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吕文朴:现浇泡沫混凝土施工中的问题及对策

信息来源:hunningtu.biz  时间:2009-11-03  浏览次数:99

  【摘要】随着建筑节能事业的不断深入,各种工业废渣开始得到利用。轻质高强、节能利废、环保型轻质材料逐渐为建材行业研究热点。泡沫混凝土材料以其独特的品质开始引起了人们重视。现在泡沫混凝土已经广泛应用地暖、垫层、墙体等,前期理论与应用方面已取得了重要的阶段性成果,并取得了很好的经济效益和社会效益,有着很好的应用前景。本文就是在此背景下,以泡沫混凝土现浇施工为重点,主要就以下几个方面进行了述: 1、泡沫混凝土现浇施工概述;2、泡沫混凝土施工中出现的问题;3、问题的应对措施;4、泡沫混凝土现浇工程未来研究中的趋势与重点。
  【关键词】泡沫混凝土;现浇施工;发泡剂
  In The Foam Concrete Construction Appears Question and Solution measure
  Abstract:Based on the development of Energy Conservation of Buildings, now all kinds of industrial waste residue are getting used in many fields. Those materials with lightweight, high compressive strength, saving energy are getting to be studied. Now the foam concrete already was widespread applies warmly in the place, the breaker strip, the wall and so on。The preliminary theory and the application aspect have yielded the important gradual result, and has obtained the very good economic efficiency and the social efficiency, has the very good application prospect。This article is in this context, in order to focus on construction of foam concrete cast in place, the main research the following aspects: 1, An overview of foam concrete in-situ construction 2、Foam concrete in construction problems 3, The problem of response measures 4, In the future development trend of foam concrete in-situ projects and focus
  Keyword:foam concrete construction
  0 前言
  泡沫混凝土自1979年开始应用以来,发展迅速,应用范围也不断扩展。泡沫混凝土是一种内部含有大量细小、封闭、均匀分布气孔的多孔性材料,具有轻质高强、隔热保温、防火隔音、抗水减震等特性。普遍应用于高层建筑墙体制作、保温和衬垫等工程中。国内外都非常重视泡沫混凝土的研究与开发,使其在建筑领域的应用越来越广。尤其是在发展中国家,如 用作屋面板、墙板和砌块等。同时,在施工工业 中使用泡沫混凝土在发达国家也正在受到高度 重视。例如,泡沫混凝土在欧洲大陆、英国等 的使用量正在迅速增长。在俄罗斯、德国、泡沫混凝土应用于地暖施工已经相对普及。国内也有很多高等院校、先进企业一直不懈的致力于泡沫混凝土品质、设备和技术的研究。
  1 泡沫混凝土现浇技术
  1.1 泡沫混凝土施工现状
