关于新型材料泡沫混凝土的研究

关于新型材料泡沫混凝土的研究

山东致一质量检测有限责任公司山东省水利工程试验中心

摘要:泡沫混凝土又称为发泡水泥、泡沫砼等。泡沫混凝土是一种内部含有大量细小、封闭、均匀气孔的泡沫状混凝土材料;材料内部气孔内有大量的空气存在,空气与其它材料相比热惰性能最佳,大大降低了泡沫混凝土材料的导热性能;材料内部气孔呈封闭状态,互不连通,不能形成空气的对流循环,同时砼内部被气孔所隔离,各球形气孔被固化的水泥浆膜包围,气孔对热能穿透能力形成很大阻力,且具有环保节能、轻质高强、保温隔热、隔音、抗水、减震等特性;一般情况下,发泡混凝土主要用于减轻建筑物自身重量或用来隔音、隔热。

关键词:泡沫混凝土,发泡水泥

一、泡沫混凝土的开发背景

泡沫混凝土的开发和应用始于国外。上世纪30年代,由瑞典人开发研制,在挪威大举成功,在欧、美地区迅速取得广泛的应用;1973年韩国能源大波动以后,为了节约能源韩国实行建筑节能义务化。根据韩国现有建筑节能设计标准,建筑物楼地面,层与层之间强制使用隔音、隔热材料。为了减少楼板之间的噪音与热传递,使用隔音、隔热材料被义务化;在日、韩的带动下,泡沫混凝土在东南亚国家快速发展。从建国初期泡沫混凝土由前苏联传入我国,但未能大范围使用;改革开放后,国内建筑业迅速发展,建筑所消耗的能源也在日渐增加;进入21世纪,随着国家对建筑节能的重视,相关的建筑节能政策不断出台,泡沫混凝土技术在新的机遇下得到了迅速的发展。

二、泡沫混凝土的开发目的

泡沫混凝土的导热系数低且隔热性能突出,因此能提高热效率从而达到节约能源的效果;对于高层建筑物来说,可以减轻混凝土对整个建筑物的负荷;住宅楼的地板层可铺设地板采暖管材用以直接供热,降低上下楼层之间热量的传导及隔绝声音的传播;泡沫混凝土砌块可使用粉煤灰、矿渣粉等工业废弃物做为主要原料,环保利废。

三、我国目前泡沫混凝土的应用现状

近年来,我国越来越重视建筑节能工作,随着与建筑节能有关政策的实施,建筑材料改革取得了显著的成就,节能材料倍受欢迎。泡沫混凝土以其良好的特性,已用于节能建筑材料中。目前,泡沫混凝土在我国的应用情况如下:

1泡沫混凝土屋面保温

泡沫混凝土屋面保温是泡沫混凝土材料在建筑领域应用较早的一种使用方法。使用泡沫混凝土作为屋面保温材料,主要有轻质高强、保温隔热、隔音耐火、物美价廉、施工速度快等特点,近年来在国内迅速得到推广应用。

2泡沫混凝土地暖、隔音垫层

地暖是我国近年来在黄河以北地区开始兴起的一种新型采暖方式,我国政府已将地面采暖列为重点推广应用的建筑节能技术。从发展前景看,未来的居民采暖,60%以上将会采取地面采暖,应用前景喜人。泡沫混凝土材料主要应用于地暖的绝热层。泡沫混凝土隔音垫层直接设置在楼层间基层之上,材料属多孔无机材料,密度小,具有良好的隔音、保温和耐火性能,泡沫混凝土隔音垫层上可直接铺设地砖或木地板。

3泡沫混凝土外墙防火保温板

2009年春节,央视大楼外墙保温材料引燃火灾事故后,建设部、公安部联合发布《民用建筑外保温系统及外墙装饰防火暂行规定》,要求中高层建筑外墙保温必须设置防火隔离带(全部使用A级不燃的外墙保温材料的除外)。泡沫混凝土外墙防火保温板做为一种极佳的防火、保温材料,在这种背景下迅速在市场得到推广。

4泡沫混凝土砌块

泡沫混凝土砌块行业标准《JC/T1062-2007泡沫混凝土砌块》于2008年4月已正式开始实行,是国内泡沫混凝土类第一个发布实施的行业标准。标准规定了泡沫混凝土砌块的容重从330~1030kg/m3,分为8个等级,导热系数为0.08~0.27w/m·k;要求强度从0.5~7.5Mpa,分为7个等级。

