纤维泡沫混凝土施工技术要点分析*

王静文，王伟

（鄂尔多斯应用技术学院 内蒙古 鄂尔多斯 017000）

0 引言

随着科技的进步，工业与民用建筑逐渐向高层和超高层发展，随之而来的减轻建筑材料自重便成为新时代下对建筑材料的新要求。泡沫混凝土便是一种轻质保温、消能耐火、环境友好且易于施工的新型建筑材料，自20 世纪70 年代起被广泛应用于屋面及墙面的保温工程。但普通泡沫混凝土的缺陷也是显而易见的：1、强度低、2、延性差。这些问题限制了它在建筑领域的广泛应用：密度在100～1 600kg/m3之间的泡沫混凝土抗压强度一般在30MPa 以下；同时，普通泡沫混凝土内部的孔隙结构虽然能够对冲击荷载起到一定的缓冲作用，但是因为其本身的脆性和由孔隙造成的应力集中，使得在冲击荷载下泡沫混凝土构件极易开裂甚至破碎。

大量研究表明，在泡沫混凝土中掺入纤维材料能够提高泡沫混凝土的力学性能。为了保持普通泡沫混凝土优良特性的同时克服其固有缺陷，从纤维泡沫混凝土原料的构成与选用入手，依次从配比设计、设备及工艺等方面总结了纤维泡沫混凝土施工技术要点以供同行参考。

1 原料

纤维泡沫混凝土主要原料主要包括胶凝材料、外加剂、泡沫剂、掺合料及纤维。值得注意的是因骨料易在湿泡沫混料中沉淀并加重泡沫灭失，故一般仅在设计干密度较大（如大于1 200kg/m3）时才考虑加入少量细骨料以减少成品干缩。

1.1 胶凝材料

水泥是纤维泡沫混凝土的主要胶凝材料。P·Ⅰ、P·Ⅱ型硅酸盐水泥因较大的细度、较高的熟料比例与较快的凝结速度与含有较少的混合材而成为纤维泡沫混凝土生产的首选。此外，稳定性较佳、低碱与低热的的普通硅酸盐水泥亦可选择。在胶凝材料部分，除需对胶凝材料本身的技术指标了然于胸、合理选用水泥品种外，更应以目标性能为导向，充分考虑不同工程要求和环境特点，积极结合各种外加剂技术，以获得强度更高、水化更彻底、发泡更稳定、综合性能更好的纤维泡沫混凝土。

1.2 发泡剂

发泡剂是水泥基料发泡的核心原料，是胶凝材料硬化体中形成气孔的主要物质基础，是泡沫混凝土生产中仅次于胶凝材料的第二位原材料。发泡剂分为化学发泡剂与物理泡沫剂2 种。化学发泡剂（如双氧水）是在基料浆体中生成气体进而形成大量微小独立的气孔；物理泡沫剂则是向基料导入气泡，按其演变历程可以大致分为松香树脂类，合成表面活性剂类（如十二烷基苯磺酸钠等），蛋白类与复合类泡沫剂。蛋白类泡沫剂因产生的泡沫气泡直径更小更均一，泡沫结构更稳定而成为纤维泡沫混凝土生产的首选。但因蛋白类泡沫剂成本较高，目前，国内市场占有率最高的仍是合成表面活性剂类泡沫剂。复合类泡沫剂是通过将不同类型泡沫剂复配实现兼顾发泡倍数与稳泡能力的泡沫剂，以后，复合泡沫剂无疑将成为主导，单一成分的会逐渐被淘汰。

1.3 掺合料

常见于纤维泡沫混凝土的掺合料有粉煤灰、硅灰与高炉矿渣。

以粉煤灰代替部分水泥可以在节约造价、显著改善混合料和易性、缓解成品开裂、减小干缩的同时实现纤维泡沫混凝土后期强度的增加。粉煤灰掺量一般不超过水泥掺量的70%，超过此掺量后对水泥基料的增强效应即不再明显；硅灰配合高效减水剂可以在不影响和易性的前提下大幅提升纤维泡沫混凝土强度，提升幅度可达10%～20%，与此同时，多项其他性能，如发泡倍数、浆体稳定性、干表观密度、抗压强度、体积吸水率和导热系数等也都有不同程度的改善。这是源于极细的硅灰颗粒在进入水泥颗粒间隙后可以起到润滑和填充作用，一方面提高了浆体黏聚性，增强了泡沫稳定性，另一方面减少了泌水，加大了胶凝材料硬化体与气孔壁的密实度，从而提升基体强度。而硅灰过多时反而易导致强度退化，故其掺量不宜过高；高炉矿渣的加入可以显著改善纤维泡沫混凝土远期强度，同时降低水化热。因矿渣的水化活性随细度的增加而增大，故为满足泡沫混凝土凝结速度要求，推荐选用矿渣微粉，而非普通粒化矿渣。值得注意的是，矿渣的加入易导致纤维泡沫混凝土干缩加重，此现象可以通过应用外加剂技术改善。

2 配比设计

纤维泡沫混凝土配合比设计参照常规泡沫混凝土采用绝对体积法按设计所需表观密度设计。该方法的基本思路是将1m3纤维泡沫混凝土的体积看作是由水、水泥、骨料、掺合料、泡沫五大类组成，质量则是由水泥、骨料与掺合料组成。选定目标表观密度ρ、水泥用量mc、掺合料用量mm、与水胶比w 后即可根据式（1）、（2）求出单位体积的用水量mw以及骨料用量ma，式中Sa为经现场试验确定的质量系数。最后依据公式（3）得出单位体积纤维泡沫混凝土所需泡沫用量V，式中K 为经现场试配确定的富余系数，ρc、ρm、ρa、ρw分别为水泥、掺合料、骨料以及水的重度[4]。此处纤维掺入的影响主要通过K 与Sa 考虑。

3 设备及工艺

纤维泡沫混凝土制备推荐选用物理发泡混泡法来制备纤维泡沫混凝土，主要步骤为：将泥、水、外加剂按配合比混合制备水泥基凝胶材料；将发泡剂按最佳稀释比例用水稀释，倒入与空气压缩机连通的塑料容器内，开启空气压缩机，利用压缩空气与发泡剂混合溶液共同作用制取泡沫；将凝胶材料与泡沫按要求混合，小心翻拌，得到泡沫浆体；在泡沫浆体在浆体中加入纤维，并均匀搅拌。浇筑成型、养护、脱模。

4 结语

开发新型节能建筑材料已经成为当今社会的重要课题，纤维泡沫混凝土兼顾轻质、强度、环保三大优点，将在建筑材料领域迎来广阔的应用空间。