一、现浇泡沫混凝土的概念:
泡沫混凝土又称发泡水泥、气泡混合轻质土、泡沫轻质土等,应用于不同建筑领域其传统称谓不同;一般用作填充的称为“泡沫混凝土”或“泡沫轻质土”。
现浇泡沫混凝土采用机械的方法将发泡剂制成泡沫,再将泡沫加入到由水泥、添加料、外加剂和水制成的料浆中,经混合搅拌,即制成泡沫混凝土浆料,通过泵送技术将泡沫混凝土浆料泵送浇注到作业面,泡沫混凝土浆料中的硅酸盐分子附着在泡沫液态膜之上,泡沫的气孔相互独立。气泡壁由泡沫料浆的微粒和水构成。泡沫混凝土浆料通过静停凝结而成多孔轻质混凝土材料。成型的泡沫混凝土材料内部含有大量细密均匀的气孔,与气孔壁形成蜂窝状结构,所以在俄罗斯其被称为蜂窝状混凝土。下图是现浇泡沫混凝土生产工艺示意:
现浇泡沫混凝土的主要特性:
1、轻质性
轻质性是现浇泡沫混凝土最显著的特性,与几种常规土建材料相比,现浇泡沫混凝土的容重相对要低;
2、保温隔热性
由于泡沫混凝土材料中泡沫的体积含有率甚至可高达70%以上,含有大量封闭的细小气孔,热阻大,常用密度等级的导热系数在0.06-0.3w/m•k之间,具有良好的保温隔热性能。一般密度≤500㎏/m3的泡沫混凝土材料常被用于屋面保温、地暖隔热、外墙保温等节能领域。
3、容重和强度可调节性
调整现浇泡沫混凝土的组成成份比例,即调整配合比,现浇泡沫混凝土的容重和强度可根据需要在一定范围内自由调节。工程上,现浇泡沫混凝土的容重一般可在3~12kN/m3之间调节,而无侧限抗压强度的调节范围为0.3~5.0MPa。作为土工填筑材料,现浇泡沫混凝土的无侧限抗压强度通常控制在0.5~1.5MPa。
4、良好的施工性
现浇泡沫混凝土的流动性高,可通过软管泵送,现场施工浇注点与制作点可分离,且浇注点占的施工空间极小,可在狭小空间内施工。当作为填筑的替代材料时,现浇泡沫混凝土浇注施工无须振捣碾压,施工便捷高效。良好施工性还体现在现浇泡沫混凝土基本可连续浇注施工,无须在施工过程中进行特别的养护处理。
5、自立性
泡沫混凝土是特种混凝土,利用水泥的特性,凝结固化后有较好的强度,通常在水泥初凝后就会开始固化自立,固化后对侧向无推挤压力。因而可进行垂直填筑。
6、耐久性
属水泥类材料,具有水泥混凝土同等的耐久性。
7、抗震性
泡沫混凝土材料密度小、质量轻,在同等条件下所受到的水平惯性力小,耐震性强。
8、良好的环保特性
可大量利用粉煤灰、矿渣粉、惰性石粉等工业废渣做原材料,促进资源的再生利用,有利于环保;与土工泡沫塑料相比,现浇泡沫混凝土属无机质材料,无论用于地上,地下工程,其对环境均无污染作用,环保优势明显;当用于道路扩建、山区陡峭路段等道路工程中,可节省土地资源,避免高填高挖等对环境的破坏,对保护自然生态环境意义重大。
二、泡沫混凝土的应用领域
现浇泡沫混凝土具有作业注入能力强、机械化程度高、流动性强等特点,可远距离输送,进行大面积施工。目前主要应用于建筑节能领域:基础建设工程领域:路基、基坑填充、土方换填、轻质路面、桥面垫层等;屋面、地暖、垫层、上翻梁填充、地下室填充、正负零层等。
结合连云港地区特点,以下应用领域适合在本地推广应用:
1、换填、填充工程
主要适用于:滨海软土地带地基处理浅层换填,盐田开发建厂等地表填充处理。
在地基处理浅层换填、地表填充可使用密度范围在400-600KG/m3(A05~A06级)的现浇泡沫混凝土,施工时湿容重6~4KN/m3,硬化后抗压强度0.8~1.5MPa已完全满足地基处理要求。在该密度与强度内泡沫混凝土填筑体很容易作业;达龄期强度后,泡沫混凝土在地下长期吸水下,强度基本保持不变;填筑体硬化后固化自立,无向周围的建筑地基的侧身压力;不可压缩的特性使填筑体在受到周围侧身压力时不发生变形;由于其较低的密度对淤泥质土形成浮岛效应,保证地基的稳定性。
现浇泡沫混凝土采用集中搅拌制作、软管泵送的方式现浇施工;这种制作搅拌和现浇施工点分离的施工方式使其浇注施工占用的作业空间极小。现浇泡沫混凝土在地基处理浅层换填、地表填充施工中,具备施工便捷、占用空间小、工期短的优势。
2、泡沫混凝土屋面保温、找坡
泡沫混凝土屋面保温、找坡,是利用泡沫混凝土的轻质、保温隔热特性,用现浇的方法将制备好的泡沫混凝土浆料浇注于屋面,经自然养护形成的具有规定的密度等级、强度等级和相应的导热系数的保温层(含找坡层的构造层)。
施工采用机械泵送、直接浇筑,省时、省力、降低工程成本,具有轻质高强、保温隔热、物美价廉、施工速度快等显著特点。主要原料为水泥等胶凝材料,可添加粉煤灰、矿渣、石粉等工业废料,是一种利废、环保、节能的新型屋顶保温、找坡材料。
3、泡沫混凝土隔音保温垫层
泡沫混凝土不仅具有高保温隔热性能,撞击隔声性能也十分优异,可解决建筑物层与层之间的隔音问题。
