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正确解读泡沫混凝土应用范畴

2018-11-28
 随着世界经济的快速发展,人们在满足生活需要的基础上更加注重节能环保,注重能源的长久使用。能源不足问题和能源浪费问题引起了各国广泛关注,而建筑能耗占了世界总能耗的一半以上,冬季是耗能较快的季节,人们通过暖气、空调和煤炭等方式取暖所消耗能源呈现逐年递增趋势。降低建筑能耗总量,开发新型节能环保型建筑材料,可以减少建筑能耗,起到节能的作用。尽管泡沫混凝土的机械性能与普通混凝土相比较低,但其具有优良的保温隔热性能,可作为低层住宅建筑中的隔墙或轻质承重墙,兼具保温和减重作用。泡沫混凝土通常是在搅拌好的水泥基材料中加入预先成型的泡沫,然后经过混合搅拌,直到泡沫完全融入料浆中,经过搅拌、浇模和养护工序而成的含有大量气孔的轻质混凝土。在建筑物的非承重部位根据要求选用不同密度等级的泡沫混凝土可以降低自重 ,因此在建筑结构中使用泡沫混凝土在满足结构要求的同时大大节约了材料,降低建筑成本。
2 发泡剂
2.1发泡剂发泡机理
发泡剂的优良与否将直接影响泡沫混凝土的质量。发泡剂的表面活性很高,从而使液体表面张力降低,双电子层排在液膜表面,将空气包围形成所谓的气泡。表面活性剂或表面活性物质通常包括两种基团:一种是易溶于水的亲水基团,另一种是易溶于油性物质的亲油基团。当表面活性物质溶于水时,亲水性和极性水分子相互吸引留在水中,而亲油性和极性水分子相互排斥并进入空气中。
2.2 发泡剂的分类
泡沫混凝土发泡剂主要有物理发泡剂和化学发泡剂两大类。
(1) 物理类发泡剂。主要有松香类发泡剂、植物蛋白类发泡剂、动物蛋白类发泡剂、合成表面活性剂和复合类发泡剂这五种。
a松香类发泡剂。松香类发泡剂,应用最早最广泛,它的主要原料是松香。松香分子式为 C20H30O2,它是由芳香烃类、芳香醇类、松香脂酸类、芳香醛类及其氧化物组成。松香类发泡剂主要有松香皂和松香热聚物两种。松香皂类,价格低,生产制造简单,泡沫较稳定,发泡倍数适中,其优点是易溶于水泥浆。松香热聚物应用受到限制,主要因为其成本高,不易于生产且产生有毒物质,所以影响其推广。
b植物蛋白类发泡剂。此类发泡剂凭借其广泛的原料来源的优势得到了广泛应用,植物类发泡剂在我国已经发展很久,主要有茶皂素和皂角苷两类。通过茶皂素发泡产生的泡沫稳定时间较长,相比之下皂角苷的发泡能力与茶皂素差不多,只是泡沫稳定性容易受到环境因素影响,因此不如茶皂素应用广泛。
c动物蛋白类发泡剂。目前,动物蛋白发泡剂是国内外使用最多的,其性能也得到肯定。主要有动物蹄角、废动物毛和动物血胶三大类。使用动物蛋白类发泡剂产生的泡沫有较厚的气泡壁,不容易破裂,而且发泡倍数也符合国家规范,但是这种发泡剂产生的泡沫也易受到环境影响。
d复合型发泡剂。这种发泡剂集各种发泡剂的优良性能于一体,是多种组分复合在一起所制成的,它很好的解决了某种组分所导致泡沫性能不良的问题。与前几种发泡剂相比有明显的性能优势。
