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泡沫混凝土

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泡沫混凝土的问题研究与探索

浏览: 发布日期:2020-09-07

泡沫混凝土是一种能满足节能设计标准的新型建筑材料,具有节能、隔热、隔声、质轻、保温、环保、利废、施工方式灵活多样、应用范围广、适应性强等优异性能;生产时大量利用工业废渣,可有效缓解经济发展与资源之间的矛盾,对我国深化供给侧改革、绿色循环经济加速发展有着重要意义。目前,泡沫混凝土得到了越来越多的关注、重视和应用,成熟应用方式有:现场浇筑和预制成各种制品。据不完全统计我国泡沫混凝土企业总数超过1000家,其中以现浇为主的企业约占60%以上,浇筑产品有地暖绝热层、屋面保温隔热层、地面垫层、各类回填、特种功能产品等。

但是,在实践中泡沫混凝土的生产和施工过程中存在一些问题,比如:现浇泡沫混凝土屋面、地暖回填工程存在着空鼓、开裂、疏松、起灰、强度低、密度波动大等问题;现浇泡沫混凝土墙体出现塌模、开裂、分层离析、上部泡沫、下部水泥浆等现象。

如何把这种向水泥(砂)中掺入预制的水膜性泡沫而引入大量气泡,经混合搅拌、浇筑成型、养护硬化而得到的一种多孔轻质混凝土(干密度通常在11001500kg/m3之间)暴露出的诸多问题研究清楚、有效改进,探索新的应用领域是促进泡沫混凝土应用快速发展的必由之路。

本文就泡沫混凝土的施工状态和硬化后的力学性能进行了初步试验,以常用的水泥—粉煤灰—泡沫—水为原料体系,对其相关性能进行了深入分析。以期对泡沫混凝土的应用有所启发。

1 原材料和试验方法

1.1 原材料

水泥:泡沫混凝土的性能特点需要掺入大量泡沫剂,在其降低干密度、提升隔热隔声性能的同时延缓了水泥正常的水化进程。为了调整硬化时间,可以使用凝结时间较快的硫铝酸盐水泥、高铝水泥、早强型硅酸盐水泥、石膏等材料。如果基于耐久性考虑,一般选用普通硅酸盐水泥。本试验采用中联P·O425R 水泥,密度3.1g/cm3,比表面积365kg/m3,28d抗压强度49.2MPa

掺合料:一般生产泡沫混凝土使用的掺合料应具有如下特性:一是细度要求细,这样对泡沫的包裹性好、同时不影响表观;二是掺合料吸水性不宜过大,因为这将对泡沫的保水性是个考验,吸收泡沫中水分,造成破泡,出现塌模问题。本试验采用大唐电厂Ⅱ级粉煤灰,细度21.2%,需水量101%,烧失量3.45%;S95矿渣,比表面积410m2/kg,流动度比99%

集料:一般不会使用石子粗集料,可根据实际情况加入河砂。本试验采用Mx=2.2的中砂,表观密度2720kg/m3,含粉量8%。特殊用途会使用陶粒、微珠。

外加剂:是生产高性能泡沫混凝土的必要组分,需要优选外加剂品种和经过大量试验确定最佳掺量。泡沫剂决定泡沫混凝土性能的关键组分,它影响着泡沫混凝土的孔径大小、均一性、泡孔的封闭性、硬化体抗压强度等指标;减水剂降低水胶比,提高施工性,可以极大提高基材强度,本试验采用脂肪族类减水剂,固含量26%,密度1.13g/cm3;AY02引气剂,用来辅助细微气泡的补充,有利于干密度的控制;U4万稳泡剂,用来支撑其泡沫不易破泡,提高浆体结构稳定性。

水:自来水。

1.2 试验方法

抗压强度试验参照JG/T2662011《泡沫混凝土》,干密度试验参照GB/T119701997《加气混凝土体积密度、含水率和吸水率试验方法》及JG/T2662011《泡沫混凝土》。混凝土的试验用配合比见表1

