泡沫混凝土保溫隔熱原理分析

地板采暖是從國外傳入我國，近年來在國內(nèi)迅速得到了推廣使用。但經(jīng)過幾年的實(shí)踐，也出現(xiàn)了一此問題。

地板供暖初期保溫材料采用泡沫塑料，該設(shè)計(jì)使用給人們一種新穎、整潔、美觀、溫暖、舒適的感覺，但是在短短數(shù)年使用中也凸現(xiàn)嚴(yán)重缺陷，如地板產(chǎn)生坍塌、脫落、管道斷裂、室內(nèi)地板滲漏而返工現(xiàn)象。為何產(chǎn)生這種現(xiàn)象？該觀念設(shè)計(jì)過于理想化，忽視人們居住的生活行為對這種復(fù)合地板長期影響，特別在設(shè)計(jì)中對泡沫材料選用的隨意性過大、工藝技術(shù)沒有嚴(yán)格的規(guī)定。

地板供暖采用泡沫材料做隔熱材料，這種泡沫由于厚度限制在3cm左右，管道與地面泡沫材料厚度只有1.5~2cm，對這種泡沫材料的隔熱性要求高，除承載隔熱的作用外，還要承受人與物件長期壓力和踩踏，不產(chǎn)生坍塌、供熱管破裂造成漏水，但一般的泡沫工藝技術(shù)、材料是很難做到的。

大量實(shí)驗(yàn)證明：由于塑料泡沫材料用于地暖工程需要多次粘貼、施工復(fù)雜，涉及長時(shí)間加熱產(chǎn)生分解還原室內(nèi)受污染問題，原地板、管道、地面磚分離。人們長期居住行走使泡沫受到破壞，造成坍塌，管道受擠壓斷裂滲水等現(xiàn)象，采用該塑料泡沫材料施工復(fù)雜，成本高；封閉氣孔的泡沫混凝土材料具有優(yōu)異的絕熱、隔熱、隔聲和保暖性，優(yōu)于輕質(zhì)實(shí)心的塑料、膨化珍珠巖、蛭石、陶粒和纖維狀的聚苯塑料、石綿、玻璃棉保溫材料，應(yīng)用于地暖保溫、隔熱屋，可解決以上問題。

我們首先要認(rèn)識泡沫混凝土保溫隔熱原理：

實(shí)驗(yàn)證明：封閉氣體在不流動(dòng)時(shí)導(dǎo)熱性能極低。優(yōu)質(zhì)的泡沫混凝土存在的氣孔高達(dá)50%~80%，氣孔是圓形相互封閉，氣孔內(nèi)空氣不產(chǎn)生對流交換，溫度在泡沫傳遞中逐層大幅度減弱達(dá)到絕熱、隔熱、保溫、隔聲效果，泡沫的封閉和量化決定隔熱保暖性能。所以用于地板采暖的泡沫混凝土的泡沫氣孔必須是封閉的，封閉率越高隔熱保暖性能越好。

地板采暖泡沫混凝土的強(qiáng)度要求：

泡沫混凝土的強(qiáng)度在地板采暖工藝中有著很重要的作用。泡沫混凝土除有良好的隔熱保暖性能還得具抗壓強(qiáng)度，抗壓強(qiáng)度應(yīng)在7MPa以上。

注：普通混凝土每立方料2500kg，允許含氣量1%~5%，抗壓強(qiáng)度高達(dá)25MPa~80MPa。

泡沫混凝土中引入了40%~80%的空氣，每立方米200~1200kg，泡沫數(shù)量最高達(dá)十億個(gè)，猶如堆砌的小雞蛋殼，抗折強(qiáng)度必然大幅度降低，其抗壓強(qiáng)度低至0.4MPa。在承重、承壓、抗震、抗折和粘結(jié)的物理性處于極弱的，但有優(yōu)異的隔熱、保溫、隔聲性能。

聚合泡沫混凝土制造工藝要求：

聚合泡沫混凝土制造是將水泥與有機(jī)物泡沫聚合材料反應(yīng)制得的聚合泡沫混凝土，這種聚合泡沫混凝土具高質(zhì)量的粘性、彈性，浮懸力比同等條件的泡沫混凝土、普通混凝土高數(shù)倍到數(shù)十倍，聚合泡沫混凝土能穩(wěn)定于混凝土之中，在固化過程中泡沫壁逐漸變薄抵消了泡沫泥漿在硬固過程中產(chǎn)生的拉力，物理性斷裂，使聚合泡沫混凝土從泡沫泥漿至硬固物件外在不產(chǎn)生收縮，由此造得的聚合泡沫混凝土不產(chǎn)生坍塌變形收縮。

聚合泡沫混凝土當(dāng)水泥與砂的配比在1：2~4倍，容重在800~1200kg/m3時(shí)，澆注到50cm~100cm左右高度中也不會補(bǔ)擠壓破裂，造成氣體逸出。

所以，制備泡沫混凝土的發(fā)泡劑，必須對水泥有高效的催化、分散、聚合、早強(qiáng)良性發(fā)育作用，在高堿中不被分解的性能，是一種水溶性、高分子的助劑。

