探究房屋建筑施工中泡沫混凝土的性能

陈实

（重庆双源建设监理咨询有限公司　重庆市江北区　400000）

引言

我国自1950年起就开始从前苏联引进泡沫混凝土材料的相关生产技术。特别是进入21世纪以后，我国泡沫混凝土行业的发展进入了快速增长期，其年产量从2000年的几十万立方增长至2009年的600万m3；2015年，我国泡沫混凝土材料的总产量依然维持了20%以上的年增长率达到了3500万m3，采用泡沫混凝土材料浇筑的建筑面积已超过1亿m3。因此，可以看出，推广泡沫混凝土材料，认真贯彻我国节能标准，是目前各个行业势在必行之事。

1　泡沫混凝土的制备

泡沫混凝土材料的制备原理是将气孔均匀的分散于水泥砂浆中，然后通过胶凝作用使胞孔凝结固定而成。其基本生产过程如下：①选择合适的发泡剂制备出直径为0.1～1.0mm的泡沫；②将泡沫引入到水泥砂浆中，通过高速搅拌机搅拌使两者充分混合，并将制得的浆料注入相应的模具之中；通过空气压缩机成型；③当泡沫混凝土材料达到一定强度时，脱模养护即可，如图1所示。

图1　

2　实验原材料及性能分析

2.1　水泥

水泥作为常见的胶凝材料被广泛应用于泡沫混凝土的制备过程中，但由于异于一般混凝土，在胶凝材料的选择上与普通混凝土是不一样的，主要是由于在制备的过程中需要引入大量泡沫，而泡沫存在于料浆中会形成气孔，所以一般来说，为了优化性能，所选水泥除了要满足国家相应标准外，还需要具备其他方面性能。

（1）选用凝结时间较快的水泥

由于试块在制作过程中易塌模，所以要求所选用的水泥要凝结速度快，初凝、终凝速度要短。一般来说这些要求对快硬水泥相对容易，对于普通硅酸盐水泥相对较难，应采取一定的改性。如果泡沫混凝土的初凝时间大于1h，则料浆中的气泡有可能在水泥凝结硬化的过程发生破碎，若终凝时间大于4h，则消泡后会造成泌水塌模。最好将2次凝结时间控制在2h内，如果初凝时间不大于15min时应配合缓凝剂使用，当初凝时间不小于60min时，若有促凝剂的配合，能使其初凝时间达到40min，也可以使用。

（2）选用强度较高的水泥

因为泡沫混凝土具有较高的孔隙率，因此在相同密度等级下，会比普通混凝土的抗压强度低很多，所以采用较高强度的水泥是提高泡沫混凝土强度最为有效的方法，这样才能突出轻质高强的优越性能。另外选用细度较好，贮存时间较短的水泥，并且在试验前过筛，可保证水泥细度要求。

（3）熟料在水泥中的比例不能过低

因为水泥强度主要依靠熟料，但熟料水化很快，而混合材料水化较慢。所以，熟料比例越低，水泥早期强度就越差，这会影响到泡沫的稳定性。只要将水泥中的熟料比例降低，才能有效缩短其凝结时间，主要是初凝时间。一般情况下在进行水泥原料选择时，熟料占的比例要超高水泥总质量的1/2以上。

（4）有害杂质不能破坏泡沫

有些水泥厂在粉磨水泥的过程中，为了易于制备，会加入增强剂或助磨剂。含有强电解质或其他危害泡沫稳定的物质的外加剂，会破坏泡沫使泡沫失去稳定性。因此在使用水泥前，必须要进行泡沫稳定性实验，以防止破坏泡沫稳定性的杂质出现。泡沫混凝土中使用水泥的基本性能如表1所示。

