泡沫混凝土在地面轻质垫层中的应用*

颜庆智，耿锦川，刘晓辉

(中国石油大学(华东) 储运与建筑工程学院，山东 青岛 266580)

泡沫混凝土在地面轻质垫层中的应用*

颜庆智，耿锦川，刘晓辉

(中国石油大学(华东) 储运与建筑工程学院，山东 青岛 266580)

摘要：泡沫混凝土是一种具有轻质、保温、耐火和隔音等特性的新型建筑材料。因其流动性较强，易于施工，短期强度高，在工程上常用于屋面找坡和地面回填。加气混凝土砌块是一种优良的新型建筑材料，同泡沫混凝土有着相似的特性，工程中所使用的加气混凝土砌块常作为填充墙，抗压强度均>2.5 MPa。在具体工程中，充分利用砌体工程中产生的废旧加气混凝土砌块作为底部垫层，上部浇筑泡沫混凝土，两者共同作为地面的轻质垫层；并根据相关规范分别留置了泡沫混凝土试块、混合垫层试块。通过检测发现，混合垫层试块的强度比泡沫混凝土试块的强度高约5%。该方法具有可行性、经济性和实用性，完全满足设计要求。

关键词：泡沫混凝土；轻质垫层；加气混凝土砌块；抗压强度

随着建筑材料的不断改革和节能政策的推行，泡沫混凝土以其质量轻、节能环保、保温隔热性能好、流动性较强、隔音效果好、短期强度高和施工简便等诸多优点被广泛采用[1-2]。近年来，建筑业迅速发展，由建筑业产生的建筑垃圾也空前增加，巨量的建筑垃圾处理费用相当惊人，且由此引发的环境问题和社会公害也很多[3]。建筑工程中，尤其以混凝土和砖砌体等废料居多，处置起来十分困难。

泡沫混凝土是指用物理方法将发泡剂加入到由水泥、集料、掺合料、外加剂和水等制成的浆料中，再经混合搅拌、输送、浇注成型和养护而形成的轻质多孔材料[4]。随着研究的不断扩展和深入，泡沫混凝土也从传统的建材制品行业逐步转向建(构)筑工程，如密度等级为160 kg/m3的泡沫混凝土用于建筑物的补偿地基，密度等级为300～500 kg/m3的泡沫混凝土用作建筑物现浇节能屋面复合层，密度等级为500 kg/m3的泡沫混凝土用作建筑物的轻质垫层，密度等级为1 200 kg/m3的泡沫混凝土用作建筑物的非承载结构[5]。现浇泡沫混凝土已经在屋面保温隔热、建筑地面垫层、大型隧道、高等级公路和地铁回填工程等领域体现出了独特的优势和巨大的市场需求。

山东省中医院国家中医临床研究基地综合楼工程为综合性三级甲等医院，位于济南市经十路北侧，山师东路东侧，地上14层，地下1层，框架剪力墙结构，总建筑面积为50 056.44 m2，建筑高度为75.3 m。该工程首层地面回填部分采用密度等级为500 kg/m3的泡沫混凝土施工，回填工程量约为2 000 m3；屋面找坡层约为500 m3，采用密度等级为300 kg/m3的泡沫混凝土施工；标准层砌体工程采用强度等级为A3.5的600 mm×240 mm×200 mm的加气混凝土砌块作为主要材料。由于砌体工程存在大量接茬位置，所以产生了尺寸为200 mm×240 mm×200 mm～300 mm×240 mm×200 mm的废旧加砌块。首层回填厚度为550 mm，并铺设有大量直径约为200 mm的排水管道、供热管道。为了充分利用资源，节约施工工作面，建设方、设计方和监理决定采用在回填部位底部铺设加气混凝土砌块，上部浇筑泡沫混凝土的方法进行施工。首层地面轻质垫层示意图如图1所示。

图1　首层地面轻质垫层示意图

1泡沫混凝土和蒸压加气混凝土砌块混合垫层生产流程

1.1原材料

1)水泥：山东山水水泥集团有限公司生产的42.5普通硅酸盐水泥，产品达到国家相应标准。

2)发泡剂：动物蛋白发泡剂，外观质量呈棕色或浅黄色透明液体，允许有少量沉淀，无肉眼可见外来杂物[6]。其物理指标见表1。

表1　发泡剂各项物理指标

3)速凝剂：快速硬化脱模的PCS-2型普通硅酸盐水泥专用速凝剂。使用速凝剂的目的：a.提高泡沫混凝土的早期强度，尽快可以上人行走，方便下一道施工工序；b.防止现浇泡沫混凝土在凝固前发生沉降和泌水。

4)蒸压加气混凝土砌块：山东山水水泥集团有限公司生产的强度级别为A3.5的蒸压加气混凝土砌块。

1.2试样制备

本工程采用专业泡沫混凝土设备(见图2)，其各项参数见表2。

图2　泡沫混凝土设备

浆桶容量/m3搅拌速度/r·min-1产量/m3·h-1质量/kg发泡机外型尺寸/mm搅拌机外型尺寸/mm给料机外型尺寸/mm0.839259002100×700×11001800×700×8003000×500×450

