泡沫混凝土在建筑工程中的應(yīng)用

      泡沫混凝土是混凝土大家族中的一員，近年來，國內(nèi)外都非常重視泡沫混凝土的研究與開發(fā)，使其在建筑領(lǐng)域的應(yīng)用越來越廣，現(xiàn)將有關(guān)情況介紹如下：
     
      一、 泡沫混凝土的特性
     
      泡沫混凝土通常是用機械方法將泡沫劑水溶液制備成泡沫，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、澆注成型、養(yǎng)護(hù)而成的一種多孔材料。由于泡沫混凝土中含有大量封閉的孔隙，使其具有下列良好的物理力學(xué)性能。
     
      1、 輕質(zhì)
     
      泡沫混凝土的密度小，密度等級一般為300-1800kg/m³，常用泡沫混凝土的密度等級為300-1200 kg/m³，近年來，密度為160 kg/m³的超輕泡沫混凝土也在建筑工程中獲得了應(yīng)用。由于泡沫混凝土的密度小，在建筑物的內(nèi)外墻體、層面、樓面、立柱等建筑結(jié)構(gòu)中采用該種材料，一般可使建筑物自重降低25%左右，有些可達(dá)結(jié)構(gòu)物總重的30%-40%。而且，對結(jié)構(gòu)構(gòu)件而言，如采用泡沫混凝土代替普通混凝土，可提高構(gòu)件的承截能力。因此，在建筑工程中采用泡沫混凝土具有顯著的經(jīng)濟效益。
　　     
      2、 保溫隔熱性能好
　　     
      由于泡沫混凝土中含有大量封閉的細(xì)小孔隙，因此具有良好的熱工性能，即良好的保溫隔熱性能，這是普通混凝土所不具備的。通常密度等級在300-1200 kg/m³范圍的泡沫混凝土，導(dǎo)熱系數(shù)在0.08-0.3w/（m·K）之間。采用泡沫混凝土作為建筑物墻體及屋面材料，具有良好的節(jié)能效果。
　　     
      3、 隔音耐火性能好
　　     
      泡沫混凝土屬多孔材料，因此它也是一種良好的隔音材料，在建筑物的樓層和高速公路的隔音板、地下建筑物的頂層等可采用該材料作為隔音層。泡沫混凝土是無機材料，不會燃燒，從而具有良好的耐火性，在建筑物上使用，可提高建筑物的防火性能。
　　     
      4、 其它性能
　　     
      泡沫混凝土還具有施工過程中可泵性好，防水能力強，沖擊能量吸收性能好，可大量利用工業(yè)廢渣，價格低廉等優(yōu)點。
　　     
      二、 泡沫混凝土的生產(chǎn)工藝
　　     
      泡沫混凝土的基本原料為水泥、石灰、水、泡沫，在此基礎(chǔ)上摻加一些填料、骨料及外加劑。常用的填料及骨料為：砂、粉煤灰、陶粒、碎石屑、膨脹聚苯乙烯、膨脹珍珠巖、苯脫克細(xì)骨料，常用的外加劑與普通混凝土一樣，為減水劑、防水劑、緩凝劑、促凝劑等。
