呂文樸:現(xiàn)澆泡沫混凝土施工中的問題及對策

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【摘要】隨著建筑節(jié)能事業(yè)的不斷深入，各種工業(yè)廢渣開始得到利用。輕質(zhì)高強(qiáng)、節(jié)能利廢、環(huán)保型輕質(zhì)材料逐漸為建材行業(yè)研究熱點(diǎn)。泡沫混凝土材料以其獨(dú)特的品質(zhì)開始引起了人們重視?，F(xiàn)在泡沫混凝土已經(jīng)廣泛應(yīng)用地暖、墊層、墻體等，前期理論與應(yīng)用方面已取得了重要的階段性成果，并取得了很好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益，有著很好的應(yīng)用前景。本文就是在此背景下，以泡沫混凝土現(xiàn)澆施工為重點(diǎn)，主要就以下幾個方面進(jìn)行了述： 1、泡沫混凝土現(xiàn)澆施工概述；2、泡沫混凝土施工中出現(xiàn)的問題；3、問題的應(yīng)對措施；4、泡沫混凝土現(xiàn)澆工程未來研究中的趨勢與重點(diǎn)。

【關(guān)鍵詞】泡沫混凝土；現(xiàn)澆施工；發(fā)泡劑

In The Foam Concrete Construction Appears Question and Solution measure

Abstract：based on the development of Energy Conservation of Buildings, now all kinds of industrial waste residue are getting used in many fields. Those materials with lightweight, high compressive strength, saving energy are getting to be studied. Now the foam concrete already was widespread applies warmly in the place, the breaker strip, the wall and so on。The preliminary theory and the application aspect have yielded the important gradual result, and has obtained the very good economic efficiency and the social efficiency, has the very good application prospect。This article is in this context, in order to focus on construction of foam concrete cast in place, the main research the following aspects: 1, An overview of foam concrete in-situ construction 2、Foam concrete in construction problems 3, The problem of response measures 4, In the future development trend of foam concrete in-situ projects and focus

Keyword：foam concrete construction

0 前言

泡沫混凝土自1979年開始應(yīng)用以來，發(fā)展迅速，應(yīng)用范圍也不斷擴(kuò)展。泡沫混凝土是一種內(nèi)部含有大量細(xì)小、封閉、均勻分布?xì)饪椎亩嗫仔圆牧?，具有輕質(zhì)高強(qiáng)、隔熱保溫、防火隔音、抗水減震等特性。普遍應(yīng)用于高層建筑墻體制作、保溫和襯墊等工程中。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。尤其是在發(fā)展中國家,如 用作屋面板、墻板和砌塊等。同時(shí),在施工工業(yè) 中使用泡沫混凝土在發(fā)達(dá)國家也正在受到高度 重視。例如,泡沫混凝土在歐洲大陸、英國等 的使用量正在迅速增長。在俄羅斯、德國、泡沫混凝土應(yīng)用于地暖施工已經(jīng)相對普及。國內(nèi)也有很多高等院校、先進(jìn)企業(yè)一直不懈的致力于泡沫混凝土品質(zhì)、設(shè)備和技術(shù)的研究。

1 泡沫混凝土現(xiàn)澆技術(shù)

1.1 泡沫混凝土施工現(xiàn)狀

泡沫混凝土用在地暖、屋面、隔音墊層等施工方面無疑是一種極好的建筑無機(jī)保溫材料，它與現(xiàn)有的有保溫材料如聚苯板對比具有如下優(yōu)勢：使用壽命長，承載力大，環(huán)保無任何揮發(fā)性物質(zhì)等優(yōu)點(diǎn)。因此這些優(yōu)勢泡沫混凝土開始在運(yùn)用于地暖施工中。最早運(yùn)用就屬河北與山東，這兩個地方最先所用的泡沫混凝土技術(shù)都是引自韓國，包括所用的發(fā)泡劑與發(fā)泡機(jī)最初也都是用的韓國產(chǎn)。

