泡沫混凝土又稱為發(fā)泡水泥,輕質(zhì)混泥土等,是一種利廢,環(huán)保,節(jié)能,低廉且具有不燃性的新型建筑節(jié)能材料。輕質(zhì)混凝土(泡沫混凝土)是通過化學(xué)或物理的方式根據(jù)應(yīng)用需要將空氣或氮氣,二氧化碳氣,氧氣等氣體引入混凝土漿體中,經(jīng)過合理養(yǎng)護成型,而形成的含有大量細小的封閉氣孔,并具有相當(dāng)強度的混凝土制品。輕質(zhì)混凝土(泡沫混凝土)的制作通常是用機械方法將泡沫劑水溶液制備成泡沫,再將泡沫加入到含硅質(zhì)材料,鈣質(zhì)材料,水及各種外加劑等組成的料漿中,經(jīng)混合攪拌,澆注成型,養(yǎng)護而成的一種多孔材料。
它屬于氣泡狀絕熱材料,突出特點是在混凝土內(nèi)部形成封閉的泡沫孔,使混凝土輕質(zhì)化和保溫隔熱化;同時也是加氣混凝土中的一個特殊品種,它的孔結(jié)構(gòu)和材料性能都接近于加氣混凝土,他們二者的差別,只是在氣孔形狀和加氣手段之間的差別.加氣混凝土氣孔一般是橢圓形的,而泡沫混凝土受毛細孔作用的影響,產(chǎn)生變形,形成多面體.加氣混凝土是利用化學(xué)發(fā)氣,通過化學(xué)反應(yīng),由內(nèi)部產(chǎn)生氣體而形成氣孔,泡沫混凝土則是通過機械制泡的方法,先將發(fā)泡劑制成泡沫,然后再將泡沫加入水泥,菱鎂,石膏漿中,形成泡沫漿體,再經(jīng)自然養(yǎng)護蒸氣養(yǎng)護而成.。
泡沫混凝土是一種新型的節(jié)能環(huán)保型建筑材料,國內(nèi)外學(xué)者對其做了大量的研究開發(fā),使其廣泛應(yīng)用于墻體材料中,但其還存在一定的缺陷,如強度偏低,開裂,吸水等,因而要進一步擴大其應(yīng)用領(lǐng)域還需在發(fā)泡劑,配合比,工藝流程,設(shè)備等方面做更進一步的研究。
泡沫混凝土是混凝土大家族中的一員,近年來,國內(nèi)外都非常重視泡沫混凝土的研究與開發(fā),使其在建筑領(lǐng)域的應(yīng)用越來越廣,現(xiàn)將有關(guān)情況介紹如下:
泡沫混凝土通常是用機械方法將泡沫劑水溶液制備成泡沫,再將泡沫加入到含硅質(zhì)材料,鈣質(zhì)材料,水及各種外加劑等組成的料漿中,經(jīng)混合攪拌,澆注成型,養(yǎng)護而成的一種多孔材料。由于泡沫混凝土中含有大量封閉的孔隙,使其具有下列良好的物理力學(xué)性能。
泡沫混凝土的密度較小,密度等級一般為300-1800kg/m3,常用泡沫混凝土的密度等級為300-1200 kg/m3,近年來,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,有些可達結(jié)構(gòu)物總重的30%-40%。而且,對結(jié)構(gòu)構(gòu)件而言,如采用泡沫混凝土代替普通混凝土,可提高構(gòu)件的承截能力。因此,在建筑工程中采用泡沫混凝土具有顯著的經(jīng)濟效益。
由于泡沫混凝土中含有大量封閉的細小孔隙,因此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。通常密度等級在300-1200 kg/m3范圍的泡沫混凝土,導(dǎo)熱系數(shù)在0.08-0.3w/(m·K)之間,熱阻約為普通混凝土的10-20倍。采用泡沫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。
泡沫混凝土屬多孔材料,因此它也是一種良好的隔音材料,在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。泡沫混凝土是無機材料,不會燃燒,從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。