5泡沫混凝土轻质墙板

目前用于建筑物分户和分室隔墙的主要材料是GRC轻质墙板,由于其原料价格较高,影响了其推广应用。河南华泰开发的泡沫混凝土复合墙体,使用水泥纤维板与泡沫混凝土结合,与传统的GRC轻质墙板相比,不但能明显降低产品的成本,而且大大改善了浆体的流动性,使成型更为方便。

6园林方面

用泡沫混凝土制成轻质假山,盆景;轻质水上漂浮制品,如漂浮景观、植物、假山等;发泡彩色装饰园艺、仿木材料等。

四、国外泡沫混凝土的应用

1应用于单一墙体的预构件

应用于单一墙体的建筑结构,这在德国、日本等国家是一个逐渐流行的趋势。泡沫混凝土或作为框架填充墙体材料,适合于高层建筑;或作为主墙体砌筑材料,适合于厂房和民居等矮层建筑。通过工厂化操作,预制施工图纸要求的单面墙体,然后再将这些墙体运到施工现场进行房屋的拼装建造与内外装饰施工。

2房建工程

由于泡沫混凝具有保温隔热的性能,既可以预制也可以现场浇筑,因此相关领域的技术人员均对泡沫混凝土在房建方面的应用进行了广泛的研究。目前泡沫混凝土在房建领域应用方式主要有墙体现浇、预制制品安装砌筑,屋面现浇等。在中、远东地区,超过3000栋房子是在1948-1958年用1100-1500kg/m3的泡沫混凝土建造的,其使用超过25年后仍然表现良好,在南非人们用泡沫混凝土来屋面找坡和屋面隔热。在俄罗斯,由于其严寒的气候,泡沫混凝土的应用也很广泛。

3用作挡土墙

主要用作港口的岸墙。泡沫混凝土在岸墙后用作轻质回填材料可降低垂直载荷,也减少了对岸墙的侧向载荷。这是因为泡沫混凝土是一种粘结性能良好的刚性体,它并不沿周边对岸墙施加侧向压力,沉降降低了,维修费用随之减少,从而节省很多开支。也可用来增进路堤边坡的稳定性,用它取代边坡的部分土壤,由于减轻了质量,从而就降低了影响边坡稳定性的作用力。

4修建运动场和田径跑道

使用排水能力强的可渗性泡沫混凝土作为轻质基础,上面覆以砾石或人造草皮,作为运动场用。泡沫混凝土的密度为800-900kg/m3。此类运动场可进行曲棍球,足球及网球活动。或者在泡沫混凝土上盖上一层0.05m厚的多孔沥青层及塑料层,则可作田径跑道用。

5轻质混凝土填层

由于使用可弯曲的软管,泡沫混凝土具有很大的工作度及适应性,因此它经常用于轻质混凝土填层。如对隔热性要求不很高,采用密度为1200kg/m3左右的轻质混凝土填层,平均厚度为0.05m;如对隔热性要求很高,则采用密度为500kg/m3的轻质混凝土填层,平均厚度为0.1-0.2m。

6海上钻井平台

国外有些海上钻井平台结构部分使用了泡沫混凝土材料来浇筑,一方面是由于其轻质,另一个重要的原因是由于泡沫混凝土中含有的大量泡沫使其具有吸能减震的作用。在海上钻井作业时经常会产生高频的震动,而且需要一个抗冲击层防止钻管、钻头、泥浆泵掉落到平台上对平台结构的破坏。泡沫混凝土就成为较为合适的材料。

综述

泡沫混凝土是一种利废、环保、低廉的保温隔热材料,其拥有特殊的多孔结构、优良的保温性能和广阔的应用前景,泡沫混凝土可大量利用粉煤灰、矿渣、石粉等工业废料,减少了废物排放,可有效改善生态条件,保护生态环境,不仅节约能源,而使人们的居室冬暖夏凉,其经济效益和社会效益都十分显著。

参考文献:

[1]NationalAsphaltPavementAssociation,Design,ConstructionandMaintenanceofOpen-GradedAsphaltFrictionCourse,InformationSeries115,2002.

[2]Leming,M.L.,Malcom,H.R.,andTennis,P.D.,HydrologicDesignofPerviousConcrete,EB303,PortlandCementAssociation,Skokie,Illinois,andNationalReadyMixedConcreteAssociation,SilverSpring,Maryland,2007.

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