但是近年隨著泡沫混凝土運(yùn)用的增廣，很多國內(nèi)的一些施工建設(shè)單位開始盯上這個方興未艾的行業(yè)，出現(xiàn)了眾多的生產(chǎn)商進(jìn)行角逐，都想分得一杯羹。但在這些施工建設(shè)單位有很多一些是不盡人意的，甚至有些帶有投機(jī)意識。其主要原因是單位資質(zhì)層次不齊、行業(yè)門檻過于低下與泡沫混凝土技術(shù)總體不高，形成了整體具有競爭實(shí)力的廠家甚少，也就沒法形成行業(yè)壁壘，技術(shù)壁壘。國內(nèi)對于泡沫混凝土的了解甚少，對其進(jìn)行專業(yè)化研究也相對進(jìn)行緩慢，處于探索發(fā)展階段，也缺乏權(quán)威的技術(shù)規(guī)范和強(qiáng)有力的監(jiān)督機(jī)制，泡沫混凝土的用戶，施工方，生產(chǎn)方，監(jiān)督方信息不對稱，這樣使得泡沫混凝土施工市場較為混亂。

同時(shí)泡沫混凝土施工并非工廠化生產(chǎn)，需在工地現(xiàn)場操作施工，因而，產(chǎn)品質(zhì)量存在著很大差異。有些泡沫混凝土根本達(dá)不到應(yīng)有的物理性能指標(biāo)，這就使用戶產(chǎn)生種種疑問：泡沫混凝土能保溫嗎？泡沫混凝土有強(qiáng)度嗎？泡沫混凝土可用嗎？如此下去，必將給整個市場帶來嚴(yán)重影響。

1.2 泡沫混凝土現(xiàn)澆技術(shù)的應(yīng)用

泡沫混凝土現(xiàn)澆的戰(zhàn)略方向是建筑節(jié)能領(lǐng)域新產(chǎn)品的研發(fā)和推廣，是環(huán)保節(jié)能保溫材料--泡沫混凝土技術(shù)及其生產(chǎn)設(shè)備的研發(fā)、生產(chǎn)、市場推廣及技術(shù)合作。主要產(chǎn)品應(yīng)用有：現(xiàn)澆泡沫混凝土屋面及墻體保溫材料、地暖保溫材料、室內(nèi)墊層材料等。

1.3 泡沫混凝土現(xiàn)澆施工

施工準(zhǔn)備

材料要求及主要機(jī)具：

水泥：宜用325 號以上的普通硅酸鹽水泥，亦可用礦渣硅酸鹽水泥，有侵蝕性介質(zhì)作用時(shí)，應(yīng)按設(shè)計(jì)要求選用。

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

外加劑：外加劑的選擇及用量應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求及GB_50119-2003規(guī)范的規(guī)定。

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。

基層處理

把雜物清理清掃干凈并用水濕潤。

泡沫制取和使用

泡沫混凝土所用的泡沫應(yīng)該使用專用設(shè)備制取，其泡沫直徑應(yīng)控制在0.5－2mm 之間，且應(yīng)有彈性，不易破碎?；炷僚菽瓚?yīng)隨制取隨使用，留置時(shí)間不宜大于20分鐘。

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?；鶎优c突出屋面結(jié)構(gòu)的交接處和基層的轉(zhuǎn)角處，保溫層均應(yīng)做成圓孤形；內(nèi)部排水的水落口周圍，找平層應(yīng)做成略低的凹坑。

總厚度超過 10cm 時(shí)，宜分層施工。

平屋面采用結(jié)構(gòu)找坡，坡度不應(yīng)小于3%；采用材料找坡，坡度宜為2%；天溝、檐溝縱向找坡，坡度不應(yīng)小于1%，溝底水落差不得超過150mm 。

由于泡沫混凝土稠度低，流動性大，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)場發(fā)泡混凝土現(xiàn)場澆注相結(jié)合的施工工藝。具體做法是：

1）預(yù)制泡沫混凝土板；

2）在屋面上澆注10－20mm 泡沫混凝土，并鋪設(shè)預(yù)制的泡沫混凝土板；

3）對低洼不平處用泡沫混凝土找平。因預(yù)制泡沫混凝土板與現(xiàn)場發(fā)泡的混凝土系采用同一材料、同一工藝生產(chǎn)，二者熱膨脹系數(shù)完全相同，且能很好地結(jié)合，因而可保證屋面有較好的保溫性和整體性。

當(dāng)容重低于300kg/m3時(shí)，施工時(shí)宜加速凝劑，速凝劑摻量一般為水泥用量的2%-8%,摻量隨速凝劑品種、施工溫度和工程要求適當(dāng)增減，具體的增減量應(yīng)由實(shí)驗(yàn)確定。

