泡沫混凝土是通過發泡機的發泡系統將發泡劑用機械方式充分發泡,并將泡沫與水泥漿均勻混合,然后經過發泡機的泵送系統進行現澆施工或模具成型,經自然養護所形成的一種含有大量封閉氣孔的新型輕質保溫材料。
它屬于氣泡狀絕熱材料,突出特點是在混凝土內部形成封閉的泡沫孔,使混凝土輕質化和保溫隔熱化;同時也是加氣混凝土中的一個特殊品種,它的孔結構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,產生變形,形成多面體.加氣混凝土是利用化學發氣,通過化學反應,由內部產生氣體而形成氣孔,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,再經自然養護蒸氣養護而成.。
泡沫混凝土是混凝土大家族中的一員,近年來,國內外都非常重視泡沫混凝土的研究與開發,使其在建筑領域的應用越來越廣,現將有關情況介紹如下:
(一)泡沫混凝土的特性
1、輕質
泡沫混凝土的密度小,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用。
2、保溫隔熱性能好
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,導熱系數在0.08-0.3w/(m·K)之間。采用泡沫混凝土作為建筑物墻體及屋面材料,具有良好的節能效果。
3、 隔音耐火性能好
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。
4、其它性能
泡沫混凝土還具有施工過程中可泵性好,防水能力強,沖擊能量吸收性能好,可大量利用工業廢渣,價格低廉等優點。
(二)泡沫混凝土的生產工藝
泡沫混凝土的基本原料為水泥、石灰、水、泡沫,在此基礎上摻加一些填料、骨料及外加劑。常用的填料及骨料為:砂、粉煤灰、陶粒、碎石屑、膨脹聚苯乙烯、膨脹珍珠巖、苯脫克細骨料,常用的外加劑與普通混凝土一樣,為減水劑、防水劑、緩凝劑、促凝劑等。
(三)泡沫混凝土的生產方法有濕砂漿法和干砂漿法兩種。
近,日本采用蛋白質物添加適量的陽離子表面活性劑配成的混合發泡劑,采用現場澆注成型的工藝,研制成功現澆泡沫混凝土新工藝。
(四)我國目前泡沫混凝土的應用現狀
近年來,我國越來越重視建筑節能工作,隨著與建筑節能有關政策的實施,墻體材料改革取得了的成就,節能材料倍受歡迎。泡沫混凝土以其良好的特性,已用于節能墻體材料中,在其它方面也獲得了應用。目前,泡沫混凝土在我國的應用情況如下:
1. 泡沫混凝土砌塊
泡沫混凝土砌塊是泡沫混凝土在墻體材料中應用量較大的一種材料。在我國南方地區,一般用密度等級為900-1200 kg/m3的泡沫混凝土砌塊作為框架結構的填充墻,主要是利用該砌塊隔熱性能好和輕質高強的特點。尤以廣東省應用多 ,在北方,泡沫混凝土砌塊主要用作墻體保溫層。
2. 泡沫混凝土輕質墻板
目前用于建筑物分戶和分室隔墻的主要材料是GRC輕質墻板,由于其原料價格較高,影響了其推廣應用。中國建筑材料科學研究院采用GRC隔墻板生產工藝結合固體泡沫劑和泡沫水泥的研究成果,開發出了粉煤灰泡沫水泥輕質墻板的生產技術,與傳統的GRC輕質墻板相比,采用泡沫混凝土生產技術,不但能明顯降低產品的成本,而且大大改善了漿體的流動性,使成型更為方便 。
3. 泡沫混凝土補償地基
由于建筑物群各部分自重的不同,在施工過程中將產生自由沉降差,在建筑物設計過程中要求在建筑物自重較低的部分其基礎須填軟材料,作為補償地基使用。泡沫混凝土能較好地滿足補償地基材料的要求。
例如,在北京團結湖大廈的部分基礎中,現場澆注了厚度為150mm、抗壓強度在0.10±0.02Mpa,密度小于200 kg/m3泡沫混凝土,取得了良好的效果。據現場測試,此種低密度泡沫混凝土的強度可很好地控制在設計的范圍內,且具有良好的壓縮性。
(五)國外泡沫混凝土的新進展
近年來,美國、英國、荷蘭、加拿大等歐美以及日本、韓國等亞洲,充分利用泡沫混凝土的良好特性,將它在建筑工程中的應用領域不斷擴大,加快了工程進度,提高了工程質量。
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回填材料可降低垂直載荷,也減少了對岸墻的側向載荷。這是因為泡沫混凝土是一種粘結性能良好的剛性體,它并不沿周邊對岸墻施加側向壓力,沉降降低了,維修費用隨之減少,從而節省很多開支。也可用來增進路堤邊坡的穩定性,用它取代邊坡的部分土壤,由于減輕了質量,從而就降低了影響邊坡穩定性的作用力。
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基礎,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800-900 kg/m3。此類運動場可進行曲棍球,足球及網球活動。或者在泡沫混凝土上蓋上一層0.05m厚的多孔瀝青層及塑料層,則可作田徑跑道用。
3. 作夾芯構件
在預制鋼筋混凝土構件時可采用泡沫混凝土作為內芯,使其具有輕質高強隔熱的良好性能。通常采用密度為400-600 kg/m3的泡沫混凝土。
4. 用作復合墻板
用泡沫混凝土制作成各種輕質板材,在框架結構中用作隔熱填充墻體或與薄鋼板制成復合墻板,泡沫混凝土的密度通常為600 kg/m3左右。
5. 管線回填
地下廢棄的油柜、管線(內裝粗油、化學品)、污水管及其它空穴容易導致火災或塌方,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600-1100 kg/m3。
6. 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性,因此它經常用于貧混凝土填層。如對隔熱性要求不很高,采用密度為1200 kg/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500 kg/m3的貧混凝土填層,平均厚度為0.1-0.2m。
7. 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、價格低廉等優點。坡度一般為10mm/m,厚度為0.03-0.2m,采用密度為800-1200 kg/m3的泡沫混凝土。
8. 儲罐底腳的支撐
將泡沫混凝土澆階在鋼儲罐(內裝粗油、化學品)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應力狀態,這一連續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800-1000 kg/m3。
9. 其它
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、水管線的隔隔離等方面。