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泡沫混凝土整体现浇墙体工程应用研究
来源：四川省非金属复合与功能材料重点实验室－省部共建国家重点实验室培育基地 牛云辉 卢忠远 严云 何顺爱
泡沫混凝土具有质轻、保温隔声等优异性能，但易开裂、强度低和易塌模等问题制约了其在现浇承重墙体上的应用。
摘要：泡沫混凝土具有质轻、保温隔声等优异性能，但易开裂、强度低和易塌模等问题制约了其在现浇承重墙体上的应用。以P?O32.5R水泥、Ⅲ级粉煤灰为主要原料，制备出用于现浇承重保温为一体的免蒸压泡沫混凝土；采用单因素试验研究了外加剂对泡沫混凝土性能的影响，并结合工程应用实例，对泡沫混凝土整浇墙易出现的问题进行分析并提出解决建议。制备的泡沫混凝土能有效地解决泡沫混凝土现浇承重墙体时容易出现的塌模、开裂等问题。
关键词：泡沫混凝土；现浇；外加剂；工程应用
泡沫混凝土具有轻质、保温、隔热、隔声等优异性能，而且生产投资少、可大量利用工业废渣，它的应用对建筑节能及环保都有重要意义。有研究表明[1-4]，随着粉煤灰掺量的增加和水泥用量减少，混凝土的抗压强度大幅下降。但粉煤灰具有火山灰活性，在碱性环境下，随着混凝土龄期的增长，高掺量粉煤灰泡沫混凝土的抗压强度会明显增大。
近年来，泡沫混凝土在国内应用有了很快的发展，但现浇泡沫混凝土保温墙体仍存在一系列问题，诸如泡沫混凝土强度较低，不适宜作为承重墙材；预制砌块增加了工序和工程成本；泡沫混凝土干缩以及因干湿循环和结构疏松引起的开裂，由于受到浇注高度影响出现的塌模、易碳化等问题。严重制约了泡沫混凝土的广泛应用本文以普通硅酸盐水泥、粉煤灰和自制复合发泡剂为主要原料，通过单因素试验研究了外加剂对泡沫混凝土强度、保温性能以及工作性等方面的影响，制备出用于现浇整体板房的免蒸压泡沫混凝土，并将其应用于整体现浇工程。通过大掺量粉煤灰和外加剂之间耦合作用，解决了泡沫混凝土在现浇墙体中出现的易塌模、开裂等问题。结合工程实例，对泡沫混凝土整体现浇集承重保温一体的墙体所存在问题进行分析，并总结提出相应的解决建议。
1配合比设计
水泥：拉法基P?O32.5R水泥；粉煤灰（FA）：Ⅲ级粉煤灰；外加剂A：聚羧酸系减水剂；外加剂B：PP纤维；外加剂C：速凝剂（主要成分为铝酸钠）；外加剂D：稳泡剂（主要成分为纤维素醚）；自制复合发泡剂（主要成分为十二烷基磺酸钠）；钢丝网，规格为10mm×10mm。
1.2试验方法
1.2.1密度设计
由于泡沫混凝土主要通过改变泡沫添加量来控制密度，试验中采用固定混合料体积法来计算泡沫添加量，添加泡沫体积按式（1）计算：
V2=K1×（1-V1/V） & & & & &&（1）
式中：V―――单方泡沫混凝土总体积，m3；
V1―――加入泡沫前，单方泡沫混凝土所用料浆体积，m3；
V2―――单方泡沫混凝土泡沫添加量，m3；
K1―――富余填充系数，本实验所用的经验值为1.2。
对于设计干密度固定的泡沫混凝土按照式（2）来计算混凝土的干密度。
& & & & & &&（2）
式中：V1―――单方泡沫混凝土泡沫添加量，m3；
V2―――加入泡沫前，单方泡沫混凝土所用料浆体积，m3；
k2―――体积损失系数，取决于发泡剂和基体材料，本实验经验值为0.91；
k3―――水胶比；
m1―――单方泡沫混凝土泡沫添加量，kg；
m2―――单方泡沫混凝土基体材料用量，kg；
ξ―――经验常数，不同密度水分挥发和水化速率不同，取决于湿密度大小、泡沫分布。取值范围：0.1～0.5，本实验取0.25。
1.2.2浇注高度试验
实验方法：以55％水泥、45％粉煤灰为胶凝材料，外加剂A、B、C、D掺量分别为胶凝材料质量的0.5%、0.3%、0.4%、0.03%，水胶比为0.3，m（发泡剂）∶m（水）=1∶50，设计密度1100kg/m3制备泡沫混凝土。采用d=0.20m、h=4.5m的PVC管材为模具，现浇高为4.5m泡沫混凝土圆柱，自然养护3d，分别对柱体顶端和底部取样进行测试。测试内容：干密度、强度、测量塌模高度、SEM扫描。
取样方法：切割规格为100mm×100mm×100mm的试块，参照JC/T《泡沫混凝土砌块》进行强度测试，强度测试后将试样置于105℃烘干24h后测质量，计算干密度。
分别研究了A、B、C、D四种外加剂对泡沫混凝土的影响，凝结时间参照GB《水泥标准稠度用水量、凝结时间、安定性检验方法》进行测试；流动度参照GB/T2419《水泥胶砂流动度测定方法》进行测试。保持基准配比不变，改变4种外加剂掺量，进行单因素试验。