施工現(xiàn)場的氣溫不宜低于5℃。

施工完畢后，應(yīng)進(jìn)行保濕養(yǎng)護(hù)，2-3天內(nèi)不能上人，不能承重。

2 泡沫混凝土現(xiàn)澆施工出現(xiàn)的問題及原因

河南華泰建材開發(fā)有限公司在引進(jìn)吸收國外先進(jìn)技術(shù)的基礎(chǔ)上，經(jīng)過反復(fù)論證和大量試驗(yàn)，已成功掌握了制作泡沫混凝土的核心技術(shù)，目前在國內(nèi)同行業(yè)中處于領(lǐng)先地位。通過反復(fù)論證、大量試驗(yàn)和資料收集，發(fā)現(xiàn)了一些問題，而這些問題值得我們注意：

2.1施工運(yùn)用后存在的難題

2.1.1泡沫混凝土空鼓現(xiàn)象

在起初施工中發(fā)現(xiàn)，在樓板與發(fā)泡水泥的分界面上有10～15mm厚度的水泥是沒有“泡”的，基本上是實(shí)水泥漿；將已經(jīng)計(jì)算好的料漿打樓層地面后，結(jié)果發(fā)現(xiàn)打出來的絕熱層厚度不夠；在試模中，300kg/m3、350kg/m3密度的試塊能順利地打出，但在施工中350kg/m3密度以下密度的發(fā)泡水泥層卻難以實(shí)現(xiàn)，也就是說打出的發(fā)泡水泥的密度總是偏高。遇到這些問題后，HT施工班組也用了很多辦法摸索解決這些問題的方法：如用水將地面澆濕可以改善其效果，但也很難掌握，水澆少了，起不到什么作用，水澆多了，不但會漏到樓下將樓下頂板所刮得膩?zhàn)优莸?，造成賠償責(zé)任，而且還會在積水的位置造成“空鼓”，在有的地區(qū)由于空氣溫度很高，空氣特別干燥，即便是灑很多水也要不了幾分鐘就干透了，灑水也解決不了問題。因此，解決上述問題的方法就成為了現(xiàn)澆技術(shù)存在的技術(shù)性問題。

首先，由于發(fā)泡劑本身特點(diǎn)，發(fā)泡劑在外力作用下產(chǎn)生表面有很強(qiáng)張力的微“泡”泡體， 在一定壓力下打入水泥漿體后，將水泥漿體充斥成以發(fā)泡劑泡體為空腔形狀水泥漿空腔體，經(jīng)過一定時(shí)間，水泥漿凝固后，就形成了以發(fā)泡劑泡體為空腔形狀的水泥空腔體，我們把這個水泥空腔體就稱為“發(fā)泡水泥”。由于所形成的 發(fā)泡水泥的密度很小，形體中大部分的空間是由空氣占據(jù)，因此發(fā)泡水泥具有較好的保溫特性。

從泡沫混凝土形成的原理可以看出，將具有很強(qiáng)張力的微“泡”泡體，在一定壓力下打入水泥漿體后，將水泥漿體充斥成以發(fā)泡劑泡體為空腔形狀水泥漿空腔體的過程 是發(fā)泡水泥形成的第一個過程，經(jīng)過一定時(shí)間水泥漿凝固后，形成了以發(fā)泡劑泡體為空腔形狀的水泥空腔體是發(fā)泡水泥形成的第二個過程，在第一個過程和第二個過程之間，必須保證發(fā)泡劑泡體不能破裂，以發(fā)泡劑泡體為空腔形狀的水泥空腔體才能形成，這是發(fā)泡水泥形成的必要條件?，F(xiàn)象所產(chǎn)生的原因就是：由于混凝土構(gòu)成的樓板具有很強(qiáng)的吸水性，當(dāng)發(fā)泡水泥漿體接觸到樓板時(shí)，在短時(shí)間內(nèi)樓板就可以將發(fā)泡水泥漿體中的大量水分吸走，以至于靠近樓板的發(fā)泡水泥漿體中的大量“泡體”破裂，使發(fā)泡水泥漿體還原為實(shí)水泥漿體。

用水澆將樓板澆濕的方法雖然可以減少和緩解發(fā)泡水泥漿體還原為實(shí)水泥漿體，但不能從根本上解決問題，這種方法受氣候和人為因素影響非常大，所形成的產(chǎn)品質(zhì)量極不穩(wěn)定，過多的澆水還會在積水區(qū)域形成“空鼓”，是不宜寫進(jìn)國家和行業(yè)規(guī)程與標(biāo)準(zhǔn)的方法。