可現(xiàn)場澆注施工,與主體工程結(jié)合緊密。
泡沫混凝土的多孔性使其具有低的彈性模量,從而使其對沖擊載荷具有良好的吸收和分散作用。
現(xiàn)澆泡沫混凝土吸水率較低,相對獨立的封閉氣泡及良好的整體性,使其具有一定的防水性能。
7,耐久性能好
與主體工程壽命相同。
泡沫混凝土不但能在廠內(nèi)生產(chǎn)成各種各樣的制品,而且還能現(xiàn)場施工,直接現(xiàn)澆成屋面,地面和墻體。
泡沫混凝土所需原料為水泥和發(fā)泡劑,發(fā)泡劑大都接近中性,不含苯,甲醛等有害物質(zhì),避免了環(huán)境污染和消防隱患。
只需使用水泥發(fā)泡機可實現(xiàn)自動化作業(yè),可泵送實現(xiàn)垂直高度200米的遠距離輸送,工作量為150—300立方/工作日。
泡沫混凝土還具有施工過程中可泵性好,抗壓強度高(0.5-22.2Mpa),沖擊能量吸收性能好,可大量利用工業(yè)廢渣,價格低廉等優(yōu)點。
泡沫混凝土以其良好的特性,廣泛應(yīng)用于節(jié)能墻體材料中,在其他方面也獲得了應(yīng)用。目前,泡沫混凝土在我國的應(yīng)用主要是屋面泡沫混凝土保溫層現(xiàn)澆,泡沫混凝土面塊,泡沫混凝土輕質(zhì)墻板,泡沫混凝土補償?shù)鼗。但?充分利用泡沫混凝土的良好特性,可以將它在建筑工程中的應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴大,加快工程進度,提高工程質(zhì)量,具體如下:
(1)用作擋土墻。主要用作港口的巖墻。泡沫混凝土在岸墻后用作輕質(zhì)回填材料可降低垂直截荷,也減少了對岸墻的側(cè)向載荷。這是因為泡沫混凝土是一種粘結(jié)性能良好的剛性體,它并不沿周邊對岸墻施加側(cè)向壓力,沉降降低了,維修費用隨之減少,從而節(jié)省很多開支。泡沫混凝土也可用來增進路堤邊坡的穩(wěn)定性,用它取代邊坡的部分土壤,由于減輕了質(zhì)量,從而就降低了影響邊坡穩(wěn)定性的作用力。
(2)修建運動場和田徑跑道。使用排水能力強的可滲性泡沫混凝土作為輕質(zhì)基礎(chǔ),上面覆以礫石或人造草皮,作為運動場用。泡沫混凝土的密度為800-900kg/m³此類運動場可進行曲棍球,足球及網(wǎng)球活動;蛘咴谂菽炷辽仙w上一層0.05m厚的多孔瀝青層及塑料層,則可作田徑跑道用。
(3)作夾芯構(gòu)件。在預(yù)制鋼筋混凝土構(gòu)件中可采用泡沫混凝土作為內(nèi)芯,使其具有輕質(zhì)高強隔熱的良好性能。通常采用密度為400 - 600kg/m³的泡沫混凝土。
(4)管線回填。地下廢棄的油柜,管線(內(nèi)裝粗油,化學(xué)品), 污水管及其他空穴容易導(dǎo)致火災(zāi)或塌方,采用泡沫混凝土回填可解決這些后患,費用也少。泡沫混凝土采用的密度取決于管子的直徑及地下水位,一般為600-1100kg/m³。
(5)貧混凝土填層。由于使用可彎曲的軟管,泡沫混凝土具有很大的工作度及適應(yīng)性,因此它經(jīng)常用于貧混凝土填層。如對隔熱性要求不很高,采用密度為1200kg/m³左右的貧混凝土填層,平均厚度為0.05m;如對隔熱性要求很高,則采用密度為500kg/m³的貧混凝土填層,平均厚度為0.1- 0.2m。
(6)屋面邊坡。泡沫混凝土用于屋面邊坡,具有重量輕, 施工速度快,價格低廉等優(yōu)點。坡度一般為10mm/m.厚度為0.03-0.2m,采用密度為800 - 1200kg/m³的泡沫混凝土。
(7)儲罐底腳的支撐。將泡沫混凝土澆階在鋼儲罐(內(nèi)裝粗油,化學(xué)品)底腳的底部,必要時也可形成一凸形地基,這樣可確保整個箱底的支撐在焊接時年處于最佳應(yīng)力狀態(tài),這一連續(xù)的支撐可使儲罐采用薄板箱底。同時凸形地基也易于清潔。泡沫混凝土的使用密度為800-1000kg\m³。