1.3制作工艺

泡沫混凝土的制作工艺流程如图3所示。

图3　泡沫混凝土的制作工艺流程

1.4施工配合比

水泥是泡沫混凝土的主要材料，也是影响其强度的主要因素。采取的配合体系不同，对泡沫混凝土的强度影响规律也不一致[7]。在材料组成和制备工艺确定的前提下，经研究发现，泡沫混凝土的抗压强度和泡沫混凝土的密度均与水泥的用量呈一一对应关系，因此，在工程实施时，采用直接控制单位体积混合料中水泥用量的方法来保证泡沫混凝土的抗压强度。实践证明,该技术路线是可行的、科学的[8-9]。本工程泡沫混凝土材料施工参考配合比见表3。

表3　泡沫混凝土施工参考配合比

1.5技术关键

技术关键如下：1)在浇筑泡沫混凝土前，基层应清扫干净(见图4a)，洞口已封闭；2)砌体工程中填充墙部位以采用600 mm×240 mm×200 mm的加气块(强度等级为A3.5)为主，挑选200 mm×240 mm×200 mm～300 mm×240 mm×200 mm的加砌块将其满堂铺设在基层上，砌块与砌块之间预留一定缝隙，以保证泡沫混凝土能流入，浇筑边界部位做好围挡(见图4b)，防止泡沫混凝土漏浆，并在浇筑前一天对加砌块浇水湿润，防止加砌块吸收泡沫混凝土中的水分引起开裂、起鼓；3)刚浇注的泡沫混凝土禁止用脚踩，更不允许将石块、木块及其他任何物品压在上面；4)待凝固后，盖上塑料布，防止表面过度失水，养护期间不许上人和加压重物。

图4　基层清理及浇筑现场

2泡沫混凝土与砌块混合垫层的抗压强度测试

本工程中，泡沫混凝土用于地面轻质垫层，其主要是承重，而大多数承重产品主要强调抗压强度，对抗折及抗冲击强度则不予重点考虑。在养护龄期满28 d后，采用机锯割取试件，进行立方体抗压强度测试[10]。试件割取位置示意图如图5所示。首先，在泡沫混凝土与加气混凝土砌块的接触层面位置，分别深入泡沫混凝土50 mm，深入加气混凝土砌块50 mm(两者之和作为试件的高)，长和宽均为100 mm，即试件尺寸为100 mm×100 mm×100 mm，记作混合垫层试件；然后，在非接触层面位置割取3组6块相同尺寸的试件，记作泡沫混凝土试件。混合垫层试件测试结果见表4。泡沫混凝土试件测试结果见表5。

图5　试件割取位置示意图

组别规格/mm龄期/d抗压强度/MPa平均值/MPa1组100×100×10031.695100×100×10031.7341.7152组100×100×100281.759100×100×100281.7661.7633组100×100×100281.745100×100×100281.7531.750

表5　泡沫混凝土试件测试结果

表4和表5的测试结果表明，采用“水泥—发泡剂—水—速凝剂”工艺技术生产的泡沫混凝土和蒸压加气混凝土砌块共同作为垫层，其接触面处抗压强度在3 d时就已经趋于稳定，28 d龄期的抗压强度为1.75～1.76 MPa。纯泡沫混凝土试块3 d的抗压强度也基本趋于稳定，28 d龄期的抗压强度为1.67～1.68 MPa，均在设计要求范围之内。而所使用的蒸压加气混凝土砌块的抗压强度约为3.5 MPa。从测试结果可知，使用混合垫层可提高强度约5%，完全满足强度要求。

3结语

综上所述，可以得出如下结论。

1)经过试验验证后，采用“泡沫混凝土+蒸压加气混凝土砌块”做轻质垫层的施工方法，首层浇筑泡沫混凝土共1 200 m3，比预期节省了900 m3，节省施工费用30多万元，受到了业主的一致好评。

2)现阶段我国泡沫混凝土的设计与施工尚缺乏标准和技术规范，只能靠经验或通过大量试验来实施泡沫混凝土应用，所以本工程对废弃加砌块的使用进行了大胆的尝试，这不仅节约了资源、能源，也更有利于环境的可持续发展，为今后的建筑垃圾回收再利用提供了一定借鉴作用，并在一定的技术和试验支持下，更好地拓展了泡沫混凝土的应用领域。

Application of Foamed Concrete in the Light of the Ground Cushion

YAN Qingzhi, GENG Jinchuan, LIU Xiaohui

(College of Pipeline and Civil Engineering, China University of Petroleum, Qingdao 266580, China)

Abstract：Foamed concrete is a new kind of building materials which has properties such as light weight, heat preservation, fireproof and sound insulation. Due to its strong liquidity, easy construction and high short-term strength, foamed concrete is commonly used in roof leveling and ground backfilling on the engineering. Aerated concrete block is a new building material and has the similar characteristics with foamed concrete. It’s commonly used as a filler wall in engineering and its compressive strength is larger than 2.5 MPa. Innovative use of foamed concrete and concrete block cushion is illustrated according to specific engineering. It makes full use of waste aerated concrete block which produced in masonry engineering, and foamed concrete is in the above, they both make up ground light cushion. Foamed concrete block and mixed cushion block are left behind according to relevant code. Through the test of their compressive strength, it is illustrated that the strength of the mixed cushion block is about 5% higher than that of foamed concrete, thus verifying the feasibility, economy and practicability of the method. So this method fully meets the design requirement.

Key words:foamed concrete, light cushion, aerated concrete block, compressive strength

中图分类号：TU 745.5

文献标志码:B