2.1浇注高度试验结果（见表1）
由表1可以看出，底部干密度比顶部增大了2.2%；3d抗压强度增大了0.234%，未出现塌模迹象。分析认为，密度的差
异是由于受浇注高度影响，底部泡沫消泡后浆体微微下沉所致，沉降高度为0.01m，强度差异不大。分别对底部和顶部的泡沫混凝土进行SEM扫描分析，结果如图1所示。
由图1可以看出，泡沫混凝土柱体顶部和底部的孔径约为0.1～0.3mm，气孔大小相间，均匀排布，底部大孔稍多。分析认为：柱体底部气孔受到来自水泥浆体各向作用力相互抵消，孔径越小，气孔受到的浮力越小，气泡不会上浮。但浆体中粉煤灰颗粒受重力作用会微沉降，底部浆体中部分小泡破裂，聚合成为大泡，也就导致了底部小泡较少，干密度稍大。
2.2外加剂单因素试验结果
2.2.1减水剂掺量对泡沫混凝土抗压强度的影响
由图2可见，随着聚羧酸系减水剂掺量的增加，泡沫混凝土的抗压强度缓慢增大；当减水剂掺量超过0.5%时，减水剂对泡沫混凝土强度影响变大；当减水剂掺量为2.5%时，3d抗压强度最大（7.72MPa）。这说明聚羧酸系减水剂存在最适宜的掺量范围，超过这个范围反而会对泡沫混凝土强度产生不利影响。试验发现，当聚羧酸系减水剂掺量过多，泡沫混凝土的凝结时间变长，容易导致塌模。
2.2.2 速凝剂掺量对泡沫混凝土凝结时间的影响（见图3）
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(责任编辑：王欣欣）
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泡沫混凝土与加气混凝土相比的优势
    加气混凝土与泡沫混凝土比较，其明显的优势是强度比泡沫混凝土高，水泥用量少。加气混凝土的水泥用量仅5％～10％，而泡沫混凝土大多100％为水泥，至少也要50％以上的水泥。
但泡沫混凝土的综合优势要远远大于加气混凝土，使它在未来的市场竞争中仍然会占有更大的市场份额。泡沫混凝土的最大优势有五个：
1、可以现浇施工的优势
加气混凝土因需蒸压，无法现场施工。泡沫混凝土一辆汽车就可把全套拉到现场，七个人一天可现浇100～200m3。现浇屋面保温层、现浇地暖保温层、现浇各种自保温墙体、现浇外墙外保温墙面、现浇楼地面垫层，现浇灌芯立柱，都是泡沫混凝土的强项，且将在未来的建筑保温中大显身手。可以毫不夸张地说，将来建筑保温应用量最大的，可能是现浇泡沫混凝土。
泡沫混凝土虽然材料成本高，但由于它可以现浇，省去了大量的生产能耗与制品加工成本，且密度低，生产原材料总用量少。就把总成本降了下来，化解了它的劣势，成本反而低于加气混凝土。以自保温墙体为例，每立方加气混凝土北京价格为200元，加上砌筑费及运费，总成本应不会低于300元。而墙体现浇泡沫混凝土总成本仅130元/ m3，如考虑由于其密度低（加气混凝土600～700kg/m3，现浇泡沫混凝土300～400kg/m3），可减薄墙体，降低了保温材料用量，则现浇泡沫混凝土的墙体造价还要更低。显然表现出现浇保温的优势。图5为泡沫混凝土现浇墙体在拆除模板。
2、低吸水率的优势
加气混凝土的吸水率高达45％以上，这一直是它的一大劣势。这一劣势使之粉刷难，须使用界面剂。即使用上界面剂，也经常出现粉刷层的空鼓、脱皮、裂纹等工程事故。
泡沫混凝土却可以通过调整它的闭孔率来自由控制吸水率，其一般吸水率约20％～25％，低吸水率产品约为8％～12％，超低吸水率产品则可达2％～5％。这种低吸水率的优势，不但避免了加气混凝土上述弊端，而且还填补了加气混凝土在高寒地带不能应用的空白。目前，我们已在黑龙江生产应用了陶粒泡沫混凝土砌块。这些地方最需要保温，加气混凝土都因高吸水率而不能应用。我想，在东北、内蒙、青海、新疆、西藏等至今加气混凝土无法使用的地区，泡沫混凝土将大有作为。
3、低密度超轻优势
加气混凝土密度大多为500～800kg/ m3，低于500 kg/ m3的产品很少，不能稳定生产，低于300 kg/ m3的产品几乎没有。由于工艺技术的制约，加气混凝土难以生产400 kg/ m3以下的超轻产品。而目前的建筑节能，最需要400 kg/ m3以下的超轻产品，因为其保温性能更优异，更有利于建筑轻型化。
目前，广泛应用的泡沫混凝土，密度一般为200～450 kg/ m3，正好弥补了加气混凝土性能上的不足，二者形成了市场互补和错位。图7为泡沫混凝土超轻的显示状况。