2 试验结果与讨论

2.1 新拌泡沫混凝土的工作性能

参考预拌砂浆的稳定性判断方法,对于预拌泡沫混凝土的稳定性通过湿容重变化来表征,如在泡沫混凝土加水拌合后随时间变化容重变化量小,可以认为体系中气泡稳定性好,有利于材料的使用;由于泵送泡沫混凝土的流动性有要求,借用稠度经时变化率表示,用以判断在泵送过程中有无泌水情况、泵送连续性优劣等问题。混凝土的工作性能见表2

表 1 试验配合比 导出到EXCEL

 

kg/m3

序号 水泥 矿粉 粉煤灰 尾砂 AY02 U4 减水剂
1# 490 0 370 300 330 3 0.25 3.5
2# 390 110 360 300 330 4 0.25 3.5
3# 350 0 510 300 330 4 0.35 3.5
4# 350 0 510 300 330 4 0.25 4.0
 

 

 

表 2 工作性能检测结果 导出到EXCEL

 

 

序号 湿容重变化(kg/m3) 稠度变化
加水拌合 1h 2h 初始(mm) 1h(%) 2h(%)
1# 1490 1477 1471 111 +8.1 +8.0
2# 1467 1400 1400 111 +9.9 +7.9
3# 1400 1340 1340 112 +9.8 +8.9
4# 1460 1430 1430 111 +8.1 +9.9
 

 

 

从表2可以得出:泡沫混凝土加水拌合后湿容重在静置1h以后,容重有变小的趋势;在12h之间容重没有发生变化。可以认为在这段时间范围内,发泡剂所发泡沫稳定,满足了其泵送机械施工要求,稠度变化认为只有部分未浸润,经过12h得到了充分的浸润,使得对其流动性有所改善。

本文中泡沫混凝土的凝结时间在10h左右,与外加剂的影响相关。

2.2 硬化泡沫混凝土力学性能

泡沫混凝土硬化体是集承重和保温墙材一体化的工程材料,要求具有防热、隔音、防潮性能,同时对于抗压强度要求指标是一项关系到使用性能的重要指标。混凝土的抗压强度检测结果见表3

表 3 泡沫混凝土抗压强度 导出到EXCEL

 

 

序号 硬化体干密度(kg/m³) 7d强度(MPa) 28d强度(MPa)
1# 1285 9.8 15.2
2# 1256 7.8 13.3
3# 1167 4.5 8.6
4# 1211 4.4 8.3
 

 

 

从表3可以得出:对于加入矿粉的泡沫混凝土而言,由于其水化活性使得泡沫混凝土容重、强度下降不太明显,但对于粉煤灰材料而言,由于其活性需要激发,强度和容重下降较为明显。

基于以上基础研究,对于泡沫混凝土在水化过程和使用过程中体积变形现象,就如何减少问题出现,提出可以按以下思路进行深入研究:(1)选用经济性能型快速硬化低放热水泥作为胶凝材料提高其早期强度;(2)添加适量细集料来提高抗压强度;(3)通过一定手段加强早期养护和及时散热,减少人为非正常外来机械冲击;(4)选用适宜和适量的塑性膨胀组份,以弥补体积收缩;(5)改进模具减少空间约束,增加自由变形成分,降低收缩开裂几率。

3 现阶段泡沫混凝土应用优点

针对其在层面找平应用情况,相对于传统层面保温材料(陶粒混凝土、炉渣铺垫层),具有轻质、保温、隔热、耐久等优势。同时有着与基层结合力强、整体性能好的特点;在施工方面,将保温层、找坡层、找平层分为三合为一,优化了工程做法,提升了施工效率,解决了传统找坡、找平工序无法解决的问题。

应用于保温防热时,其作为单一墙体材料就可以满足节能设计要求,具有可靠性高、综合造价低等优点。比如:硬化后的泡沫混凝土牢固镶嵌基层,由于其闭孔率达到70%80%,可以有效隔绝热量的出入,从而达到节能、保温、隔音、隔热的效果,使得建筑物对于人类居住的舒适度大大提高。从建筑学方面来说,在保证建筑墙体结构强度的前提下,简化了建筑工序,提高了墙体自身的保温性能和隔音性能,整体浇筑与基础结构形成一体化,避免了空鼓问题。


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