聚合泡沫混凝土水泥發(fā)泡劑

當(dāng)今世界上天然樹脂極難制得水溶性樹脂溶劑，水泥發(fā)泡劑是采用水解工藝制得，又以美國、德國為代表，他們均采用天然樹脂水解制得的水溶性水泥發(fā)泡劑，日本是購買專利生產(chǎn)。韓國和我國部分企業(yè)在沒有掌握天然樹脂水解技術(shù)，采用植物、動(dòng)物脂肪酸、膠替代水溶性發(fā)泡劑制備性能較差的“水泥發(fā)泡劑”。

聚合泡沫混凝土水泥發(fā)泡劑可以隨意制得容重300kg/m3~1500kgm3，抗壓強(qiáng)度0.4MPa~15Mpa泡沫混凝土。

大量實(shí)驗(yàn)證明：能使泡沫混凝土產(chǎn)生聚合的水泥發(fā)泡劑是一種天然樹脂能完全水解的高分子溶劑，極易產(chǎn)生泡沫，能促進(jìn)水泥水解，當(dāng)水泥砂漿與水泥發(fā)泡劑泡沫混合，水泥與泡沫壁溶液瞬間反應(yīng)成粘性聚合水泥泡沫，泡沫均勻分布在水泥砂漿中，氣孔被包裹在水泥砂漿中形成封閉富集的聚合泡沫群。由于泡沫混凝土得到充分水解與發(fā)泡劑反應(yīng)的化合物粘力逐漸增大，形成的氣孔壁膜韌性好，壁膜不易破裂，抗壓性好，空氣不易破釋、泡沫混凝土泥漿的氣孔是獨(dú)立封閉的，直徑在1mm左右、均勻分布、直至硬化的剛性固體泡沫混凝土，硬固后其氣孔是封閉分布均勻，氣泡直徑在0.05~1.25mm，使混凝土的重量從2500kg/m3降至300kg/m3，空氣氣孔占60%~85%優(yōu)質(zhì)的水泥發(fā)泡劑制備的泡沫混凝土的抗壓強(qiáng)度高，表面不產(chǎn)生粉化還原物，不降低粘結(jié)力，吸水率低，無憎水性，排斥砂漿，不造成墻體與砂漿不粘結(jié)飾物脫落現(xiàn)象。

泡沫混凝土是采用機(jī)械制水泥發(fā)泡劑泡沫、水泥砂漿，兩者混合反應(yīng)聚合的泡沫混凝土泥漿。要求水泥發(fā)泡劑在液體中極易產(chǎn)生泡沫，在高堿、高鈣水泥中不被分解還原，對水泥有快速分散性，促進(jìn)水解，聚合制得泡沫混凝土，這種聚合水泥泡沫泥漿穩(wěn)定性好，氣孔封閉、彈性好、抗震，不產(chǎn)生游離逸出、可進(jìn)行超高、遠(yuǎn)距運(yùn)輸、泵送。

實(shí)驗(yàn)證明：用于地板采暖的泡沫混凝土的水泥與填充物配比在1：2~5倍，厚度2cm~5cm，氣泡直徑在1毫米以內(nèi)，氣孔是封閉時(shí)，每立方泡沫總量在5千萬個(gè)至十億個(gè)，容重在1000kg/m3~1200kg/m3，抗壓強(qiáng)度可達(dá)8MPa~15MPa。但是劣質(zhì)的水泥發(fā)泡劑制得的泡沫混凝土由于水泥離析沒有聚合力，浮懸力低，填充物產(chǎn)生降沉，形成密度不同的“三文治”泡沫混凝土。

水泥發(fā)泡機(jī)的選用

水泥發(fā)泡機(jī)是制造泡沫混凝土材料的關(guān)鍵所在，水泥發(fā)泡機(jī)的發(fā)泡效果與混泡均勻度往往是決定泡沫混凝土質(zhì)量的重要因素。泡沫混凝土在二十世紀(jì)六十年代在我國的管道保溫方面即有應(yīng)用，但一直沒有得到推廣，就是因?yàn)榕菽炷敛牧显诓皇褂脤Ｓ迷O(shè)備生產(chǎn)的情況下，難以保證其產(chǎn)量和穩(wěn)定性。

從2000年至今，國內(nèi)泡沫混凝土生產(chǎn)設(shè)備已經(jīng)過了幾次更新?lián)Q代。關(guān)于泡沫混凝土設(shè)備的選擇，有以下幾個(gè)指標(biāo)可供參考：

①設(shè)備能否生產(chǎn)400kg/m3容重以下的泡沫混凝土產(chǎn)品；

②設(shè)備的產(chǎn)能是否在5m3/h以上；

③是否能適合復(fù)雜多變的生產(chǎn)條件；

④是否能控制泡沫的加入量；

⑤是否能穩(wěn)定生產(chǎn)同等密度的泡沫混凝土產(chǎn)品。

國內(nèi)一些人認(rèn)為：“機(jī)械只是輔助和量化生產(chǎn)的工具設(shè)備，不起決定作用，優(yōu)秀的水泥發(fā)泡劑直接加入水泥砂漿中也能制備泡沫混凝土?！边@種錯(cuò)誤的理解導(dǎo)至許多廠家在泡沫混凝土的生產(chǎn)上走入了歧途，放棄了設(shè)備、工藝的改進(jìn)而去苦苦尋覓高性能的發(fā)泡劑，而始終沒有找到。實(shí)驗(yàn)證明：制造泡沫混凝土是設(shè)備也是生產(chǎn)的關(guān)鍵因素。