探究房屋建筑施工中泡沫混凝土的性能

陳實

（重慶雙源建設監(jiān)理咨詢有限公司　重慶市江北區(qū)　400000）

引言

我國自1950年起就開始從前蘇聯(lián)引進泡沫混凝土材料的相關生產技術。特別是進入21世紀以后，我國泡沫混凝土行業(yè)的發(fā)展進入了快速增長期，其年產量從2000年的幾十萬立方增長至2009年的600萬m3；2015年，我國泡沫混凝土材料的總產量依然維持了20%以上的年增長率達到了3500萬m3，采用泡沫混凝土材料澆筑的建筑面積已超過1億m3。因此，可以看出，推廣泡沫混凝土材料，認真貫徹我國節(jié)能標準，是目前各個行業(yè)勢在必行之事。

1　泡沫混凝土的制備

泡沫混凝土材料的制備原理是將氣孔均勻的分散于水泥砂漿中，然后通過膠凝作用使胞孔凝結固定而成。其基本生產過程如下：①選擇合適的發(fā)泡劑制備出直徑為0.1～1.0mm的泡沫；②將泡沫引入到水泥砂漿中，通過高速攪拌機攪拌使兩者充分混合，并將制得的漿料注入相應的模具之中；通過空氣壓縮機成型；③當泡沫混凝土材料達到一定強度時，脫模養(yǎng)護即可，如圖1所示。

圖1　

2　實驗原材料及性能分析

2.1　水泥

水泥作為常見的膠凝材料被廣泛應用于泡沫混凝土的制備過程中，但由于異于一般混凝土，在膠凝材料的選擇上與普通混凝土是不一樣的，主要是由于在制備的過程中需要引入大量泡沫，而泡沫存在于料漿中會形成氣孔，所以一般來說，為了優(yōu)化性能，所選水泥除了要滿足國家相應標準外，還需要具備其他方面性能。

（1）選用凝結時間較快的水泥

由于試塊在制作過程中易塌模，所以要求所選用的水泥要凝結速度快，初凝、終凝速度要短。一般來說這些要求對快硬水泥相對容易，對于普通硅酸鹽水泥相對較難，應采取一定的改性。如果泡沫混凝土的初凝時間大于1h，則料漿中的氣泡有可能在水泥凝結硬化的過程發(fā)生破碎，若終凝時間大于4h，則消泡后會造成泌水塌模。最好將2次凝結時間控制在2h內，如果初凝時間不大于15min時應配合緩凝劑使用，當初凝時間不小于60min時，若有促凝劑的配合，能使其初凝時間達到40min，也可以使用。

（2）選用強度較高的水泥

因為泡沫混凝土具有較高的孔隙率，因此在相同密度等級下，會比普通混凝土的抗壓強度低很多，所以采用較高強度的水泥是提高泡沫混凝土強度最為有效的方法，這樣才能突出輕質高強的優(yōu)越性能。另外選用細度較好，貯存時間較短的水泥，并且在試驗前過篩，可保證水泥細度要求。

（3）熟料在水泥中的比例不能過低

因為水泥強度主要依靠熟料，但熟料水化很快，而混合材料水化較慢。所以，熟料比例越低，水泥早期強度就越差，這會影響到泡沫的穩(wěn)定性。只要將水泥中的熟料比例降低，才能有效縮短其凝結時間，主要是初凝時間。一般情況下在進行水泥原料選擇時，熟料占的比例要超高水泥總質量的1/2以上。

（4）有害雜質不能破壞泡沫

有些水泥廠在粉磨水泥的過程中，為了易于制備，會加入增強劑或助磨劑。含有強電解質或其他危害泡沫穩(wěn)定的物質的外加劑，會破壞泡沫使泡沫失去穩(wěn)定性。因此在使用水泥前，必須要進行泡沫穩(wěn)定性實驗，以防止破壞泡沫穩(wěn)定性的雜質出現。泡沫混凝土中使用水泥的基本性能如表1所示。

表1　水泥的基本性能

2.2　硅灰

冶煉硅鐵合金或者工業(yè)硅的過程中，會產生灰白色的微小粉末，即為硅灰，大多數粒徑為1μm以下，因其內部大部分為非晶質二氧化硅，因此具有火山灰活性，判斷其活性大小主要依據內部二氧化硅含量與形態(tài)，也就是含量越豐富細度越細的活性越大，摻入混凝土后，可有效提高其性能。