(2) 化学类发泡剂。化学发泡剂产生泡沫的过程不需要使用发泡设备,而是一种自发的化学反应产生泡沫。可以大大降低成本和提高工作效率。尤其是对于生产低密度的超轻泡沫混凝土,能够较好的控制泡沫量。但是产生的气泡稳定性差,如果不使用快速硬化的水泥则容易导致体积不稳定性甚至容易塌模。且产生的气泡太容易受到影响导致气泡直径大小不一,难以控制。
3 泡沫混凝土的制备和生产工艺
目前泡沫混凝土的制作方法主要包括以下两种:一种方法是将预先产生的泡沫加入搅拌好的浆体中,然后混合搅拌均匀,这种方法被称作预制泡混合法。另外一种方法是料浆的拌和与发泡是同时进行的,称为混合搅拌法。本文介绍预制泡混合法的工艺流程。泡沫混凝土按工艺类型分为现浇工艺和制品生产工艺两种。两种工艺在发泡和预制料浆上都是一样的,其区别在于浇筑和养护方式。
4 泡沫混凝土的应用
(1) 挡土墙。岸墙后用泡沫混凝土回填能降低侧向压力和垂直荷载。由于泡沫混凝土拥有优良的粘结性能,它不会随着周边压力增大而显著沉降,可以大大减少维修费用,降低成本。泡沫混凝土还可以通过部分替代土壤,减轻土壤质量,从而增进路堤边坡的稳定性,达到一定的安全效益。
(2) 补偿地基。在施工过程中常常会因为各建筑群体的自重不一而产生不均匀沉降,此时可以在建筑物自重小的基础填充适当的泡沫混凝土材料,从而达到补偿地基的效果。同时应用于基坑以及卫浴间回填
(3) 泡沫混凝土砌块。泡沫混凝土砌块的应用在我国起步较早,应用也极为广泛。最常用作墙体填充材料,大大降低建筑物自重,可以适当减少桩的数量和减小桩径,节省工程开支。
(4) 轻质隔墙板。泡沫混凝土轻质隔墙板。中国建筑材料科学研究院经过大量的实验,成功研发出了粉煤灰泡沫水泥轻质墙板的生产技术,轻质隔墙板生产工艺是在使用泡沫剂和泡沫水泥基础上用粉煤灰部分替代水泥,既不影响隔墙板的使用效果,又降低了生产成本,提高了浆体的流动性,同时实现了技术、经济和环境效益。
(5) 管线回填。在污水管、地下管线和废旧油柜中使用密度等级为 600-1100 kg/m3 的泡沫混凝土填充能够有效防止地面塌陷和起到防火效果。
(6) 耐火应用。泡沫混凝土具有很好的隔热性能和防火性能,可用于大型防火工厂,也可用于生产管道保温外壳以及管道保温喷涂层等。
(7) 军事应用。用于实弹训练的射击靶场上会使用泡沫混凝土,因为当子弹进入靶墙后,会被土壤酸性物质腐蚀,时间长了容易造成环境污染,而泡沫混凝土可以将子弹卡住,且其碱性环境也不会腐蚀弹头。另外,在抗暴坑道建设方面,可以利用泡沫混凝土消能减震作用,使坑道结构在爆破时能够有缓冲而不会被损坏。
(8) 化工应用。泡沫混凝土常用于化工储罐底角的浇筑,将泡沫混凝土浇筑在钢储罐底脚的底部,这样可确保整个箱底的支撑在焊接时处于最佳应力状态,这一连续的支撑可使储罐采用薄板箱底,同时凸形地基也易于清洁。泡沫混凝土的使用密度为 800-1000kg/m3。
(9) 修建运动场和田径跑道 。可以在运动场和跑道下的基础使用泡沫混凝土材料,密度等级一般为800-900 kg/m3。在泡沫混凝土上盖上一层较薄的塑料层和多孔沥青,可以当作田径跑道。在泡沫混凝土的表面覆盖人造草皮或者砾石,可以用作各种球类活动的运动场。
其他应用。泡沫混凝土还可应用在回填灌浆、地铁隧道减荷、夹芯构件、复合墙板、屋面边坡、储罐底脚的支撑、贫混凝土填层以及防火墙的绝缘填充、隔声楼面填充、装饰材料等方面。