表1　水泥的基本性能

2.2　硅灰

冶炼硅铁合金或者工业硅的过程中，会产生灰白色的微小粉末，即为硅灰，大多数粒径为1μm以下，因其内部大部分为非晶质二氧化硅，因此具有火山灰活性，判断其活性大小主要依据内部二氧化硅含量与形态，也就是含量越丰富细度越细的活性越大，掺入混凝土后，可有效提高其性能。

提高界面黏结性。在泡沫混凝土中掺入适量硅灰，能有效降低其成型后易于泌水的缺陷，降低界面水的沉积，提高泡沫混凝土界面黏结强度。

提高力学强度。硅灰的火山灰活性作用可使混凝土的料浆与集料间紧密结合，另外硅灰的微填料作用于界面之间，可以改善泡沫混凝土的孔隙形貌，以此提高其力学性能。

2.3　粉煤灰

在火力发电厂发电时往往会产生一些附属物，其中就有粉煤灰，其颜色多呈灰黑色，并且有火山灰活性。在普通混凝土制备过程中，为了降低成本，会等量或部分替代水泥，泡沫混凝土中掺入适量粉煤灰可以在以上基础上大大降低水化热。在拌合过程中，泡沫混凝土料浆的施工性能得到显著改善，凝结硬化后结构也会变得致密。

粉煤灰活性高低的判断可从表2中看出，其中以活性为重要性能，在粉煤灰的选取中，实验原料应该符合相应国家标准。

表2　粉煤灰的性能指标要求

2.4　聚丙烯纤维

为了增强泡沫混凝土的韧性，减少其因为干燥收缩引起的开裂，在试验中将聚丙烯适量掺入到料浆中，搅拌使分散均匀，使其在混凝土料浆内部形成纵横交错的网，作用就像钢筋混凝土中的钢筋一样。泡沫混凝土成型难，主要是由于料浆分散不均匀，造成分层，加入聚丙烯纤维可以吸附料浆，以此可起到增稠的效果，能有效地控制泡沫混凝土的分层和离析。表3为聚丙烯纤维的物理力学性能。

表3　聚丙烯纤维的物理力学性能

2.5　EPS颗粒

由于EPS在生产过程中内部含有闭合的气泡，所以其密度非常低，即使在水中浸泡，也不会有水浸渍，所以导热性能异常优越。将EPS拌和在泡沫混凝土料浆中，由于其吸水率极低，始终保持内部中空，在水中浸泡液具有良好的隔热和保温性能。

本实验所用的是废弃聚苯乙烯泡沫塑料，在破碎机作用下，捣成小于5mm的粒径，呈不规则球体，其表观密度小于35.0kg/m3。料浆中加入颗粒后和易性得到改善，与发泡的EPS颗粒对比，黏聚性与保水性都得到提高，在拌制的过程中利用了工业废料，而且级配合力高，在混凝土凝结硬化过程中使结构更加致密。

2.6　发泡剂

本实验采用的发泡剂为HTQ-1型发泡剂，是在市场采购的植物油萃取发泡剂，其中含有一定的动物蛋白，是由某建材公司生产的复合型发泡剂，具体成分与检测项目如表4所示。

表4　HTQ-1复合型发泡剂性状指标

3　结语

（1）通过对高强泡沫混凝土掺入的矿物掺和料进行研究，结果表明：其强度随着容重的增加而显著增加，当单独掺入硅灰可提高其早期强度，但是其后期强度增长较缓，掺入磨细粉煤灰对其后期强度增长影响较明显。

（2）通过对高强泡沫混凝土制备原材料进行探讨可知，最佳配合比为水泥：硅灰=1：0.08，水料比为0.54，发泡剂掺量为5.0～5.4%。

（3）通过对外加剂的掺量和种类进行探讨可知：当硅灰掺量为8%时，采用0.7%的萘系高效减水剂可有效提高泡沫混凝土的抗压强度，并对抗渗性及干燥收缩有一定程度的改善。当早强剂选用三乙醇胺与Na2SO4复合时，其早期强度增长较为明显，具体掺量分别为0.05%和2%。

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