泡沫混凝土又稱(chēng)為輕質(zhì)混凝土或發(fā)泡水泥等,是一種利廢、環(huán)保、節(jié)能、低廉且具有輕質(zhì)高強(qiáng)、不吸水、不燃性的新型建筑節(jié)能材料,可用作屋面保溫隔熱、地暖及地面墊層和內(nèi)隔墻及外墻保溫等。
泡沫混凝土通常是用機(jī)械或壓縮空氣的方法將泡沫劑的水溶液制備成泡沫,再將泡沫加入到含硅質(zhì)材料、鈣質(zhì)材料、水及各種外加劑等組成的料漿中,經(jīng)混合攪拌、澆筑成型、養(yǎng)護(hù)而成的一種內(nèi)部含有大量封閉氣孔的混凝土。
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實(shí)際應(yīng)用中的問(wèn)題
(1) 強(qiáng)度低、干縮大及吸水率高等缺點(diǎn)是阻礙泡沫混凝土進(jìn)一步發(fā)展的主要原因。
密度(小于300kg/m3)的超輕泡沫混凝土具有良好的保溫和隔音等性能,但其抗壓強(qiáng)度極低,表面易開(kāi)裂,導(dǎo)致混凝土的吸水率增加,從而影響工程質(zhì)量;強(qiáng)度較高的泡沫混凝土,其密度一般較大,從而具有較低的保溫和隔音等性能。因此,應(yīng)使泡沫混凝土的強(qiáng)度及其密度之間保持平衡,即降低密度的前提下最大程度地提高強(qiáng)度,可通過(guò)優(yōu)選膠凝材料和超輕骨料,并選用高質(zhì)量發(fā)泡劑來(lái)實(shí)現(xiàn)。
(2) 生產(chǎn)設(shè)備問(wèn)題。
國(guó)內(nèi)泡沫混凝土生產(chǎn)施工的機(jī)械設(shè)備無(wú)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)機(jī)型,并且水泥凈漿配比、泡沫混合比例及泡沫料漿濕密度等仍靠人工經(jīng)驗(yàn)調(diào)配,導(dǎo)致無(wú)法精確計(jì)量,漿體密度難以控制等問(wèn)題。我國(guó)應(yīng)盡快開(kāi)發(fā)研制自動(dòng)化、大型化和加工精良化的生產(chǎn)設(shè)備。
(3) 與國(guó)外相比,我國(guó)泡沫混凝土制品整體規(guī)模偏小,技術(shù)水平不高,沒(méi)有大宗應(yīng)用的主導(dǎo)產(chǎn)品。因此,應(yīng)加強(qiáng)泡沫混凝土在預(yù)制品和現(xiàn)澆方面的技術(shù)創(chuàng)新,如鋼結(jié)構(gòu)現(xiàn)澆墻體和框架結(jié)構(gòu)泡沫混凝土墻體等,并且在電磁屏蔽、抗爆和吸聲等高技術(shù)領(lǐng)域推廣其應(yīng)用。
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影響強(qiáng)度三大因素
與普通混凝土一樣,泡沫混凝土的強(qiáng)度并不是一個(gè)固定的數(shù)值,不同的膠凝材料種類(lèi)、水泥用量、混凝土配合比、水灰比、泡沫用量(不同的體積質(zhì)量)、發(fā)泡劑、養(yǎng)護(hù)制度及其他外加劑的采用與否等都影響泡沫混凝土的強(qiáng)度。我們就對(duì)水灰比、配合比及外加劑的選擇三大因素做重點(diǎn)討論。
1、水灰比的影響
在普通混凝土的制備中,混凝土的強(qiáng)度隨成型水灰比的減小而增大,但在泡沫混凝土試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)的情況卻不盡相同。
1) 在漿體的流動(dòng)性主要依靠外加劑的用量來(lái)控制時(shí)(即漿體已經(jīng)具備良好的流動(dòng)性),隨著水灰比的減小,強(qiáng)度增大;反之,減小。分析原因:隨著水灰比的減小,混凝土中的游離水量減少,泡沫混凝土的吸水率降低,有效增加了混凝土強(qiáng)度;但當(dāng)水灰比繼續(xù)降低時(shí),由于水泥水化的需水量不足會(huì)吸收泡沫中的水分,使得泡沫破裂,從而引起封閉氣泡數(shù)量減少和混凝土均勻性下降,造成強(qiáng)度降低。