　　     
      泡沫混凝土的生產(chǎn)方法有濕砂漿法和干砂漿法兩種。濕砂漿法通常是在混凝土攪拌站將水泥、砂與水等攪拌成砂漿，并用汽車式攪拌機車運至工地，再將單獨制成的泡沫加入砂漿，攪拌機將泡沫及砂漿拌勻，然后將制備好的泡沫混凝土注入泵車輸送或現(xiàn)場直接施工。干砂漿法是將各干組份（水泥、粉煤灰等）通過散裝運輸或傳動系統(tǒng)輸送至施工現(xiàn)場，干組份與水在施工現(xiàn)場拌合，然后將單獨制成的泡沫加入砂漿，兩者在勻化器內(nèi)拌合，然后用于現(xiàn)場施工。
　　     
      最近，日本采用蛋白質(zhì)物添加適量的陽離子表面活性劑配成的混合發(fā)泡劑，采用現(xiàn)場澆注成型的工藝，研制成功現(xiàn)澆泡沫混凝土新工藝。共所用發(fā)泡沫是在蛋白質(zhì)中摻入0.1%-5%的陽離子表面活性劑而配成，陽離子表面活性劑使用季銨鹽。其制備方法有三種：一種是將水、蛋白質(zhì)物、陽離子表面活性劑混合，經(jīng)發(fā)泡劑機發(fā)泡，再注入水泥料漿中攪拌，制備泡沫水泥漿，現(xiàn)澆成型；一種是將水、蛋白質(zhì)物、陽離子表面活性劑混合，經(jīng)高速攪拌機發(fā)泡，再注入水泥料漿中，制備發(fā)泡水泥漿；一種是按第二種方法發(fā)泡，一邊加入少量水泥，一邊高速攪拌，制備發(fā)泡水泥漿，其中前一種制備方法較好。上述制備方法生產(chǎn)的現(xiàn)澆混凝土不僅輕質(zhì)、高強、耐火，更引人注目的是不需蒸壓養(yǎng)護(hù)，現(xiàn)澆即可成型，節(jié)能效果顯著。
　　     
      三、 我國泡沫混凝土的應(yīng)用現(xiàn)狀
　　     
      近年來，我國越來越重視建筑節(jié)能工作，隨著與建筑節(jié)能有關(guān)政策的實施，墻體材料改革取得了顯著的成就，節(jié)能材料倍受歡迎。泡沫混凝土以其良好的特性，已用于節(jié)能墻體材料中，在其它方面也獲得了應(yīng)用。目前，泡沫混凝土在我國的應(yīng)用情況如下。
　　     
      1、 泡沫混凝土砌塊
　　     
      泡沫混凝土砌塊是泡沫混凝土在墻體材料中應(yīng)用量最大的一種材料。在我國南方地區(qū)，一般用密度等級為900-1200 kg/m³的泡沫混凝土砌塊作為框架結(jié)構(gòu)的填充墻，主要是利用該砌塊隔熱性能好和輕質(zhì)高強的特點。尤以廣東省應(yīng)用最多，目前該省泡沫混凝土砌塊的年用量達(dá)60萬平方米。在北方，泡沫混凝土砌塊主要用作墻體保溫層，表1為廣州市美城新型建材開發(fā)有限公司生產(chǎn)的泡沫混凝土砌塊的性能指標(biāo)。

