发泡混凝土的性能与应用

李中原, 唐福永

黄淮学院（463000）

发泡混凝土，又名泡沫混凝土或轻质混凝土，是一种新型节能保温建筑材料。发泡混凝土是通过发泡机的发泡系统将发泡剂用机械方式充分发泡,并将泡沫与水泥浆均匀混合，然后经过发泡机的泵送系统进行现浇施工或模具成型，经自然养护形成的一种含有大量封闭气孔的新型轻质保温材料。发泡混凝土是以发泡剂、水泥、粉煤灰、石粉等搅拌成有机胶结料的双套连续结构的聚合物,且内含均匀气孔。发泡混凝土使混凝土具备轻质化和保温隔热化,适用于屋面保温找坡、地面保温垫层、上翻梁基坑填充、墙体浇筑的泡沫孔。

1 发泡混凝土的特性

1.1 轻质

发泡混凝土的密度小,一般为300～1800 kg/m3常用发泡混凝土的密度为300～1200 kg/m3。近年来,密度为160 kg/m3的超轻泡沫混凝土也在建筑工程中获得了应用。由于泡沫混凝土的密度小,在建筑物的内外墙体、层面、楼面、立柱等建筑结构中采用该种材料,一般可使建筑物自重降低25%左右,有些可达结构物总重的30%～40%。结构构件采用发泡混凝土代替普通混凝土，可提高构件的承载能力。因此，在建筑工程中采用发泡混凝土具有显著的经济效益。特别是最近的“十一五”《节能中长期专项规划》对国内建筑行业实现节能提出具体目标，节能标准系数提高为65%，建筑节能市场潜力巨大。

1.2 保温隔热性能好

发泡混凝土含有大量封闭的细小空隙,具有良好的热工性能,即良好的保温隔热性能，这是普通混凝土所不具备的。密度在300～1200 kg/m3的发泡混凝土,导热系数在0.08～0.3 W/(m·k),热阻约为普通混凝土的10～20倍,采用发泡混凝土作为建筑物墙体及屋面材料具有良好的节能效果。

1.3 隔音耐火性能好

发泡混凝土是一种良好的隔音材料,建筑物的楼层和高速公路的隔音板、地下建筑物的顶层等可采用该材料作为隔音层。发泡混凝土是无机材料,不会燃烧,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。

1.4 整体性能好

发泡混凝土可现浇施工,与主体工程结合紧密,不需留界隔缝和透气管。

1.5 低弹减震性好

发泡混凝土的多孔性使其具有低的弹性模量,对冲击载荷具有良好的吸收和分散作用。

1.6 防水性能强

现浇发泡混凝土吸水性较小,拥有相对独立的封闭气泡及良好的整体性,具备一定的防水性能。

1.7 生产加工方便

发泡混凝土能在工厂预制成各种制品,而且还能现场施工,现浇成屋面、地面和墙体。

1.8 环保性能好

发泡混凝土所需的原料水泥和发泡剂,为中性,不含苯、甲醛等有害物质,避免了环境污染和消防隐患。

1.9 施工方便

发泡混凝土只需使用水泥发泡机即可实现自动化作业,可泵送实现垂直高度200 m的远距离输送,产量为每工作日150～300 m3。

2 发泡混凝土的发展及应用情况

美国、英国、荷兰、加拿大等欧美国家以及日本、韩国等亚洲国家,已充分利用发泡混凝土的特性,不断扩大在建筑工程中的应用领域,加快了工程进度、提高了工程质量。近年来,随着与建筑节能有关政策的实施,节能材料倍受欢迎。发泡混凝土在我国得到快速发展和应用,年增长率约在8%以上。

2.1 建筑保温方面

屋面保温隔热:发泡混凝土应用于屋面保温隔热施工采用现场浇筑方法,将保温层、找坡层、找平层合三为一,简化保温施工工序,与混凝土层面结成整体,并可制成发泡混凝土屋面保温板、砖。

