鲜场所休息，或速送医院诊治。8.4硬质聚氨酯泡沫塑料现场发泡施工必须在专业技术人员监督指导下进行。8.5施工现场要保持良好通风情况，有利于气体和热量散发8.6施工现场防火设计应符合要求要求。8.7现场存放原材料场地应远离火源与热源，与其它设施和工作区有一定安全距离，备置有消防器材幷禁止烟火。8.8作业场地应架设围栏和警示牌。工作现场禁止抽烟。9环境保护方法9.1全部原材料必须架空、密封堆放，取用后及时加盖封闭，防止材料泄漏污染场地和环境。9.2现场掉落、废弃材料，材料包装，应及时清理、回收，集中处理。9.3废弃物、受化工材料污染土，禁止作土方回填或就地填埋，预防对地下水和环境污染影响。9.4禁止在施工现场焚烧废弃物，禁止用烤、烧方法清理装运材料容器等。10效益分析10.1经济效益本施工方法大大提升了施工效率，降低施工时间与操作人员工作强度，工程质量得到确保，为水蓄冷空调系统推广提供了技术确保。技术出效益，传统泡沫玻璃砖施工法造价约为2600元/m2，聚氨酯发泡造价约为1600元/m2，枕木造价大约为3000-4000元/m3，采取聚氨酯现场发泡综合成本约为2800-2900元/m2，该施工方法即使一次性投入稍大于传统方法，但施工难度降低，保温效果好，耐久性大大增强，传统泡沫玻璃砖使用寿命最长能够达成5年，采取本工法施工，保温防水层使用寿命可达30年之久，相当于年平均使用成本为传统施工方法1/3左右。10.2社会效益水蓄冷社会效益主要表现在蓄冷系统将空调用电高峰负荷转移到低谷，降低了高峰用电时段对电网压力，提升了电网安全运行性能，提升了现有发电设备和输配变电设备效率，降低了变配电损耗，从而降低了发配电运行成本，充分利用了不可再生资源，其社会效益是巨大。xx省蓄能用峰谷电价政策如表10-1所表示。本工程常规空调与水蓄冷空调整年用电量对比如表10-2所示。采取水蓄冷每年能够降低55.3％高峰用电，降低11.83％平段用电；增加58.626万kW·h低谷用电量，其经社会益显著。表10-1xx省峰谷电价政策时段时间电价/KW.h峰时段8h9：00-12：00，17：00-22：000.720