  泡沫混凝土用在地暖、屋面、隔音垫层等施工方面无疑是一种极好的建筑无机保温材料,它与现有的有保温材料如聚苯板对比具有如下优势:使用寿命长,承载力大,环保无任何挥发性物质等优点。因此这些优势泡沫混凝土开始在运用于地暖施工中。最早运用就属河北与山东,这两个地方最先所用的泡沫混凝土技术都是引自韩国,包括所用的发泡剂与发泡机最初也都是用的韩国产。
  但是近年随着泡沫混凝土运用的增广,很多国内的一些施工建设单位开始盯上这个方兴未艾的行业,出现了众多的生产商进行角逐,都想分得一杯羹。但在这些施工建设单位有很多一些是不尽人意的,甚至有些带有投机意识。其主要原因是单位资质层次不齐、行业门槛过于低下与泡沫混凝土技术总体不高,形成了整体具有竞争实力的厂家甚少,也就没法形成行业壁垒,技术壁垒。国内对于泡沫混凝土的了解甚少,对其进行专业化研究也相对进行缓慢,处于探索发展阶段,也缺乏权威的技术规范和强有力的监督机制,泡沫混凝土的用户,施工方,生产方,监督方信息不对称,这样使得泡沫混凝土施工市场较为混乱。
  同时泡沫混凝土施工并非工厂化生产,需在工地现场操作施工,因而,产品质量存在着很大差异。有些泡沫混凝土根本达不到应有的物理性能指标,这就使用户产生种种疑问:泡沫混凝土能保温吗?泡沫混凝土有强度吗?泡沫混凝土可用吗?如此下去,必将给整个市场带来严重影响。
  1.2 泡沫混凝土现浇技术的应用
  泡沫混凝土现浇的战略方向是建筑节能领域新产品的研发和推广,是环保节能保温材料--泡沫混凝土技术及其生产设备的研发、生产、市场推广及技术合作。主要产品应用有:现浇泡沫混凝土屋面及墙体保温材料、地暖保温材料、室内垫层材料等。
  1.3 泡沫混凝土现浇施工
  (1)施工准备
  材料要求及主要机具:
  水泥:宜用325 号以上的普通硅酸盐水泥,亦可用矿渣硅酸盐水泥,有侵蚀性介质作用时,应按设计要求选用。
  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。
  外加剂:外加剂的选择及用量应符合设计要求及GB_50119-2003规范的规定。
  主要机具:发泡机、砂浆搅拌机、铁抹子、扫帚、木抹子、刮杠等。
  (2)基层处理
  把杂物清理清扫干净并用水湿润。
  (3)泡沫制取和使用
  泡沫混凝土所用的泡沫应该使用专用设备制取,其泡沫直径应控制在0.5-2mm 之间,且应有弹性,不易破碎。混凝土泡沫应随制取随使用,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、天窗壁、变形缝、烟囱等)的交接处和基层的转角处,保温层均应做成圆孤形;内部排水的水落口周围,找平层应做成略低的凹坑。
  (5)总厚度超过 10cm 时,宜分层施工。
  (6)平屋面采用结构找坡,坡度不应小于3%;采用材料找坡,坡度宜为2%;天沟、檐沟纵向找坡,坡度不应小于1%,沟底水落差不得超过150mm 。
  (7)由于泡沫混凝土稠度低,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注相结合的施工工艺。具体做法是:
  1)预制泡沫混凝土板;
  2)在屋面上浇注10-20mm 泡沫混凝土,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。因预制泡沫混凝土板与现场发泡的混凝土系采用同一材料、同一工艺生产,二者热膨胀系数完全相同,且能很好地结合,因而可保证屋面有较好的保温性和整体性。
  (8)当容重低于300kg/m3时,施工时宜加速凝剂,速凝剂掺量一般为水泥用量的2%-8%,掺量随速凝剂品种、施工温度和工程要求适当增减,具体的增减量应由实验确定。
  (9)施工现场的气温不宜低于5℃。
  (10)施工完毕后,应进行保湿养护,2-3天内不能上人,不能承重。
  2 泡沫混凝土现浇施工出现的问题及原因
  河南华泰建材开发有限公司在引进吸收国外先进技术的基础上,经过反复论证和大量试验,已成功掌握了制作泡沫混凝土的核心技术,目前在国内同行业中处于领先地位。通过反复论证、大量试验和资料收集,发现了一些问题,而这些问题值得我们注意:
  2.1施工运用后存在的难题
