發(fā)泡混凝土的性能與應(yīng)用

李中原, 唐福永

黃淮學(xué)院（463000）

發(fā)泡混凝土，又名泡沫混凝土或輕質(zhì)混凝土，是一種新型節(jié)能保溫建筑材料。發(fā)泡混凝土是通過(guò)發(fā)泡機(jī)的發(fā)泡系統(tǒng)將發(fā)泡劑用機(jī)械方式充分發(fā)泡,并將泡沫與水泥漿均勻混合，然后經(jīng)過(guò)發(fā)泡機(jī)的泵送系統(tǒng)進(jìn)行現(xiàn)澆施工或模具成型，經(jīng)自然養(yǎng)護(hù)形成的一種含有大量封閉氣孔的新型輕質(zhì)保溫材料。發(fā)泡混凝土是以發(fā)泡劑、水泥、粉煤灰、石粉等攪拌成有機(jī)膠結(jié)料的雙套連續(xù)結(jié)構(gòu)的聚合物,且內(nèi)含均勻氣孔。發(fā)泡混凝土使混凝土具備輕質(zhì)化和保溫隔熱化,適用于屋面保溫找坡、地面保溫墊層、上翻梁基坑填充、墻體澆筑的泡沫孔。

1 發(fā)泡混凝土的特性

1.1 輕質(zhì)

發(fā)泡混凝土的密度小,一般為300～1800 kg/m3常用發(fā)泡混凝土的密度為300～1200 kg/m3。近年來(lái),密度為160 kg/m3的超輕泡沫混凝土也在建筑工程中獲得了應(yīng)用。由于泡沫混凝土的密度小,在建筑物的內(nèi)外墻體、層面、樓面、立柱等建筑結(jié)構(gòu)中采用該種材料,一般可使建筑物自重降低25%左右,有些可達(dá)結(jié)構(gòu)物總重的30%～40%。結(jié)構(gòu)構(gòu)件采用發(fā)泡混凝土代替普通混凝土，可提高構(gòu)件的承載能力。因此，在建筑工程中采用發(fā)泡混凝土具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益。特別是最近的“十一五”《節(jié)能中長(zhǎng)期專(zhuān)項(xiàng)規(guī)劃》對(duì)國(guó)內(nèi)建筑行業(yè)實(shí)現(xiàn)節(jié)能提出具體目標(biāo)，節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)系數(shù)提高為65%，建筑節(jié)能市場(chǎng)潛力巨大。

1.2 保溫隔熱性能好

發(fā)泡混凝土含有大量封閉的細(xì)小空隙,具有良好的熱工性能,即良好的保溫隔熱性能，這是普通混凝土所不具備的。密度在300～1200 kg/m3的發(fā)泡混凝土,導(dǎo)熱系數(shù)在0.08～0.3 W/(m·k),熱阻約為普通混凝土的10～20倍,采用發(fā)泡混凝土作為建筑物墻體及屋面材料具有良好的節(jié)能效果。

1.3 隔音耐火性能好

發(fā)泡混凝土是一種良好的隔音材料,建筑物的樓層和高速公路的隔音板、地下建筑物的頂層等可采用該材料作為隔音層。發(fā)泡混凝土是無(wú)機(jī)材料,不會(huì)燃燒,具有良好的耐火性，在建筑物上使用,可提高建筑物的防火性能。

1.4 整體性能好

發(fā)泡混凝土可現(xiàn)澆施工,與主體工程結(jié)合緊密,不需留界隔縫和透氣管。

1.5 低彈減震性好

發(fā)泡混凝土的多孔性使其具有低的彈性模量,對(duì)沖擊載荷具有良好的吸收和分散作用。

1.6 防水性能強(qiáng)

