泡沫混凝土的發展及應用
發布時間:2017-03-10 16:11
0 前言
泡沫混凝土是利用物理方法制備泡沫,再將泡沫加入到膠凝材料、粉煤灰、填料、水及各種外加劑組成的料漿中,經攪拌、澆注成型、養護而成的多孔輕質材料。由于泡沫混凝土中含有大量封閉孔隙,所以有輕質、保溫、隔熱、耐火及隔音的性能?,F如今泡沫混凝土是混凝土大家族中的一員,近年來,國內外都非常重視泡沫混凝土的發展與應用,使其應用越來越廣。
1 國外泡沫混凝土的發展
上世紀30年代初期至50年代初期的20年,是泡沫混凝土工業化技術體系形成的時期。生產加氣混凝土的鋁粉供應緊張,于是歐洲各國紛紛以泡沫取代鋁粉,以泡沫混凝土取代加氣混凝土,刺激了泡沫混凝土在二戰前后及戰爭期間的研發及生產,形成了其發展的第一個高潮,其應用領域以建筑保溫為主。
自上世紀50年代開始,泡沫混凝土技術開始從它的發源地歐洲以兩個渠道向世界各地傳播。一條渠道是由前蘇聯將其技術傳播到中國及東歐的波蘭等各國,另一條渠道是由德國、英國、瑞典、荷蘭等西歐國家將其傳播到北美及亞洲的韓國及日本等國。
1979年,美國的Yamads等人首次成功將泡沫混凝土使用在油田固井方面,使泡沫混凝土走出了保溫的單一領域,開始向多領域發展。其后,日本將其成功用于巖土工程的回填。韓國及日本將其應用于地暖保溫層。進入新世紀之后,泡沫混凝土在吸音隔音領域、吸能吸波領域、耐火材料領域等許多新的應用方面研究活躍,并逐步形成了規范化應用??梢哉f,自1979年至今的30年,是泡沫混凝土技術水平的提高與應用領域的高速擴展階段。
2 國內泡沫混凝土的發展
1950年前蘇聯專家就開始向中國推廣泡沫混凝土技術。1952年,中國科學院土木建筑研究所成立了以黃蘭谷為首的泡沫混凝土試驗中心,開始了中國泡沫混凝土的正式試制。1954年,在中國科學院土木所與其他單位合作下,由前蘇聯專家指導,在哈爾濱生產出蒸壓泡沫混凝土板,用于哈爾濱電表儀器廠屋面。這是我國首次將泡沫混凝土用于建筑保溫。1955年~1957年,原水利電力部電力建設科學技術研究所試制成功使用溫度可達250℃~510℃的泡沫混凝土管殼,應用于峯峯電廠、大連電廠的高溫管道保溫上。1952年~1959年的8年間,是我國泡沫混凝土發展的第一個高潮期,形成了一定的生產規模。在1980年前后,歐洲的泡沫混凝土現澆技術進入我國廣東。由于廣東及其周邊地區夏季炎熱,對屋面保溫需求強烈,泡沫混凝土屋面現澆率先在廣東流行,大量的屋面保溫都應用了現澆泡沫混凝土。此后,泡沫混凝土屋面保溫現澆逐漸在全國發展起來。
2007年,中南地區建筑標準圖集07ZTJ2005《泡沫混凝土屋面保溫隔熱建筑構造》,及四川省工程建設標準設計圖集DBJT20-58《泡沫混凝土樓地面、屋面保溫隔熱建筑構造圖》先后推出,標志著現澆屋面保溫隔熱層的規范化應用已經開始。
2007年以后,我國以現澆為代表的泡沫混凝土進入了蓬勃發展的新時代。目前,我國的泡沫混凝土基本以現澆為主、制品為輔,我國泡沫混凝土現澆蓬勃發展的主要標志有以下幾點:①泡沫混凝土新的、高端的應用技術及應用領域大量出現。②國內已開始出現規?;菽炷猎O備生產廠家。③泡沫混凝土企業快速增加,每年新增企業數量不少于百家,現澆企業在2006年已達數百家,2009年達近千家。論生產企業數量,我國已居世界第一。④泡沫混凝土標準開始制定和實施,自2006年~2009年,我國在4年中推出地方標準、行業標準、國家標準10多個,還有一批標準正在制定中。⑤2009年元月8日,經民政部批準,中國混凝土與水泥制品協會泡沫混凝土分會成立。