  2.1.1泡沫混凝土空鼓现象
  在起初施工中发现,在楼板与发泡水泥的分界面上(发泡水泥的下部)有10~15mm厚度的水泥是没有“泡”的,基本上是实水泥浆;将已经计算好的料浆打楼层地面后,结果发现打出来的绝热层厚度不够;在试模中,300kg/m3、350kg/m3密度的试块能顺利地打出,但在施工中350kg/m3密度以下密度的发泡水泥层却难以实现,也就是说打出的发泡水泥的密度总是偏高。遇到这些问题后,HT施工班组也用了很多办法摸索解决这些问题的方法:如用水将地面浇湿可以改善其效果,但也很难掌握,水浇少了,起不到什么作用,水浇多了,不但会漏到楼下将楼下顶板所刮得腻子泡掉,造成赔偿责任,而且还会在积水的位置造成“空鼓”,在有的地区由于空气温度很高,空气特别干燥,即便是洒很多水也要不了几分钟就干透了,洒水也解决不了问题。因此,解决上述问题的方法就成为了现浇技术存在的技术性问题(其实就是控制洒水的时机和洒水的量)。
  首先,由于发泡剂本身特点,发泡剂在外力作用下产生表面有很强张力的微“泡”泡体, 在一定压力下打入水泥浆体后,将水泥浆体充斥成以发泡剂泡体为空腔形状水泥浆空腔体(其实充斥的原理和过程还比较复杂,在此我们就不做详细的叙述了),经过一定时间,水泥浆凝固后(其实初凝后就可以了),就形成了以发泡剂泡体为空腔形状的水泥空腔体,我们把这个水泥空腔体就称为“发泡水泥”。由于所形成的 发泡水泥的密度很小,形体中大部分的空间是由空气占据(空气有很好的绝热作用),因此发泡水泥具有较好的保温特性。
  从泡沫混凝土形成的原理可以看出,将具有很强张力的微“泡”泡体,在一定压力下打入水泥浆体后,将水泥浆体充斥成以发泡剂泡体为空腔形状水泥浆空腔体的过程 是发泡水泥形成的第一个过程,经过一定时间水泥浆凝固后(其实初凝后就可以了),形成了以发泡剂泡体为空腔形状的水泥空腔体是发泡水泥形成的第二个过程,在第一个过程和第二个过程之间,必须保证发泡剂泡体不能破裂,以发泡剂泡体为空腔形状的水泥空腔体才能形成,这是发泡水泥形成的必要条件。现象所产生的原因就是:由于混凝土构成的楼板具有很强的吸水性,当发泡水泥浆体接触到楼板时,在短时间内楼板就可以将发泡水泥浆体中的大量水分吸走,以至于靠近楼板的发泡水泥浆体中的大量“泡体”破裂,使发泡水泥浆体还原为实水泥浆体。
  用水浇将楼板浇湿的方法虽然可以减少和缓解发泡水泥浆体还原为实水泥浆体,但不能从根本上解决问题,这种方法受气候和人为因素影响非常大,所形成的产品质量极不稳定,过多的浇水还会在积水区域形成“空鼓”,是不宜写进国家和行业规程与标准的方法。
  2.1.2 泡沫混凝土强度低、密度大。
  体积密度为800-850kg/m3的泡沫混凝土的抗压强度严重偏低,一般低于2.0MPa,有的甚至不足1.0MPa。与普通混凝土一样,泡沫混凝土的强度并不是一个固定的数值,不同的胶凝材料种类、水泥用量、混凝土配合比、水灰、泡沫用量(即不同的体积质量)、发泡剂、养护制度以及其它外加剂的采用与否等都影响泡沫混凝土的强度。
  1)配合比的影响
  泡沫混凝土的制作主要是以水泥、发泡剂为主料,有时可能加入一些混合材料(矿渣、粉煤灰等),还有可能加入细集料(砂子)加入不同的材料对泡沫混凝土的影响也是不一样!第一种情况仅以水泥和发泡剂的主料,不加其他辅料。制备较高强度的泡沫凝土时,需要选择高强度等级的水泥。第二种情况是加入混合材料:混合材料的加入会导致泡沫混凝土早期强度的显著降低,而对后期强度的影响并不大。第三种情况是掺用砂子作细集料,泡沫混凝土的强度原则上也会发生不同程度的降低,但是砂子的掺用对提高硬化泡沫混凝土的体积稳定性、减小收缩将十分有利。
  2)水灰比的影响
  如仅从硬化泡沫混凝土的内部结构变化分析,水灰比的增加必然导致泡沫混凝土强度的降低。但是,大量的实验已证明,当水灰比在一定的范围内增加时,泡沫混凝土的强度不但不降低,反而表现出提高的趋势。泡沫混凝土的制备与普通混凝土不同,它存在一个泡沫引入的过程。为了较好地在这个过程中将泡沫均匀引入到水泥浆料中并完好均匀地分布于泡沫混凝土体系,要求泥浆料具有良好的流动性。较高的成型水灰比恰好是保证水泥砂浆具有良好的流动性的必要条件。
  3)体积密度的影响