2.2 工程方面

1）地基:主要用于补偿地基、道路、桥梁、隧道及大型构筑物的填层。

2）挡土墙:主要用于公路护坡、路基、河岸、港口。其中主要用作港口的岸墙。

2.3 园林方面

1）可制成轻质假山、盆景。

2）可制成轻质水上漂浮制品,如漂浮景观、植物、假山等。

3）可制成发泡彩色装饰园艺陶粒、仿木材料等。

2.4 工业方面

1）管道保温:管道的保温层。

2）耐火应用:主要用于炉窑现浇保温层,喷涂保温层,耐火保温砖等。

3）化工应用:储罐底脚的支撑,将发泡混凝土浇筑在钢储罐(内装粗油,化学品)底脚的底部,必要时也可形成一凸形地基,确保整个箱底支撑在焊接时处于最佳应力状态,连续支撑方式可使储罐采用薄板箱底,同时也有利于凸形地基的清洁。

4）陶瓷工业:轻质泡沫陶瓷制品。

3 发泡混凝土的施工方法

1）施工材料要求及主要机具:

①水泥:宜用32.5级以上的普通硅盐水泥,亦可用矿渣硅酸盐水泥,有侵蚀介质作用时应按设计要求选用；

②砂:用中砂,不得含有杂物，含泥量不得超过3%,使用前必须过3～5mm孔径的筛；

③外加剂:选择及用量应符合设计要求及GB 50119-2003规范的规定；

④主要机具:发泡机、砂浆搅拌机、铁抹子、扫帚、木抹子、刮杠等。

2）基层杂物清理干净，并用水泥湿润。

3）发泡混凝土用泡沫应使用专用设备制取,泡沫直径应控制在0.5～2mm,且应有弹性、不易破碎。混凝土泡沫应随时制取随时使用,留置时间不宜大于20分钟。

4）找平层与保温层应同时施工,保温层坡度应符合设计要求,基层与突出屋面结构(女儿墙、山墙、天窗墙、变形缝、烟囱等)的交接处和基层的转角处,保温层均应做成圆弧形;内部排水的水落口的周围,找平层应做成略低的凹坑。

5）总厚度超过10 cm时,宜分层施工。

6）平屋面采用结构打坡,坡度不应小于3%;采用材料打坡,坡度宜为2%;天沟、檐沟纵向打坡,坡度不应小于1%,沟底水落着不得超过150mm。

7）斜屋面施工方法:由于发泡混凝土稠度低,流动性大,斜屋面保温厚度不易控制,为保证质量,斜屋面应采用预制混凝土板加现场发泡混凝土现场浇筑相结合的施工工艺。具体做法:①预制泡沫混凝土板;②在屋面上浇筑10～20mm混凝土,并铺设预制的泡沫混凝土板;③对低洼不平处用泡沫混凝土找平。预制的泡沫混凝土板与现场发泡混凝土皆采用同一材料、同一工艺,二者热膨胀系数完全相同,且能很好的结合,因而可保证屋面有较好的保温性和整体性。

8）发泡混凝土容重低于300 kg/m3时，施工时宜加速凝剂，掺量一般为水泥用量的2%～8%,且随速凝剂品种、施工温度和工程要求适当增减,增减量应通过试验确定。

9）施工现场的气温不宜低于5℃。

10）施工完毕后,应进行保温养护。

4 发泡混凝土在施工的质量控制

4.1 保证项目

1）发泡混凝土所用原材料(水泥,砂)、发泡剂、外加剂应有产品合格证和性能检测报告,材料的品种、规格、性能等应符合现行国家产品标准。

2）平屋面和天沟、檐沟以及突出屋面结构处的连接方式应符合有关标准的要求。

3）发泡混凝土的密度、抗压强度、导热系数、尺寸稳定性、不透水性能指标应符合本标准相关条款的要求。

4.2 允许偏差项目

发泡混凝土保温层的厚度应符合设计要求,厚度偏差为+10%或-5%,表面平整度为5mm。

4.3 工程质量应符合下列要求

1）保温层表面不得有积水现象。

2）使用的材料应符合设计要求和质量标准的规定。

3）保温层应平整，不得有酥松,起泡起皮现象。

4）保温层的密度、厚度应符合设计要求。

[1]建筑施工手册(第四版)[M].北京:中国建筑工业出版社,2003.

[2]GB50119-2003,混凝土外加剂应用技术规程[S].

[3]梁向东,王宗昌.泡沫混凝土及其在工程中的应用[J].建筑标准化与质量管理,2006,(02)26-28.

[4]鲁海梅,徐斌.层面现浇水泥发泡混凝土[J].新型建筑材料,2003,(12):56-57.

[5]高波,王群力.混凝土发泡剂及泡沫稳定性的研究粉煤灰综合利用[J].2004,(1):13-16.