現(xiàn)澆發(fā)泡混凝土吸水性較小,擁有相對(duì)獨(dú)立的封閉氣泡及良好的整體性,具備一定的防水性能。

1.7 生產(chǎn)加工方便

發(fā)泡混凝土能在工廠預(yù)制成各種制品,而且還能現(xiàn)場(chǎng)施工,現(xiàn)澆成屋面、地面和墻體。

1.8 環(huán)保性能好

發(fā)泡混凝土所需的原料水泥和發(fā)泡劑,為中性,不含苯、甲醛等有害物質(zhì),避免了環(huán)境污染和消防隱患。

1.9 施工方便

發(fā)泡混凝土只需使用水泥發(fā)泡機(jī)即可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化作業(yè),可泵送實(shí)現(xiàn)垂直高度200 m的遠(yuǎn)距離輸送,產(chǎn)量為每工作日150～300 m3。

2 發(fā)泡混凝土的發(fā)展及應(yīng)用情況

美國(guó)、英國(guó)、荷蘭、加拿大等歐美國(guó)家以及日本、韓國(guó)等亞洲國(guó)家,已充分利用發(fā)泡混凝土的特性,不斷擴(kuò)大在建筑工程中的應(yīng)用領(lǐng)域,加快了工程進(jìn)度、提高了工程質(zhì)量。近年來(lái),隨著與建筑節(jié)能有關(guān)政策的實(shí)施,節(jié)能材料倍受歡迎。發(fā)泡混凝土在我國(guó)得到快速發(fā)展和應(yīng)用,年增長(zhǎng)率約在8%以上。

2.1 建筑保溫方面

屋面保溫隔熱:發(fā)泡混凝土應(yīng)用于屋面保溫隔熱施工采用現(xiàn)場(chǎng)澆筑方法,將保溫層、找坡層、找平層合三為一,簡(jiǎn)化保溫施工工序,與混凝土層面結(jié)成整體,并可制成發(fā)泡混凝土屋面保溫板、磚。

2.2 工程方面

1）地基:主要用于補(bǔ)償?shù)鼗⒌缆贰蛄骸⑺淼兰按笮蜆?gòu)筑物的填層。

2）擋土墻:主要用于公路護(hù)坡、路基、河岸、港口。其中主要用作港口的岸墻。

2.3 園林方面

1）可制成輕質(zhì)假山、盆景。

2）可制成輕質(zhì)水上漂浮制品,如漂浮景觀、植物、假山等。

3）可制成發(fā)泡彩色裝飾園藝陶粒、仿木材料等。

2.4 工業(yè)方面

1）管道保溫:管道的保溫層。

2）耐火應(yīng)用:主要用于爐窯現(xiàn)澆保溫層,噴涂保溫層,耐火保溫磚等。

3）化工應(yīng)用:儲(chǔ)罐底腳的支撐,將發(fā)泡混凝土澆筑在鋼儲(chǔ)罐(內(nèi)裝粗油,化學(xué)品)底腳的底部,必要時(shí)也可形成一凸形地基,確保整個(gè)箱底支撐在焊接時(shí)處于最佳應(yīng)力狀態(tài),連續(xù)支撐方式可使儲(chǔ)罐采用薄板箱底,同時(shí)也有利于凸形地基的清潔。

4）陶瓷工業(yè):輕質(zhì)泡沫陶瓷制品。

3 發(fā)泡混凝土的施工方法

1）施工材料要求及主要機(jī)具:

①水泥:宜用32.5級(jí)以上的普通硅鹽水泥,亦可用礦渣硅酸鹽水泥,有侵蝕介質(zhì)作用時(shí)應(yīng)按設(shè)計(jì)要求選用；

②砂:用中砂,不得含有雜物，含泥量不得超過(guò)3%,使用前必須過(guò)3～5mm孔徑的篩；

③外加劑:選擇及用量應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求及GB 50119-2003規(guī)范的規(guī)定；

④主要機(jī)具:發(fā)泡機(jī)、砂漿攪拌機(jī)、鐵抹子、掃帚、木抹子、刮杠等。

2）基層雜物清理干凈，并用水泥濕潤(rùn)。

3）發(fā)泡混凝土用泡沫應(yīng)使用專(zhuān)用設(shè)備制取,泡沫直徑應(yīng)控制在0.5～2mm,且應(yīng)有彈性、不易破碎。混凝土泡沫應(yīng)隨時(shí)制取隨時(shí)使用,留置時(shí)間不宜大于20分鐘。

