聚苯乙烯泡沫混凝土制作工藝研究

肖保輝 XIAO Bao-hui；栗麗 LI Li

（黃河科技學院，鄭州450005）

0 引言

聚苯乙烯（Expanded Polystyrene，簡稱EPS）泡沫混凝土，是一種用聚苯乙烯泡沫顆粒作為輕骨料的輕質混凝土，它被普遍的用在建筑物墻體的保溫防潮、水利設施的保溫防凍、路基防凍等工程中，具有很多優勢，比如輕質、保溫、隔熱、隔聲、吸能等，還可用于橋梁工程以及海洋懸浮結構等。EPS混凝土不僅可以節約能源，因為其不用蒸養或燒結，還能夠利用大量廢棄EPS包裝材料，降污利廢意義重大。

EPS顆粒為有機物，它的表面憎水，是很難和水泥等無機凝膠材料結合在一起的，所以提高EPS混凝土性能的關鍵是要改善EPS顆粒與水泥砂漿的結合現狀。現在兩者結合的現狀是由于兩者的密度相差很大，在結合的過程中很容易出現分層離析的現象。為解決這一問題國內外許多學者做了大量研究。

1 國內外研究成果

Ganesh等[1]將EPS顆粒用水與超增塑劑預濕，然后再加入其他集料攪拌，效果顯著。Robert等[2]認為改變超增塑劑的摻量即可制作出均勻、流動性好的EPS混凝土，但是需注意攪拌時間和投料順序，為避免分層，采用了免振動成型方法。陳兵等[3]采用類似“裹砂”工藝預拌EPS顆粒，并提出采用氯丁膠改性和采取干濕交替養護的工藝，可提高EPS混凝土的強度。王武祥[4]則先將水泥、礦物添加劑、增黏劑等預混均勻，然后加水攪拌3～5min，形成黏稠狀漿體，再加入EPS顆粒攪拌3min，即可注模。潘武略等[5]通過控制水灰比和灰砂比，采用雙摻技術及加壓抹光免振成型工藝，效果良好。吳秋生等[6]采用的攪拌方法為先將EPS顆粒、水泥、粉煤灰和纖維素醚攪拌30s，然后加入80%的水和20%的減水劑再攪拌90s，最后加入剩余的水和減水劑攪拌90s，振動成型。張雪松[7]采用低水灰比，結合加壓振動成型方法，克服EPS顆粒的上浮。認為二次攪拌工藝與加壓振動成型方法可制作出EPS分散均勻的混凝土，但流動性較差。楊凱[8]運用裹砂造殼原理，采用半干性聚合物硅酸鹽膠凝材料通過預處理在EPS表面形成親水性硅酸鹽薄殼。

由上述研究可見，解決EPS上浮及與膠凝材料的粘結問題可分為三種措施：①摻加合成樹脂等；②摻入表面活性劑，進行表面改性；③借鑒混凝土的裹砂工藝，采用二次攪拌。前兩種方法成本較高，預濕EPS顆粒并對其進行“裹砂”或造殼是有效解決EPS顆粒上浮的途徑，但工藝較復雜，生產效率低。從經濟和便利角度考慮，應優先選用二次攪拌方法。

本試驗嘗試采用二次攪拌工藝、控制低水灰比和振動時間的方法，提出EPS混凝土經濟便捷的生產工藝。

2 試驗設計

①試驗材料：水泥采用江蘇八菱海螺水泥有限公司生產的P.O42.5普通硅酸鹽水泥；普通河砂；及普通的萘系減水劑。試驗配比見表1，制作5組尺寸為150mm的立方體試塊，每組3塊，取測試平均值進行分析。

表1 EPS混凝土質量配合比

②攪拌方法：一次攪拌方法：將水泥、砂子、水攪拌后再加入EPS顆粒進行攪拌。二次攪拌方法：先將EPS顆粒與稀釋后的外加劑混合攪拌，并加入一定量的水泥漿攪拌均勻，盡量使水泥漿完全將EPS顆粒包裹住，養護2h后成為一次拌料。將余下的水泥、水與砂子攪拌，投入一次拌料，攪拌均勻，在振動臺上振動成型。

③振動成型：攪拌均勻后在振動臺上振動成型，記錄和控制好振動時間，以試件表面泛漿為宜。

④養護：常溫下覆膜養護，注意灑水，保持一定的濕度。

3 試驗結果及分析

5組試件試驗結果如表2所示。

由試驗結果可知：低水灰比可避免EPS混凝土攪拌與成型過程中的分層離析，使EPS顆粒避免上浮，分布均勻，且混凝土強度較高。

水泥漿的密度比聚苯乙烯的密度要大很多，所以采取一般的制作工藝時，會出現嚴重的分層現象。而二次攪拌是一種類似于混凝土的裹砂工藝的一種工藝。它首先是把外加劑溶解在水里形成溶液，然后和聚苯乙烯泡沫球混合,使表面活性劑更充分地分布于聚苯乙烯與水泥界面,改善界面性能。EPS混凝土強度較一次攪拌工藝法提高大約40%左右。

在不同的振動時間下進行的測試結果可知：振動時間5s時，EPS分布不均勻，振動時間15s時,出現分層離析現象，振動時間10s時效果最佳，此時出現表面泛漿現象。

表2 試驗結果

4 結論

EPS混凝土作為一種新型保溫材料，但是在制作過程中EPS易上浮并不易與水泥漿粘結，其施工工藝成為控制EPS混凝土強度的關鍵因素。本文試驗表明：綜合采用二次攪拌工藝、控制振動成型時間、降低水灰比等措施，可以制作EPS顆粒均勻分布的輕質混凝土，并有效提高EPS混凝土的強度，是一種即經濟又簡單可行的施工方法。

[1]GANESH BABU K，SARADHIBABU D.Behaviourof lightweight ex panded polystyrene concrete containing silica fume[J].Cement and Concrete Research，2003，33（5）：755-762.

[2]LE ROY R，PARANT E，BOULAY C.Taking into account the inclusions'size in lightweight concrete compressive strength prediction [J].Cement and Concrete Research，2005，35（4）：770-775.

[3]陳兵，陳龍珠.EPS輕質混凝土力學性能研究[J].混凝土與水泥制品，2004（3）：41-45.

[4]王武祥.300級再生EPS超輕混凝土及其應用[J].新型建筑材料，2003（7）：210-213.

[5]潘武略，鄧德華，原通鵬等.EPS顆粒混凝土組成對其和易性與強度的影響[J].粉煤灰綜合利用，2006（1）：9-11.

[6]吳秋生，余其俊，韋江雄等.EPS輕骨料混凝土工作性能改善與評價方法研究[J].新型建筑材料，2007（11）：63-67.

[7]張雪松.聚苯乙烯輕集料混凝土物理、力學性能試驗研究[D].天津：河北工業大學，2003.

[8]楊凱.聚苯顆粒保溫砂漿的研制與工程應用[D].重慶：重慶大學，2006.