      哈爾濱建筑大學(xué)研制了聚苯乙烯泡沫混凝土砌塊，并用于城市樓房建設(shè)。此種砌塊是以聚苯乙烯泡沫塑料作為骨料，水泥和粉煤灰作膠凝材料，加入少量外加劑，經(jīng)攪拌、成型和自然養(yǎng)護(hù)而成，其規(guī)格為200×200×200mm，可用于內(nèi)、外非承重墻體材料，也可用于屋面保溫材料。它具有質(zhì)量輕、導(dǎo)熱系數(shù)小、抗凍性高、防火、生產(chǎn)簡單、造價較低、施工方便等優(yōu)點。其與燒結(jié)黏土磚的技術(shù)經(jīng)濟對比表見表2。
　　     
      2、 泡沫混凝土輕質(zhì)墻板
　　     
      目前用于建筑物分戶和分室隔墻的主要材料是GRC輕質(zhì)墻板，由于其原料價格較高，影響了其推廣應(yīng)用。中國建筑材料科學(xué)研究院采用GRC隔墻板生產(chǎn)工藝結(jié)合固體泡沫劑和泡沫水泥的研究成果，開發(fā)出了粉煤灰泡沫水泥輕質(zhì)墻板的生產(chǎn)技術(shù)，并得到了應(yīng)用。該產(chǎn)品生產(chǎn)采用的原料如下：30%-40%的粉煤灰，45%-65%的硫鋁酸鹽水泥，0-15%的膨脹珍珠巖以及一定體積的泡沫。與傳統(tǒng)的GRC輕質(zhì)墻板相比，采用泡沫混凝土生產(chǎn)技術(shù)，不但能明顯降低產(chǎn)品的成本，而且大大改善了漿體的流動性，使成型更為方便。該產(chǎn)品的物理力學(xué)性能見表3。
　　     
      3、 泡沫混凝土補償?shù)鼗?
　　     
      現(xiàn)代建筑設(shè)計與施工越來越重視建筑物在施工過程中的自由沉降。由于建筑物群各部分自重的不同，在施工過程中將產(chǎn)生自由沉降差，在建筑物設(shè)計過程中要求在建筑物自重較低的部分其基礎(chǔ)須填軟材料，作為補償?shù)鼗褂谩Ｅ菽炷聊茌^好地滿足補償?shù)鼗牧系囊?。例如，在北京團結(jié)湖大廈的部分基礎(chǔ)中，現(xiàn)場澆注了厚度為150mm、抗壓強度在0.10±0.02Mpa，密度小于200 kg/m³泡沫混凝土，取得了良好的效果。據(jù)現(xiàn)場測試，此種低密度泡沫混凝土的強度可很好地控制在設(shè)計的范圍內(nèi)，且具有良好的壓縮性。
　　     
      四、 國外泡沫混凝土應(yīng)用的新進(jìn)展
　　     
      近年來，美國、英國、荷蘭、加拿大等歐美國家以及日本、韓國等亞洲國家，充分利用泡沫混凝土的良好特性，將它在建筑工程中的應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴大，加快了工程進(jìn)度，提高了工程質(zhì)量，現(xiàn)歸納如下。
　　     
      1、用作擋土墻
　　     
      主要用作港口的巖墻。泡沫混凝土在岸墻后用作輕質(zhì)回填材料可降低垂直載荷，也減少了對岸墻的側(cè)向載荷。這是因為泡沫混凝土是一種粘結(jié)性能良好的剛性體，它并不沿周邊對岸墻施加側(cè)向壓力，沉降降低了，維修費用隨之減少，從而節(jié)省很多開支。
　　     
      泡沫混凝土也可用來增進(jìn)路堤邊坡的穩(wěn)定性，用它取代邊坡的部分土壤，由于減輕了質(zhì)量，從而就降低了影響邊坡穩(wěn)定性的作用力。
　　     
      用于減少側(cè)向壓力的泡沫混凝土的密度為400-600 kg/m³。
　　     
      2、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(zhì)基礎(chǔ)，上面覆以礫石或人造草皮，作為運動場用。泡沫混凝土的密度為800-900 kg/m3。此類運動場可進(jìn)行曲棍球，足球及網(wǎng)球活動?；蛘咴谂菽炷辽仙w上一層0.05m厚的多孔瀝青層及塑料層，則可作田徑跑道用。
　　     
      3、作夾芯構(gòu)件
　　     
      在預(yù)制鋼筋混凝土構(gòu)件時可采用泡沫混凝土作為內(nèi)芯，使其具有輕質(zhì)高強隔熱的良好性能。通常采用密度為400-600 kg/m³的泡沫混凝土。
　　     
      4、用作復(fù)合墻板
　　     
      用泡沫混凝土制作成各種輕質(zhì)板材，在框架結(jié)構(gòu)中用作隔熱填充墻體或與薄鋼板制成復(fù)合墻板，泡沫混凝土的密度通常為600 kg/m³左右。
　　     
      5、管線回填
　　     
      地下廢棄的油柜、管線（內(nèi)裝粗油、化學(xué)品）、污水管及其它空穴容易導(dǎo)致火災(zāi)或塌方，采用泡沫混凝土回填可解決這些后患，費用也少。泡沫混凝土采用的密度取決于管子的直徑及地下水位，一般為600-1100 kg/m³。
　　     
      6、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(yīng)性，因此它經(jīng)常用于貧混凝土填層。如對隔熱性要求不很高，采用密度為1200 kg/m³左右的貧混凝土填層，平均厚度為0.05m；如對隔熱性要求很高，則采用密度為500 kg/m³的貧混凝土填層，平均厚度為0.1-0.2m。
　　     
      7、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(yōu)點。坡度一般為10mm/m，厚度為0.03-0.2m，采用密度為800-1200 kg/m³的泡沫混凝土。
　　     
      8、儲罐底腳的支撐
　　     
      將泡沫混凝土澆階在鋼儲罐（內(nèi)裝粗油、化學(xué)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(yīng)力狀態(tài)，這一連續(xù)的支撐可使儲罐采用薄板箱底。同時凸形地基也易于清潔。泡沫混凝土的使用密度為800-1000 kg/m³。
　　     
      9、其它
　　     
      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。