加气混凝土主导产品B05～B07级的导热系数为0.14～0.18w/m&k，而泡沫混凝土主导产品B02～B04级的导热系数仅为0.065～0.10 w/m&k，只相当于加气混凝土的一半。这意味着，使用泡沫混凝土，达到建筑节能标准，墙体可比加气混凝土减薄近一倍，这可以大量节约材料并增加使用面积。
4、工艺灵活、品种多的优势
由于受蒸压工艺和设备的限制，加气混凝土基本以砌块和条板两大产品为主，其它种类的产品还没有，这在一定程度上缩小了它的应用范围和市场份额。
泡沫混凝土既可以进行各种现浇施工，也可采用不同工艺生产制品。目前，泡沫混凝土保温产品已有10多种，将来会达到几十种。泡沫混凝土对市场需求反应快，适应性强。当市场需求某种产品时，它可以很快生产出来，甚至变换一种模具，就变化出一种新产品。加气混凝土就无法如此。例如，泡沫混凝土可生产大规格夹心屋面、墙体保温板，目前最大规格已达mm，加气混凝土就不能；再如，泡沫混凝土可方便地生产出轻质灌芯产品、夹芯产品、加气混凝土也不能；再如，泡沫混凝土可很容易生产出陶粒增强制品、彩色制品、异型制品等，加气混凝土也不能。这就决定了泡沫混凝土会以其生产的灵活性占有更多的应用领域。
5、投资小，易于普及的优势
中国的现阶段国情，决定了建筑保温材料的生产，中小企业仍将占有相当大的比例，动辄几千万元的投资，他们还是无法承担的。而加气混凝土的投资一般也要千万元以上，对中小企业的实施是有难度的。
泡沫混凝土投资很小，一套现浇设备不超10万元，就可以方便施工。制品生产线一般也在几十万至几百万元之间，与加气混凝土相比，要小的多。这非常有利于泡沫混凝土的推广和实施，对其在建筑保温中的普及应用创造了有利的条件。
　　综上所述，可以得出以下的结论：加气混凝土与泡沫混凝土作为同类型保温材料，各有优势，但泡沫混凝土的优势要更多一些。在B06～B07密度等级范围，加气混凝土由于强度好，会占有优势。而在现浇及B05以下密度等级范围，泡沫混凝土会占有优势。二者可实现市场的优势互补。从应用总量来看，泡沫混凝土在3～5年后肯定要超过加气混凝土。
收录时间:日 02:02:39 来源:未知 作者:匿名
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【常州市米尼特机械有限公司】泡沫混凝土现浇墙体经过多年的发展，技术趋于成熟，越来越多人因着了解其优越的性能而被人关注。泡沫混凝土现浇墙体的优势有：
泡沫混凝土（发泡水泥）现浇墙与同样厚度的砌块和砖墙比较，重量仅为其五到六分之一，如建筑物从结构设计阶段就开始计划使用泡沫混凝土（发泡水泥）现浇墙体，则可降低结构水泥、钢筋用料标准，减轻了建筑物的重量荷载，建筑物整体造价可大大减少。
泡沫混凝土（发泡水泥）现浇墙120mm厚、150mm、 200mm 、240mm 、厚在1000摄氏度的高温下的耐火极限超过 4
小时，而且不散发有毒气体，不燃性能达到国家A级标准。特别用在钢结构房屋，，不但增加了钢结构的强度，延长钢结构使用寿命（对钢结构形成保护，不锈蚀），更成为钢结构的防火墙，
泡沫混凝土（发泡水泥）现浇墙设计科学合理，整个墙体用轻钢龙骨与梁、板、柱连接后浇注成型，紧密结合形成一个实心多约束结构墙体，抗冲击性能是一般砌体的1.5倍，同时又提高了抗震级别，适用于抗震设防烈度8度及8度以下，特别适用于地震多发地区。
4.隔声降噪性
泡沫混凝土（发泡水泥）现浇墙内部95%以上的独立泡孔构成了蜂窝状的结构，具有合适的通气性能。当声波入射到多孔材料时，首先引起小孔或间隙的空气运动，而紧靠孔壁或纤维表面的空气因受孔壁的影响便不易运动。空气的这种粘滞性会使一部分声能变成热能。小孔中的空气和孔壁同纤维之间的热传导，也会引起热损失。从而使声能衰减。吸音能力达到普通混凝土的10倍以上，隔音效果达到50db(150mm)，降噪系数达到0.97，为新型发泡吸音隔音材料。两面是高密度的压力水泥板，整个墙体形成“质量-弹簧-质量”定律，对房屋建筑物的隔音起到很大作用。现浇轻质复合墙分室隔墙120mm厚空气声计权隔声量达到45分贝，150mm厚分户隔墙空气声计权隔声量达到50分贝，200mm厚宾馆隔墙空气声计权隔声量达到55分贝。完全满足现行的住宅、公寓和宾馆的隔音要求。
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