2.1.2 泡沫混凝土強(qiáng)度低、密度大。

體積密度為800-850kg／m3的泡沫混凝土的抗壓強(qiáng)度嚴(yán)重偏低，一般低于2.0MPa，有的甚至不足1.0MPa。與普通混凝土一樣，泡沫混凝土的強(qiáng)度并不是一個固定的數(shù)值，不同的膠凝材料種類、水泥用量、混凝土配合比、水灰、泡沫用量、發(fā)泡劑、養(yǎng)護(hù)制度以及其它外加劑的采用與否等都影響泡沫混凝土的強(qiáng)度。

1）配合比的影響

泡沫混凝土的制作主要是以水泥、發(fā)泡劑為主料，有時(shí)可能加入一些混合材料，還有可能加入細(xì)集料加入不同的材料對泡沫混凝土的影響也是不一樣！第一種情況僅以水泥和發(fā)泡劑的主料，不加其他輔料。制備較高強(qiáng)度的泡沫凝土?xí)r，需要選擇高強(qiáng)度等級的水泥。第二種情況是加入混合材料：混合材料的加入會導(dǎo)致泡沫混凝土早期強(qiáng)度的顯著降低，而對后期強(qiáng)度的影響并不大。第三種情況是摻用砂子作細(xì)集料，泡沫混凝土的強(qiáng)度原則上也會發(fā)生不同程度的降低，但是砂子的摻用對提高硬化泡沫混凝土的體積穩(wěn)定性、減小收縮將十分有利。

2）水灰比的影響

如僅從硬化泡沫混凝土的內(nèi)部結(jié)構(gòu)變化分析，水灰比的增加必然導(dǎo)致泡沫混凝土強(qiáng)度的降低。但是，大量的實(shí)驗(yàn)已證明，當(dāng)水灰比在一定的范圍內(nèi)增加時(shí)，泡沫混凝土的強(qiáng)度不但不降低，反而表現(xiàn)出提高的趨勢。泡沫混凝土的制備與普通混凝土不同，它存在一個泡沫引入的過程。為了較好地在這個過程中將泡沫均勻引入到水泥漿料中并完好均勻地分布于泡沫混凝土體系，要求泥漿料具有良好的流動性。較高的成型水灰比恰好是保證水泥砂漿具有良好的流動性的必要條件。

3）體積密度的影響

泡沫混凝土的體積密度越小，強(qiáng)度就越低，這一現(xiàn)象與泡沫的引入有關(guān)。理論和實(shí)驗(yàn)都證明，泡沫混凝土中氣孔的引入一方面是賦予其普通混凝土所沒有的輕質(zhì)、隔音、保溫、高流動性等性能，但從結(jié)構(gòu)和力學(xué)的角度看，同時(shí)也引入了大量的缺陷，從而導(dǎo)致硬化泡沫混凝土強(qiáng)度的大幅度降低。由于泡沫混凝土中的孔隙率一般高達(dá)50％－70％，而且孔徑主要為0.1mm以上，因此，泡沫混凝土的強(qiáng)度大大低于普通混凝土的強(qiáng)度。

4）養(yǎng)護(hù)制度的影響

早期養(yǎng)護(hù)制度對泡沫混凝土的強(qiáng)度發(fā)揮和最終強(qiáng)度至關(guān)重要。泡沫混凝土成型水灰比較大，所以，要加強(qiáng)早期養(yǎng)護(hù)和保水，防止水分過早散失。這不僅對泡沫混凝土的強(qiáng)度發(fā)揮具有重要意義，對防止硬化混凝土開裂也非常重要。

5）外加劑的影響

泡沫混凝土使用的外加劑主要包括水泥強(qiáng)度激發(fā)劑、減水劑和發(fā)泡劑等。水泥強(qiáng)度激發(fā)劑主要是在水泥混合材料中采用，這樣可以減輕泡沫混凝土早期強(qiáng)度降低的程度，但是，使用激發(fā)劑往往會降低泡沫混凝土的最終強(qiáng)度