3 泡沫混凝土在國內的應用
泡沫混凝土以其良好的特性,廣泛應用于節能墻體材料中,在其他方面也獲得了應用。目前,泡沫混凝土在我國的應用主要是屋面泡沫混凝土保溫層現澆、泡沫混凝土面塊、泡沫混凝土輕質墻板、泡沫混凝土補償地基等。具體如下:
(1)砌塊。泡沫混凝土砌塊是在墻體材料中應用量最大的一種材料。在我國南方地區,把泡沫混凝土砌塊作為框架結構的填充墻,主要利用隔熱性能好和輕質的特點。
(2)泡沫混凝土輕質墻板。目前用于建筑物分戶和分室。
(3)作擋土墻。泡沫混凝土在岸墻后用作輕質回填材料可降低垂直截荷,也減少了對岸墻的側向載荷。泡沫混凝土也可用來增進路堤邊坡的穩定性,用它取代邊坡的部分土壤,由于減輕了質量,從而就降低了影響邊坡穩定性的作用力。
(4)修建運動場和田徑跑道。使用排水能力強的可滲性泡沫混凝土作為輕質基礎,上面覆以礫石或人造草皮,作為運動場用。
(5)作夾芯構件。在預制鋼筋混凝土構件中可采用泡沫混凝土作為內芯,使其具有輕質高強隔熱的良好性能。
(6)管線回填。地下廢棄的油柜、管線(內裝粗油、化學品)、 污水管及其他空穴容易導致火災或塌方,采用泡沫混凝土回填可解決這些后患,費用也少。
(7)貧混凝土填層。由于使用可彎曲的軟管,泡沫混凝土具有很大的工作度及適應性,因此它經常用于貧混凝土填層。
(8)屋面邊坡。泡沫混凝土用于屋面邊坡,具有重量輕、 施工速度快、價格低廉等優點。
(9)儲罐底腳的支撐。將泡沫混凝土澆階在鋼儲罐(內裝粗油、化學品)底腳的底部,必要時也可形成一凸形地基,這樣可確保整個箱底的支撐在焊接時年處于最佳應力狀態,這一連續的支撐可使儲罐采用薄板箱底。同時凸形地基也易于清潔。
(10)用于園林綠化。將泡沫混凝土做成容重在600-1000kg/m3,可用于園林假山,垃圾箱,桌凳等。
(11)國防(現代戰爭是用信息和先進機動器械為攻擊工具),該發泡水泥能用在被敵方轟炸破壞的軍事工程如機場,重要交通公路等實行立即搶修,用我們的設備及工藝能把敵方破壞的工程迅速修復。
(12)其他。泡沫混凝土也可用于防火墻的絕緣填充,隔聲樓面填充,隧道襯管回填,以及供電、水管線的隔離等方面。
4 泡沫混凝土存在的問題
泡沫混凝土常見的問題有表面粗糙、鼓泡、開裂,內部有空鼓、竄孔,整體疏松或上下抗壓強度差異顯著以及總體抗壓強度偏低等問題。表面粗糙、竄孔、整體疏松或上下抗壓強度差異顯著以及總體抗壓強度偏低等問題。第一個原因是泡沫混凝土發泡劑的質量有問題;第二個原因是發泡機的問題。開裂的根本原因在于泡沫混凝土漿料收縮比較基材大的多;其次是泡沫混凝土漿料本身材質不均勻和自身抗拉強度太低。解決的基本對策是選用高質量泡沫混凝土發泡劑,實用新型泡沫混凝土發泡機,添加聚丙烯等有機短纖維。
我國正在大力推進符合生態節能、資源利用的建筑材料的研究和開發,泡沫混凝土由于其良好的性能使得其應用前景廣泛。目前我國在泡沫混凝土的生產和施工過程中存在一定的問題,但是只要對用料、配合比、水灰比、早期養護、外加劑等主要環節層層把關,建立嚴格的施工程序,制定合理的質量控制方案,即可生產出高質量的泡沫混凝土。