4）找平層與保溫層應(yīng)同時(shí)施工,保溫層坡度應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求,基層與突出屋面結(jié)構(gòu)(女兒墻、山墻、天窗墻、變形縫、煙囪等)的交接處和基層的轉(zhuǎn)角處,保溫層均應(yīng)做成圓弧形;內(nèi)部排水的水落口的周?chē)?找平層應(yīng)做成略低的凹坑。

5）總厚度超過(guò)10 cm時(shí),宜分層施工。

6）平屋面采用結(jié)構(gòu)打坡,坡度不應(yīng)小于3%;采用材料打坡,坡度宜為2%;天溝、檐溝縱向打坡,坡度不應(yīng)小于1%,溝底水落著不得超過(guò)150mm。

7）斜屋面施工方法:由于發(fā)泡混凝土稠度低,流動(dòng)性大,斜屋面保溫厚度不易控制,為保證質(zhì)量,斜屋面應(yīng)采用預(yù)制混凝土板加現(xiàn)場(chǎng)發(fā)泡混凝土現(xiàn)場(chǎng)澆筑相結(jié)合的施工工藝。具體做法:①預(yù)制泡沫混凝土板;②在屋面上澆筑10～20mm混凝土,并鋪設(shè)預(yù)制的泡沫混凝土板;③對(duì)低洼不平處用泡沫混凝土找平。預(yù)制的泡沫混凝土板與現(xiàn)場(chǎng)發(fā)泡混凝土皆采用同一材料、同一工藝,二者熱膨脹系數(shù)完全相同,且能很好的結(jié)合,因而可保證屋面有較好的保溫性和整體性。

8）發(fā)泡混凝土容重低于300 kg/m3時(shí)，施工時(shí)宜加速凝劑，摻量一般為水泥用量的2%～8%,且隨速凝劑品種、施工溫度和工程要求適當(dāng)增減,增減量應(yīng)通過(guò)試驗(yàn)確定。

9）施工現(xiàn)場(chǎng)的氣溫不宜低于5℃。

10）施工完畢后,應(yīng)進(jìn)行保溫養(yǎng)護(hù)。

4 發(fā)泡混凝土在施工的質(zhì)量控制

4.1 保證項(xiàng)目

1）發(fā)泡混凝土所用原材料(水泥,砂)、發(fā)泡劑、外加劑應(yīng)有產(chǎn)品合格證和性能檢測(cè)報(bào)告,材料的品種、規(guī)格、性能等應(yīng)符合現(xiàn)行國(guó)家產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)。

2）平屋面和天溝、檐溝以及突出屋面結(jié)構(gòu)處的連接方式應(yīng)符合有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求。

3）發(fā)泡混凝土的密度、抗壓強(qiáng)度、導(dǎo)熱系數(shù)、尺寸穩(wěn)定性、不透水性能指標(biāo)應(yīng)符合本標(biāo)準(zhǔn)相關(guān)條款的要求。

4.2 允許偏差項(xiàng)目

發(fā)泡混凝土保溫層的厚度應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求,厚度偏差為+10%或-5%,表面平整度為5mm。

4.3 工程質(zhì)量應(yīng)符合下列要求

1）保溫層表面不得有積水現(xiàn)象。

2）使用的材料應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求和質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。

3）保溫層應(yīng)平整，不得有酥松,起泡起皮現(xiàn)象。

4）保溫層的密度、厚度應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求。

[1]建筑施工手冊(cè)(第四版)[M].北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社,2003.

[2]GB50119-2003,混凝土外加劑應(yīng)用技術(shù)規(guī)程[S].

[3]梁向東,王宗昌.泡沫混凝土及其在工程中的應(yīng)用[J].建筑標(biāo)準(zhǔn)化與質(zhì)量管理,2006,(02)26-28.

[4]魯海梅,徐斌.層面現(xiàn)澆水泥發(fā)泡混凝土[J].新型建筑材料,2003,(12):56-57.

[5]高波,王群力.混凝土發(fā)泡劑及泡沫穩(wěn)定性的研究粉煤灰綜合利用[J].2004,(1):13-16.