2) 在漿體的流動(dòng)性主要依靠水的用量來(lái)控制時(shí),隨著水灰比的增大,強(qiáng)度增大;反之,減小。
分析原因:
較高的成型水灰比,保證了漿料的良好流動(dòng)性,能確保將泡沫均勻引入到水泥漿料中并均勻分布,從而實(shí)現(xiàn)強(qiáng)度的增長(zhǎng)。相反,水灰比的降低,漿體材料流動(dòng)性不足,將引起氣泡分布不均,從而降低混凝土的強(qiáng)度。
綜合以上情況,泡沫混凝土的水灰比對(duì)強(qiáng)度的影響是多方面的,應(yīng)結(jié)合具體情況具體分析,調(diào)整水灰比的大小,使泡沫混凝土內(nèi)部材料結(jié)構(gòu)均勻而多封閉獨(dú)立氣泡是提高泡沫混凝土強(qiáng)度的重要途徑。
2、配合比的影響
泡沫混凝土制備時(shí)可以單獨(dú)采用水泥,也可能同時(shí)采用除水泥以外的混合材(如硅灰、礦渣、粉煤灰等),還可能同時(shí)采用細(xì)集料 (砂子)。
第一種情況:單獨(dú)采用水泥時(shí)相對(duì)簡(jiǎn)單,所用水泥的強(qiáng)度等級(jí)越高、用量越多,制備的泡沫混凝土強(qiáng)度也就越大。所以,當(dāng)希望制備較高強(qiáng)度的泡沫混凝土時(shí),需要選擇高強(qiáng)度等級(jí)的水泥。
第二種情況:混合材料的引入會(huì)導(dǎo)致泡沫混凝土早期強(qiáng)度的顯著降低,而對(duì)后期強(qiáng)度影響不大。如果填入適當(dāng)?shù)膹?qiáng)度激發(fā)劑,則可有效減緩前期強(qiáng)度降低。實(shí)際施工中往往以同時(shí)摻用混合材料和砂子的情況最為多見(jiàn),因此,泡沫混凝土的配合比存在一個(gè)適宜的范圍,需要根據(jù)試驗(yàn)確定。
3、外加劑用量的影響
泡沫混凝土使用的外加劑主要包括水泥強(qiáng)度激發(fā)劑、減水劑和發(fā)泡劑。
水泥發(fā)泡劑
從泡沫混凝土的制備原理分析,利用發(fā)泡劑引入大量氣孔賦予其普通混凝土所沒(méi)有的輕質(zhì)、隔音、保溫、高流動(dòng)性等功能是泡沫混凝土制備的基礎(chǔ);但從結(jié)構(gòu)和力學(xué)的角度看,同時(shí)也引起結(jié)構(gòu)致密性大大降低,從而降低了泡沫混凝土的強(qiáng)度。那么,如何將發(fā)泡劑的用量控制在既能實(shí)現(xiàn)輕質(zhì)、隔音、保溫和高流動(dòng)性等功能,同時(shí)混凝土強(qiáng)度又不低于預(yù)期目標(biāo)是混凝土生產(chǎn)科研的一個(gè)新課題。
能產(chǎn)生泡沫的物質(zhì)很多,但并非所有能產(chǎn)生泡沫的物質(zhì)都可以用作發(fā)泡劑。只有發(fā)泡倍數(shù)足夠大,在泡沫和漿料混合時(shí)薄膜不致破壞,具有足夠的穩(wěn)定性,對(duì)膠凝材料的凝結(jié)和硬化不起有害影響的發(fā)泡劑,才適合用來(lái)生產(chǎn)泡沫混凝土。
水泥發(fā)泡劑對(duì)泡沫混凝土強(qiáng)度的影響主要體現(xiàn)在泡沫的尺寸、均勻性(尺寸均勻性和分布均勻性)、泡沫的穩(wěn)定性、發(fā)泡能力等。要求發(fā)泡劑的發(fā)泡能力強(qiáng)、密度低、單位攜水量小,泡沫牢固、細(xì)小、均勻分布,對(duì)混凝土的副作用小。
水泥強(qiáng)度激發(fā)劑
水泥強(qiáng)度激發(fā)劑主要在水泥混合材的場(chǎng)合采用,可以減輕泡沫混凝土早期強(qiáng)度降低的程度。但是,使用激發(fā)劑往往會(huì)降低泡沫混凝土的最終強(qiáng)度。
減水劑