发展泡沫混凝土的意义

来源: 建筑网  2017-12-08 08:24

摘要:混凝土是混凝土大家族中的一员,近年来,国内外都非常重视泡沫混凝土的研究与开发,使其在建筑领域的应用越来越广,现将有关情况介绍如下:一、泡沫混凝土的定义及分类1.泡沫混凝土的定义泡沫混凝土是利用机械方式将发泡剂(水溶液)制作成泡沫,再将泡沫混入到硅质材料(砂、粉煤灰)、钙质材料(水泥、石灰)等以及各种外加剂和水组成的混合料中,搅拌均匀浇筑成各种所需的规格,经养护而成的含有大量封闭气孔的轻质混凝土。

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泡沫混凝土是混凝土大家族中的一员,近年来,国内外都非常重视泡沫混凝土的研究与开发,使其在建筑领域的应用越来越广,现将有关情况介绍如下:

一、泡沫混凝土的定义及分类

1.泡沫混凝土的定义

泡沫混凝土是利用机械方式将发泡剂(水溶液)制作成泡沫,再将泡沫混入到硅质材料(砂、粉煤灰)、钙质材料(水泥、石灰)等以及各种外加剂和水组成的混合料中,搅拌均匀浇筑成各种所需的规格,经养护而成的含有大量封闭气孔的轻质混凝土。

2.泡沫混凝土的分类

泡沫混凝土的分类方式很多,按组成胶结材料可分为水泥泡沫混凝土、菱镁泡沫混凝土、石膏泡沫混凝土、火山灰质胶结材料泡沫混凝土;按所用主要填充料的种类可分为粉煤灰泡沫混凝土、矿渣泡沫混凝土、秸秆泡沫混凝土等;按密度一般可分为六个等级,即300kg/m3、400kg/m3、500kg/m3、600kg/m3、700kg/m3、800kg/m3;按使用功能可分为保温型、保温结构型、结构型;按应用领域可分为房建泡沫混凝土、园林泡沫混凝土、工程泡沫混凝土、工业泡沫混凝土;按养护方式可分为自然养护泡沫混凝土、蒸汽养护泡沫混凝土、蒸压养护泡沫混凝土。

二、泡沫混凝土的特性

泡沫混凝土是一种多孔混凝土,其内部均匀分布着大量微小的气孔,泡沫混凝土与加气混凝土有相似的外观结构,其主要物理力学性能及热工性能与加气温凝土相似,主要区别是其气孔在制品内形成的方式不同。加气混凝土是在料浆里掺入发气剂,利用化学反应产生气体使料浆膨胀,经硬化后形成多孔结构。而泡沫混凝土是将物理机械作用下产生的泡沫掺入料浆中混合均匀,经硬化后形成多孔结构。下面我们来说说泡沫混凝土的物理特性:

1.轻质

泡沫混凝土的密度小,密度等级一般为300-1800kg/m3,常用泡沫混凝土的密度等级为300-1200kg/m3,近年来,密度为160kg/m3的超轻泡沫混凝土也在建筑工程中获得了应用。由于泡沫混凝土的密度小,在建筑物的内外墙体、层面、楼面、立柱等建筑结构中采用该种材料,一般可使建筑物自重降低25%左右,有些可达结构物总重的30%-40%.而且,对结构构件而言,如采用泡沫混凝土代替普通混凝土,可提高构件的承截能力。因此,在建筑工程中采用泡沫混凝土具有显著的经济效益。

2.保温隔热性能好

由于泡沫混凝土中含有大量封闭的细小孔隙,因此具有良好的热工性能,即良好的保温隔热性能,这是普通混凝土所不具备的。通常密度等级在300-1200kg/m3范围的泡沫混凝土,导热系数在0.08-0.3w/(m.K)之间。采用泡沫混凝土作为建筑物墙体及屋面材料,具有良好的节能效果。

3.隔音耐火性能好

泡沫混凝土属多孔材料,因此它也是一种良好的隔音材料,在建筑物的楼层和高速公路的隔音板、地下建筑物的顶层等可采用该材料作为隔音层。泡沫混凝土是无机材料,不会燃烧,从而具有良好的耐火性,在建筑物上使用,可提高建筑物的防火性能。

4.其它性能

泡沫混凝土还具有施工过程中可泵性好,防水能力强,冲击能量吸收性能好,可大量利用工业废渣,价格低廉等优点。

三、泡沫混凝土的生产工艺

泡沫混凝土的基本原料为水泥、石灰、水、泡沫,在此基础上掺加一些填料、骨料及外加剂。常用的填料及骨料为:砂、粉煤灰、陶粒、碎石屑、膨胀聚苯乙烯、膨胀珍珠岩、苯脱克细骨料,常用的外加剂与普通混凝土一样,为减水剂、防水剂、缓凝剂、促凝剂等。

泡沫混凝土的生产方法有湿砂浆法和干砂浆法两种。湿砂浆法通常是在混凝土搅拌站将水泥、砂与水等搅拌成砂浆,并用汽车式搅拌机车运至工地,再将单独制成的泡沫加入砂浆,搅拌机将泡沫及砂浆拌匀,然后将制备好的泡沫混凝土注入泵车输送或现场直接施工。干砂浆法是将各干组份(水泥、粉煤灰等)通过散装运输或传动系统输送至施工现场,干组份与水在施工现场拌合,然后将单独制成的泡沫加入砂浆,两者在匀化器内拌合,然后用于现场施工。