泡沫混凝土隔音保温垫层内部含有大量独立的细小气孔,吸音能力可达0.09-0.19%,是普通混凝土的5倍。依据GBJ118-88《民用建筑隔声设计规范》泡沫混凝土隔音保温垫层浮筑楼板撞击声隔声性能达到住宅、医院、旅馆建筑二三级标准,达到学校建筑三级标准,具有良好的隔音性,解决建筑层与层之间的隔音问题。
施工时浆料内部有无数独立的气泡,有较强的流动性强,可进行远距离输送,作业注入能力强,可大面积施工,浇注成型的泡沫混凝土浆料经初凝固化,形成轻质混凝土隔音保温垫层。可用于各种建筑物地面垫层、楼地面垫层、车库垫层、地下室顶板、停车场等,起到隔音、保温、加高、填充的作用。
4、路桥基础建设工程应用
在工程实际应用中,现浇泡沫混凝土可有效发挥轻质性、固化后的自立性、强度特性、保温隔热特性以及易施工性带来的技术经济效益,其优越的环保特性则可带来巨大的社会效益
①公路软基路段的新建或扩建路堤填筑材料,减荷可降低工后沉降和不均匀沉降;
②地下结构工程覆土过重时,通过现浇泡沫轻质土减荷以满足结构设计要求;
③应用于岩溶区或采空区的路堤填筑,可确保路堤安全;
④对旧路堤填土进行现浇泡沫轻质土换填,利用应力补偿原理消除工后沉降,治理桥头跳车病害。
三、现浇泡沫混凝土的性能指标
泡沫混凝土干密度不大于表中规定的指标,其容许误差应为+5%;导热系数不大于表中的规定;抗压强度不小于表1中的规定。
四、现浇泡沫混凝土的原材料
1、水泥:采用32.5或42.5级普通硅酸盐水泥(复合硅酸盐水泥也可)。绝对禁止使用超期和受潮结块的水泥。
2、添加料:中采用粉煤灰、矿渣粉、石粉等细骨料为掺合料,,降价成本。
粉煤灰应符合GB/T 1596的规定。
矿渣粉应符合GB/T 18046的规定。
采用其他活性矿物粉料做掺合物时,应符合国家相关标准规范的要求。
掺加的添加料的放射性应符合GB 6566的规定。
3、发泡剂:采用无污染的HT复合发泡剂。
4、外加剂:外加剂应符合《混凝土外加剂》GB 8076的规定。
5、水:清洁淡水。应符合JGJ 63规定,不含有影响泡沫稳定性,水泥强度及耐久性的有机物,油垢等杂质。
五、主要的施工机械设备
HT-60C型泡沫混凝土生产设备,该设备具有输送量大、性能稳定,混泡均匀,控制精确等特点,是中建集团海外部、中核华兴集团、泛华建设集团海外部等大型外建企业指定采购设备。
1、水泥及集料的上料控制
水泥及集料的上料采用HT-60C型设备配套上料机,该上料机为匀速上料机,通过调节料仓供料档板档位,控制单位时间内的上料量,以实现连续定量供料生产。
2、供水
泡沫混凝土生产用水使用井水或自来水等清洁淡水;生产设备用水采用定量水泵吸水,通过供水调节阀门控制单位时间内供水量,满足泡沫混凝土连续生产搅拌。
3、搅拌
搅拌采用HT-60C设备配套的静浆搅拌机,该搅拌机将水泥、集料、水均匀混合,通过一仓、二仓、三仓,三次搅拌过滤,达到无杂质、无结块、均匀和易后,送至HT-60C主机。
4、发泡剂发泡、调试
发泡剂采用HT复合发泡剂,该发泡剂环保无毒,泡沫丰富,稳泡能力强。发泡剂使用前按照设计配比,用清洁水进行稀释后盛于容器中。通过HT-60C型设备主机发泡液进料控制系统控制单位进料量,在发泡系统中发泡后进行试泡。观察泡沫泡径大小,泡沫壁厚度,称量密度,进行消泡试验,以保证满足设计要求。
5、浆料与泡沫混合
混泡在HT-60C主机混泡系统中进行,该系统采用封闭高压自充式混合,水泥浆料与泡沫混合均匀,速度快、无损泡、浆泡成分比例精确、稳定,生产的泡沫混凝土成品干密度与设计值相符。
6、泡沫混凝土浆料输送
输送采用软管泵作为动力部分,该系统节电、输送量大,输送距离长,泡沫损失小。输料管采用钢编橡胶输送管,内壁光滑,耐高压,移动方便。输料管头出料后,在出料口处取样泡沫混凝土浆料,观察浆体和易性,泡孔大小,测量其湿密度,取样、做试块。
六、施工工艺
现浇泡沫混凝土施工工艺流程应符合下图8要求:
泡沫混凝土填筑以每天1~2层为宜,适当控制竖向填筑速度。当填筑面积较大,在泡沫混凝土初凝前不能完成整层填筑时须分块。填筑施工过程中要避免过度振动,泵送管出口应始终与填筑面保持水平,避免消泡和材料离析现象发生。
七、结语
泡沫混凝土具有轻质高强、耐久耐腐、保温防火、节能利废、抗震隔声以及冲击能量吸收性等优良特性,具有巨大的市场空间,目前已在国内多个地区已取得了可喜的成果,仍具有广阔的开发应用前景。通过现浇泡沫混凝土在连云港地区的的推广应用,可解决多种施工中的技术难题,降低工程成本,节能减排,保护生态环境。使人们的居住、出行更加舒适、方便,有得于社会的和谐发展。经济效益和社会效益都十分显著。
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