  泡沫混凝土的体积密度越小,强度就越低,这一现象与泡沫的引入有关。理论和实验都证明,泡沫混凝土中气孔的引入一方面是赋予其普通混凝土所没有的轻质、隔音、保温、高流动性等性能,但从结构和力学的角度看,同时也引入了大量的缺陷,从而导致硬化泡沫混凝土强度的大幅度降低。由于泡沫混凝土中的孔隙率一般高达50%-70%,而且孔径主要为0.1mm以上,因此,泡沫混凝土的强度大大低于普通混凝土的强度。
  4)养护制度的影响
  早期养护制度对泡沫混凝土的强度发挥和最终强度至关重要。泡沫混凝土成型水灰比较大,所以,要加强早期养护和保水,防止水分过早散失。这不仅对泡沫混凝土的强度发挥具有重要意义,对防止硬化混凝土开裂也非常重要。
  5)外加剂的影响
  泡沫混凝土使用的外加剂主要包括水泥强度激发剂、减水剂和发泡剂等。水泥强度激发剂主要是在水泥混合材料中采用,这样可以减轻泡沫混凝土早期强度降低的程度,但是,使用激发剂往往会降低泡沫混凝土的最终强度
  2.1.3 后期保养出现的问题--开裂、吸水。
  泡沫混凝土的收缩、开裂和吸水是三个密切关联的问题:一般说来,泡沫混凝土由于早期养护不善、保水措施不够或使用过程中条件比较苛刻,均会引发其内部的水分蒸发,从而导致体积收缩、开裂或发生显著的吸水作用。而泡沫混凝土过多吸水又会降低保温隔热效果,从泡沫混凝土的制备过程和对硬化体断面的观察研究发现,泡沫混凝土内的孔绝大多数是相对独立的封闭孔。因此,得到完好养护的泡沫混凝土浸泡于水中。其吸水主要集中于表层,并不具有大的吸水性。影响泡沫混凝土收缩、开裂、吸水的因素主要有以下几方面:
  1)水泥用量的影响
  普通硅酸盐水泥在水化硬化过程中固相体积是增加的,而水泥+水体系是收缩的。其次,水泥水化过程中还伴随热效应,引起初始体积膨胀而冷却时又收缩,导致表观收缩量增大。另外,水泥水化过程中还存在自吸水引起的自收缩现象。所以,一般情况下如果其它条件基本相同,水泥用量增加,泡沫混凝土的收缩也会相应增大。而水泥同时又是保证强度的重要因素之一,所以水泥用量存在一个合适的范围。
  2)水泥种类的影响
  并不是所有的水泥硬化前后的体积都是收缩的,膨胀水泥在硬化前后体积不但不收缩反而有所胀。因此,如果采用适量的膨胀水泥,可以在一定程度上弥补或减轻泡沫混凝土整体的收缩。但是,膨胀水泥不但影响体积变化,同时也会影响其他一系列性能,过多引人会引起硬化泡沫混凝土结构破坏,因此膨胀水泥的品种和掺用量必需通过试验确定。
  3)集料的影响
  试验和工程实际统计数据表明,几种典型的水泥材料的收缩率波动为:水泥净浆(1500-3000)×10-6、水泥砂浆(900-1500)×10-6 、水泥混凝土(600-900)×10-6 、水泥泡沫混凝土(1500-3500)×10-6 。可见,普通水泥混凝土的收缩率最小,水泥净浆收缩率较大,泡沫混凝土的收缩率最大。这是因为普通混凝土中掺有大量体积不变的粗集料,而没有集料的水泥净浆在硬化前后总体积本身就是减小的。泡沫混凝土收缩最大,一方面是因为其中没有粗集料,另一方面是因为其中含有大量的孔隙,隙的大部分被水填充,使用过程随着孔隙中水分的逸出,外观表现出体积收缩。由此可见,掺加集料无疑是减少沫混凝土收缩的措施之一。不过泡沫混凝土中只能掺加一部分细集料。同时,因为集料在化学上的惰性,过量的掺加将导致泡沫混凝土强度显著降低,因而其掺量受到一定限制。当泡沫混凝土的密度、水灰比等工艺参数基本确定以后,细集料增加,水泥用量将减少,所以,集料掺用与否和掺量多少同样存在一个适宜的选择。
  4)水灰比和养护方式的影响
  试验结果表明,水分逸出与硬化泡沫混凝土收缩变化有着明显和密切的同步性。这说明水分逸出直接导致泡沫混凝土的收缩,而当水分停止逸出时,泡沫混凝土也即停止收缩。尤其是在硬化的早期阶段,泡沫混凝土的结构还比较薄弱,如果养护不善,水分极易损失,导致较大的收缩和表面开裂,削弱硬化体内部结构,引发硬化泡沫混凝土高吸水性。据此,泡沫混凝土的初始水灰比便成为影响硬化泡沫混凝土收缩的一个先决因素。制备低收缩泡沫混凝土的关键技术之一是控制低水灰比。
  

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