最近,日本采用蛋白质物添加适量的阳离子表面活性剂配成的混合发泡剂,采用现场浇注成型的工艺,研制成功现浇泡沫混凝土新工艺。共所用发泡沫是在蛋白质中掺入0.1%-5%的阳离子表面活性剂而配成,阳离子表面活性剂使用季铵盐。其制备方法有三种:一种是将水、蛋白质物、阳离子表面活性剂混合,经发泡剂机发泡,再注入水泥料浆中搅拌,制备泡沫水泥浆,现浇成型;一种是将水、蛋白质物、阳离子表面活性剂混合,经高速搅拌机发泡,再注入水泥料浆中,制备发泡水泥浆;一种是按第二种方法发泡,一边加入少量水泥,一边高速搅拌,制备发泡水泥浆,其中前一种制备方法较好。上述制备方法生产的现浇混凝土不仅轻质、高强、耐火,更引人注目的是不需蒸压养护,现浇即可成型,节能效果显著。

四、泡沫混凝土的主要用途

泡沫混凝土在我国起步较晚,所以现在大多还应用在建筑物方面,而在国外其应用相当广泛,主要应用在下面几个方面:

1.用作挡土墙。主要用作港口的岸墙。泡沫混凝土作为轻质回填材料用于岸墙,可降低垂直载荷,也可减少对岸墙的侧向载荷。因为泡沫混凝土是一种粘结性良好的刚性体,不沿周边对岸墙施加侧向压力,避免或减小沉降,维修费用随之减少。泡沫混凝土也可用来增加路堤边坡的稳定性,用它取代坡的部分土壤,由于减轻了重量,从而降低了影响边坡稳定性的作用力。

2.修建运动场和田径跑道。使用排水能力强的可渗性泡沫混凝土作为轻质基础,上面覆以砾石或人造草皮,可作为运动场。此类运动场可进行曲棍球、足球及网球活动。或者在泡沫混凝土上铺一层0.05m厚的多孔沥青及塑料,则可作为田径跑道。

3.用作夹芯构件。在预制钢筋混凝土构件时可采用泡沫混凝土作为内芯,使其具有轻质高强隔热的良好性能。

4.用作复合墙板。用泡沫混凝土制作成各种轻质板材,在框架结构中用作隔热填充或与薄钢板制成复合墙板。

5.管线回填。地下废弃的油柜、管线(内装粗油、化学品)、污水管及其他容易导致火灾或塌方的空穴,采用泡沫混凝土回填可解决这些后患,费用也少。泡沫混凝土采用的密度大小取决于管子的直径及地下水位。

6.贫混凝土填层。由于使用可弯曲的软管,泡沫混凝土具有很大的工作度及较强的适应性,因此可用于贫混凝土填层。如对隔热性能要求不太高,则一般平均厚度为0.05m;如对隔热性要求很高,则平均厚度为0.1m~0.2m.

7.屋面边坡。泡沫混凝土用于屋面边坡,具有重量轻、施工速度快、价格低廉等优点。坡度一般为10mm/m,厚度为0.03m~0.2m.

8.储罐底脚的支撑。将泡沫混凝土浇注在钢储罐(内装粗油、化学品)底脚的底部,必要时也可形成一凸形地基,这样可确保整个箱底的支撑在焊接时处于最佳状态。这一连续的支撑可使储罐采用薄板箱底,同时凸形地基也易于清洁。

除此之外,泡沫混凝土也可用于防火墙的绝缘填充、楼面隔声填充、隧道衬管回填,以及供电、水管线的隔离等方面。

五、我国泡沫混凝土的应用现状

近年来,我国越来越重视建筑节能工作,随着与建筑节能有关政策的实施,墙体材料改革取得了显著的成就,节能材料倍受欢迎。泡沫混凝土以其良好的特性,已用于节能墙体材料中,在其它方面也获得了应用。目前,泡沫混凝土在我国的应用情况如下。

1.泡沫混凝土砌块

泡沫混凝土砌块是泡沫混凝土在墙体材料中应用量最大的一种材料。在我国南方地区,一般用密度等级为900-1200kg/m3的泡沫混凝土砌块作为框架结构的填充墙,主要是利用该砌块隔热性能好和轻质高强的特点。尤以广东省应用最多,目前该省泡沫混凝土砌块的年用量达60万平方米。在北方,泡沫混凝土砌块主要用作墙体保温层。

2.泡沫混凝土轻质墙板

目前用于建筑物分户和分室隔墙的主要材料是GRC轻质墙板,由于其原料价格较高,影响了其推广应用。中国建筑材料科学研究院采用GRC隔墙板生产工艺结合固体泡沫剂和泡沫水泥的研究成果,开发出了粉煤灰泡沫水泥轻质墙板的生产技术,并得到了应用。该产品生产采用的原料如下:30%-40%的粉煤灰,45%-65%的硫铝酸盐水泥,0-15%的膨胀珍珠岩以及一定体积的泡沫。与传统的GRC轻质墙板相比,采用泡沫混凝土生产技术,不但能明显降低产品的成本,而且大大改善了浆体的流动性,使成型更为方便。