摘要：本文采用水泥、粉煤灰、发泡剂等材料，通过配合比设计实验制备现浇泡沫混凝土； 概述
泡沫混凝土是水泥基轻质多孔混凝土的一种，通常是由硅质材料、钙质材料、水及泡沫剂或发泡剂等通过物理或化学方式发泡，浇筑、养护、固化成型的一种多孔材料。因其自身的结构特点，泡沫混凝土具有轻质、保温隔热、隔音、防火等诸多优点，应用广泛[1]。根据生产工艺和用途一般分为两种，一种是采用化学发泡：将化学发泡剂、水与水泥基材料一起混合搅拌均匀成浆体，在静停过程中通过化学反应产生气泡，料浆逐渐膨胀至一定体积，常压潮湿养护、固化成型，一般用于制作泡沫混凝土制品；另一种是采用物理方式发泡：将泡沫剂水溶液通过物理方式（或机械方式）预先制备出泡沫，同时将水泥基材料加水搅拌成浆体，泡沫与浆体再搅拌成泡沫浆料，浇筑、养护、固化成型，一般用于泡沫混凝土现浇应用[2~3]。目前，泡沫混凝土现浇约占其使用总量的三成左右。 随着我国城市建筑节能65%标准的全面实施，对建筑围护结构部分的节能技术措施也有了更高的要求，除了需要考虑传统的墙体保温系统、门窗系统、幕墙遮阳系统等外，楼层地面保温系统也被纳入其中。目前，就武汉市而言，绝大部分商品房建筑已经设计了楼层地面保温，受层高及利用空间限制，一般设计厚度为3~5cm。楼层地面保温层比较常见的施工方式有两种，一是现浇泡沫混凝土，二是陶粒骨料轻质混凝土，二者之间性能对比如表1所示。 表1 泡沫混凝土与陶粒混凝土性能对比 性能 陶粒混凝土 泡沫混凝土 对比说明 干密度 ≥800kg/m3 150~1600 kg/m3 楼层保温一般设计容重为600~1000 kg/m3，泡沫混凝土选择空间更大 保温 密度≥800kg/m3，导热系数≥0.23 W/（m·K） 400~800 kg/m3区间内，导热系数在0.06~0.23 W/（m·K）之间 地面保温层受厚度限制（3~5cm），泡沫混凝土保温性能远优于陶粒混凝土 防水 陶粒自身易吸水 密闭气孔结构，吸水率低 泡沫混凝土优于陶粒混凝土 强度 一般≥5.0MPa 强度因容重变化相差很大，A07级强度≥2.0MPa 陶粒混凝土因其容重较大原因，强度相对高于泡沫混凝土 泵送 难于泵送，可泵送的陶粒混凝土密度必须≥1000kg/m3 易于泵送，泵送至100m以上高度也较为轻松 泡沫混凝土远优于陶粒混凝土 施工 轻骨料易上浮，难以铺摊、收平 基本实现自流平，只需简单收平作业 泡沫混凝土远优于陶粒混凝土 成本 陶粒等骨料价格高，成本相对较高 成本相对较低 泡沫混凝土经济性略优于陶粒混凝土 1 现浇泡沫混凝土的配制 1.1原材料 水泥：武汉阳逻水泥厂生产的娲石水泥，P.O 42.5，其物理性能见表2； 表2 水泥的物理性能指标 标准稠度用水量（%） 抗压强度（MPa） 抗折强度（MPa） 凝结时间（min） 3d 28d 3d 28d 初凝 终凝 26.0 25.4 52.1 5.47 8.90 235 325 矿物掺合料：采用武汉青山电厂粉煤灰，具体性能指标见表3； 表3 粉煤灰的性能指标 掺合料 等级 比表面积(m2/kg) 细度(%) 含水量(%) 流动度比(%) 需水量比(%) 活性指数 7d 28d 粉煤灰 Ⅱ — 13.4 0.1 — 100 54 79 减水剂：武汉苏博聚羧酸高性能减水剂，固含量：13.0%，减水率27.50%。 发泡剂：发泡剂是决定泡沫混凝土质量关键之一，目前可用于现浇泡沫混凝土的物理发泡剂主要有四种，分别是松香类、合成类表面活性剂、蛋白类和复合型四种。前两种发泡剂因其自身缺点，已逐步被淘汰使用；蛋白类发泡剂因其发泡倍数大及泡沫稳定性好，被国外发达国家广泛使用；复合类发泡剂为第四代发泡剂，是发泡剂未来研究发展方向，目前技术上尚待探索，产品较少，北京亚设YS-901复合型发泡就是其中的佼佼者。 1.2配制实验 泡沫混凝土配合比设计应满足抗压强度、密度、和易性及保温性能指标的要求，需着重考虑几个方面的问题： 1）水胶比：会对泡沫混凝土强度以及其流动性有较大影响。2）泡沫的掺量：泡沫的掺量与泡沫的稳定性有较大关系，直接影响到泡沫混凝土的密度和强度。3）减水剂等添加剂的掺量。本实验设计的干密度为700kg/m3，粉煤灰掺量为30%。首先，通过以下公式计算确定用水量及各胶凝材料用量： ρd=Sa（mc+mm） mw=B（mc+mm） 式子中ρd为泡沫混凝土设计干密度；Sa为质量系数，这里取1.2；mc、mm、mw分别为1m3泡沫混凝土水泥用量、粉煤灰用量及用水量；B为水胶比值。 然后，计算所掺入的泡沫体积： V1=mc/ρc+mm /ρm+mw /ρw V2=K(1-V1) 式中，V1为料浆总体积(m3)；ρc为水泥密度，取3100 kg/m3；ρm为粉煤灰密度，取2200 kg/m3；ρw为水的密度，取1000 kg/m3；V2为泡沫体积(m3)；K为富余系数，这里取1.2. 最后，通过掺入的泡沫体积，计算发泡剂的用量： mf=my/(β+1) my=V2ρf 式中mf为1m3泡沫剂混凝土泡沫剂用量(kg)；my为形成泡沫液质量(kg)；β为泡沫剂稀释倍数，这里取30；ρf为按此稀释倍数发泡的泡沫密度，实测为36 kg/m3。 根据《泡沫混凝土应用技术规程》（JGJ/T31-2014），当泡沫混凝土中掺入减水剂时，水胶比应通过实验来确定。根据经验，本实验初步设定水胶比分别为0.3、0.4、0.5，外加剂掺量统一为0.8%，按照上述计算方法，得到如下配合比： 表4 不同水胶比的泡沫混凝土配合比设计 编号 水胶比 水 (kg) 水泥 (kg) 粉煤灰 (kg) 发泡剂 (kg) 减水剂 (kg) 1 0.30 175 408 175 0.86 4.7 2 0.40 233 408 175 0.77 4.7 3
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