2.1.3 后期保養(yǎng)出現(xiàn)的問題--開裂、吸水。

泡沫混凝土的收縮、開裂和吸水是三個密切關(guān)聯(lián)的問題：一般說來，泡沫混凝土由于早期養(yǎng)護(hù)不善、保水措施不夠或使用過程中條件比較苛刻，均會引發(fā)其內(nèi)部的水分蒸發(fā)，從而導(dǎo)致體積收縮、開裂或發(fā)生顯著的吸水作用。而泡沫混凝土過多吸水又會降低保溫隔熱效果，從泡沫混凝土的制備過程和對硬化體斷面的觀察研究發(fā)現(xiàn)，泡沫混凝土內(nèi)的孔絕大多數(shù)是相對獨(dú)立的封閉孔。因此，得到完好養(yǎng)護(hù)的泡沫混凝土浸泡于水中。其吸水主要集中于表層，并不具有大的吸水性。影響泡沫混凝土收縮、開裂、吸水的因素主要有以下幾方面：

1）水泥用量的影響

普通硅酸鹽水泥在水化硬化過程中固相體積是增加的，而水泥+水體系是收縮的。其次，水泥水化過程中還伴隨熱效應(yīng)，引起初始體積膨脹而冷卻時(shí)又收縮，導(dǎo)致表觀收縮量增大。另外，水泥水化過程中還存在自吸水引起的自收縮現(xiàn)象。所以，一般情況下如果其它條件基本相同，水泥用量增加，泡沫混凝土的收縮也會相應(yīng)增大。而水泥同時(shí)又是保證強(qiáng)度的重要因素之一，所以水泥用量存在一個合適的范圍。

2）水泥種類的影響

并不是所有的水泥硬化前后的體積都是收縮的，膨脹水泥在硬化前后體積不但不收縮反而有所脹。因此，如果采用適量的膨脹水泥，可以在一定程度上彌補(bǔ)或減輕泡沫混凝土整體的收縮。但是，膨脹水泥不但影響體積變化，同時(shí)也會影響其他一系列性能，過多引人會引起硬化泡沫混凝土結(jié)構(gòu)破壞，因此膨脹水泥的品種和摻用量必需通過試驗(yàn)確定。

3）集料的影響

試驗(yàn)和工程實(shí)際統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明，幾種典型的水泥材料的收縮率波動為：水泥凈漿(1500-3000)×10－6、水泥砂漿(900-1500)×10－6 、水泥混凝土(600-900)×10－6 、水泥泡沫混凝土(1500-3500)×10－6 。可見，普通水泥混凝土的收縮率最小，水泥凈漿收縮率較大，泡沫混凝土的收縮率最大。這是因?yàn)槠胀ɑ炷林袚接写罅矿w積不變的粗集料，而沒有集料的水泥凈漿在硬化前后總體積本身就是減小的。泡沫混凝土收縮最大，一方面是因?yàn)槠渲袥]有粗集料，另一方面是因?yàn)槠渲泻写罅康目紫?，隙的大部分被水填充，使用過程隨著孔隙中水分的逸出，外觀表現(xiàn)出體積收縮。由此可見，摻加集料無疑是減少沫混凝土收縮的措施之一。不過泡沫混凝土中只能摻加一部分細(xì)集料。同時(shí)，因?yàn)榧显诨瘜W(xué)上的惰性，過量的摻加將導(dǎo)致泡沫混凝土強(qiáng)度顯著降低，因而其摻量受到一定限制。當(dāng)泡沫混凝土的密度、水灰比等工藝參數(shù)基本確定以后，細(xì)集料增加，水泥用量將減少，所以，集料摻用與否和摻量多少同樣存在一個適宜的選擇。

4）水灰比和養(yǎng)護(hù)方式的影響

試驗(yàn)結(jié)果表明，水分逸出與硬化泡沫混凝土收縮變化有著明顯和密切的同步性。這說明水分逸出直接導(dǎo)致泡沫混凝土的收縮，而當(dāng)水分停止逸出時(shí)，泡沫混凝土也即停止收縮。尤其是在硬化的早期階段，泡沫混凝土的結(jié)構(gòu)還比較薄弱，如果養(yǎng)護(hù)不善，水分極易損失，導(dǎo)致較大的收縮和表面開裂，削弱硬化體內(nèi)部結(jié)構(gòu)，引發(fā)硬化泡沫混凝土高吸水性。據(jù)此，泡沫混凝土的初始水灰比便成為影響硬化泡沫混凝土收縮的一個先決因素。制備低收縮泡沫混凝土的關(guān)鍵技術(shù)之一是控制低水灰比。

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