提高界面黏結性。在泡沫混凝土中摻入適量硅灰，能有效降低其成型后易于泌水的缺陷，降低界面水的沉積，提高泡沫混凝土界面黏結強度。

提高力學強度。硅灰的火山灰活性作用可使混凝土的料漿與集料間緊密結合，另外硅灰的微填料作用于界面之間，可以改善泡沫混凝土的孔隙形貌，以此提高其力學性能。

2.3　粉煤灰

在火力發(fā)電廠發(fā)電時往往會產生一些附屬物，其中就有粉煤灰，其顏色多呈灰黑色，并且有火山灰活性。在普通混凝土制備過程中，為了降低成本，會等量或部分替代水泥，泡沫混凝土中摻入適量粉煤灰可以在以上基礎上大大降低水化熱。在拌合過程中，泡沫混凝土料漿的施工性能得到顯著改善，凝結硬化后結構也會變得致密。

粉煤灰活性高低的判斷可從表2中看出，其中以活性為重要性能，在粉煤灰的選取中，實驗原料應該符合相應國家標準。

表2　粉煤灰的性能指標要求

2.4　聚丙烯纖維

為了增強泡沫混凝土的韌性，減少其因為干燥收縮引起的開裂，在試驗中將聚丙烯適量摻入到料漿中，攪拌使分散均勻，使其在混凝土料漿內部形成縱橫交錯的網，作用就像鋼筋混凝土中的鋼筋一樣。泡沫混凝土成型難，主要是由于料漿分散不均勻，造成分層，加入聚丙烯纖維可以吸附料漿，以此可起到增稠的效果，能有效地控制泡沫混凝土的分層和離析。表3為聚丙烯纖維的物理力學性能。

表3　聚丙烯纖維的物理力學性能

2.5　EPS顆粒

由于EPS在生產過程中內部含有閉合的氣泡，所以其密度非常低，即使在水中浸泡，也不會有水浸漬，所以導熱性能異常優(yōu)越。將EPS拌和在泡沫混凝土料漿中，由于其吸水率極低，始終保持內部中空，在水中浸泡液具有良好的隔熱和保溫性能。

本實驗所用的是廢棄聚苯乙烯泡沫塑料，在破碎機作用下，搗成小于5mm的粒徑，呈不規(guī)則球體，其表觀密度小于35.0kg/m3。料漿中加入顆粒后和易性得到改善，與發(fā)泡的EPS顆粒對比，黏聚性與保水性都得到提高，在拌制的過程中利用了工業(yè)廢料，而且級配合力高，在混凝土凝結硬化過程中使結構更加致密。

2.6　發(fā)泡劑

本實驗采用的發(fā)泡劑為HTQ-1型發(fā)泡劑，是在市場采購的植物油萃取發(fā)泡劑，其中含有一定的動物蛋白，是由某建材公司生產的復合型發(fā)泡劑，具體成分與檢測項目如表4所示。

表4　HTQ-1復合型發(fā)泡劑性狀指標

3　結語

（1）通過對高強泡沫混凝土摻入的礦物摻和料進行研究，結果表明：其強度隨著容重的增加而顯著增加，當單獨摻入硅灰可提高其早期強度，但是其后期強度增長較緩，摻入磨細粉煤灰對其后期強度增長影響較明顯。

（2）通過對高強泡沫混凝土制備原材料進行探討可知，最佳配合比為水泥：硅灰=1：0.08，水料比為0.54，發(fā)泡劑摻量為5.0～5.4%。

（3）通過對外加劑的摻量和種類進行探討可知：當硅灰摻量為8%時，采用0.7%的萘系高效減水劑可有效提高泡沫混凝土的抗壓強度，并對抗?jié)B性及干燥收縮有一定程度的改善。當早強劑選用三乙醇胺與Na2SO4復合時，其早期強度增長較為明顯，具體摻量分別為0.05%和2%。

[1]白燕，褚俊英.硅灰對硬化水泥混凝土性能影響探析[J].現代商貿工業(yè)，2011，23（8）：280～281.

[2]趙鐵軍，高倩，王兆利.大摻量粉煤灰對泡沫混凝土抗壓強度的影響[J].粉煤灰，2002（6）：7～10.

[3]周明杰，王娜娜，趙曉艷，等.泡沫混凝土的研究和應用最新進展[J].混凝土，2009（4）：104～107.