。8)用于園林綠化。將泡沫混凝土做成容重在600-1000kg/m³,可用于園林假山,垃圾箱,桌凳等。
。9) 國防(現(xiàn)代戰(zhàn)爭是用信息和先進機動器械為攻擊工具),該發(fā)泡水泥能用在被敵方轟炸破壞的軍事工程如機場,重要交通公路等實行立即搶修,用我們的設(shè)備及工藝能把敵方破壞的工程迅速修復(fù),實驗得來的結(jié)果是修復(fù)后10分鐘即能用于飛機起降,戰(zhàn)車通過。
(10)其他。泡沫混凝土也可用于防火墻的絕緣填充,隔聲樓面填充,隧道襯管回填;以及供電,水管線的隔離等方面。
泡沫混凝土的施工是通過整套專用的設(shè)備現(xiàn)場完成。整套設(shè)備配有上料,攪拌,主機等系統(tǒng),施工時進行現(xiàn)場上料,攪拌,發(fā)泡并通過自帶的泵送系統(tǒng)經(jīng)高壓輸送管直接送至施工基面。
1泡沫混凝土取得的成果
泡沫混凝土的種類很多,但最常用的是水泥泡沫混凝土。水泥泡沫混凝土根據(jù)其摻合料不同又可分為水泥-粉煤灰-石灰型,水泥-礦渣-石灰-石膏型,水泥-粉煤灰-砂-石灰型,水泥一砂一石灰型,水泥-礦渣-粉煤灰-石灰-植物纖維型[4],水泥-砂-玻璃纖維型等類型。
謝明輝對水泥-粉煤灰-石灰型的泡沫混凝土進行了試驗研究,獲得了密度為691kg/m3,抗壓強度為3.4MPa,導(dǎo)熱系數(shù)為0.210W/(m·K,抗15次凍融循環(huán)合格,碳化系數(shù)為0.89的理想的泡沫混凝土墻體材料。
陸愛萍,郭玉順等對水泥-礦渣-石灰-石膏型的泡沫混凝土進行了試驗研究,研究表明常壓養(yǎng)護礦渣多孔混凝土是一種較理想的隔熱保溫材料(密度為910 kg/m3, 28d抗壓強度為9.81MPa),同時在價格上優(yōu)勢明顯,具有一定的市場競爭力。
高波[7]對水泥-粉煤灰-砂-石灰型的泡沫混凝土進行了試驗研究,獲得最佳配合比粉煤灰60%,石灰5%,發(fā)泡液3kg,細砂15%,水泥20%所對應(yīng)的性能為密度創(chuàng)6kglm3, 吸水率229島,28d抗壓強度3.4MPa。
宋旭輝等對水泥-砂-石灰型的泡沫混凝土進行了試驗研究,在得了密度為812kg/m³,抗壓強度為2.8MPa,導(dǎo)熱系數(shù)為0.108W/(m·K,抗15次凍融循環(huán)合格,干燥收縮率0.43mmlm的泡沫混凝土。
高波,王群力等對水泥-礦渣-粉煤灰-石灰-植物纖維型的泡沫混凝土進行了試驗研究,獲得了干密度648kg/m3,抗壓強度3.6MPa,吸水率12.0%,抗25次凍融循環(huán)合格,干燥收縮0.72mm/m,工藝簡單,價格低廉的優(yōu)異產(chǎn)品。
詹炳根等[10]對水泥-砂-玻璃纖維型的泡沫混凝土進行了試驗研究,結(jié)果表明玻瑞纖維增加了泡沫混凝土的抗壓和抗折強度,極大地改善了韌性,并在一定程度上抑制了早期干縮開裂。
2 泡沫混凝土存在的缺陷
(1)強度偏低:體積密度為800-859kg/m³的泡沫混凝土的抗壓強度嚴(yán)重偏低,一般低于2.0MPa,有的甚至不足1.0MPa。但目前國內(nèi)泡沫混凝土技術(shù)發(fā)展迅猛,南昌有企業(yè)(如南昌金砼)已經(jīng)將500公斤每立方的泡沫混凝土強度提高到2.5MPa。
。2)開孔率偏高:由于泡沫混凝土中存在Na,K,等對氣泡的破壞作用,使得其中的氣孔多為開孔,嚴(yán)重影響了泡沫混凝土的保溫性能。目前,南昌金砼已經(jīng)將180公斤級別泡沫混凝土做到0.4MPa以上,且開孔率已經(jīng)控制在10%以下。
(3)開裂,吸水:硬化泡沫混凝土表面開裂,導(dǎo)致吸收大量外來水分。開裂可以添加纖維緩解,吸水可以加憎水劑解決。
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