泡沫混凝土应用现状及在寒区应用前景.pdf

单 星本等 ： 泡沫混凝土应用现状及在寒区应用前景 l 1 7 泡沫混凝土应 用现状及在寒 区应 用前景 单星本 。 ， 李家和 ， 周运灿 ( 1 哈尔滨工业大学土木工程学院 哈尔滨1 5 0 0 0 1 ； 2 黑龙江省寒地建筑科学研 究院。 哈尔滨1 5 0 0 8 0 3 绿色建筑材料 国家重点试验室 北京1 0 0 0 2 4) 【 摘要】 泡沫混凝土本身为多孔材料 ， 具有 自重小、 导热系数低、 隔音性能好等特点， 目前在南方地区应用 量较大， 取得了良好的保温隔热效果。文中简述了泡沫混凝土的特点 、 组成， 并对泡沫混凝土的研究现状进行了 评述 ， 指出了泡沫混凝土在严寒地区应用存在的问题和应用前景。 【 关键词】 泡沫混凝土； 导热系数 ； 严寒地区 【 中图分类号】 T U 5 2 8 2 【 文献标识码】 B 【 文章编号】 1 0 0 1 6 8 6 4 ( 2 0 1 0 ) 1 O O l 1 7 0 2 0引 言 近年来， 随着我国墙体材料改革的不断推行和建筑节 能政策 的相继 出台 ， 节 能型建 筑材 料 的研 发和 应用 越 丧越 受到人们的重视。泡沫混凝土本身为多孔材料 ， 具有 自重 小 、 导 热系 数低 、 隔 音性 能好等 特点 ， 不但 可 以减 少建 筑物 的自重 ， 更重要的是当作为墙体材料时可以有效的提高墙 体的保温性能 ， 使其更容易达到节能要求。因此研究并推 广泡沫混凝土， 对于现代节能建筑， 特别是处于严寒地区的 节能建筑来说， 具有重要意义。 1 泡沫 混凝土的研究及应用现状 1 1 泡沫混凝土 的研究 现状 泡沫混凝土主要是由胶凝材料、 骨料和发泡剂组成， 其 中对泡沫混凝土性能影响最大的是发泡剂。应用于泡沫混 凝土中的发泡剂种类很多， 目前主要有 ： 松香酸皂类发泡 剂、 金属铝粉发泡剂 、 植物蛋 白发泡剂、 动物蛋白发泡剂、 树 脂皂类 发 泡剂 、 水 解血 胶发泡 剂 、 石油磺 酸 铝发 泡剂 、 木 质 素磺酸盐 、 废动物毛发泡 剂等 。国外 如意 大利 、 日本研制 的 发泡剂多以蛋白质类为主， 发泡数量多、 稳定性好、 产品强 度高。而国内发泡剂总体上看功能偏少、 稳定性差 、 制品强 度较低。但近年来国内已开发出一批性能较好的固体树脂 泡沫剂 和蛋 白质泡 沫剂 ， 如 C O NA型泡沫剂 、 C C W 一 9 5型 固体泡沫剂、 U型发泡剂、 H J 一3型磺酸盐系列微泡剂等 。 发泡剂的发泡倍数、 沉陷距和泌水量等性能是衡量泡沫性 能的三大重要指标。通常认为最理想的发泡剂应是沉陷距 和泌水量最小、 发泡倍数最大。一般认为 l h后泡沫的沉陷 距不大于 1 0 mm， l h的泌水量不大于8 0 mL ， 发泡倍数不小于 2 0的为优质发泡剂 j 。 我国在上个世纪5 0年代哈尔滨工业大学、 黑龙江省寒 地建筑科学研究院等单位就开展了泡沫混凝土的研究， 研 制开发了陶粒泡沫混凝土和聚苯乙烯泡沫混凝土砌块等 ， 并用于城市楼房建设。但由于当时的发泡剂性能不优、 生 产设备不完善、 用于外墙时抗冻性等问题 ， 使得泡沫混凝土 未能在严寒 地 区大 范 围推广 应用 。最近 ， 由于建筑 节能 越 来越受重视 ， 具 有保温 、 隔热功 能的泡 沫混凝 土的研究逐 渐 0 00 oo o0 0o oo oo o0 00 o o 00 00 0 0 o0 0c 0o 0o 00 00 oo 00 0o oO oo 00 o0 D o 0o o0 o0 00 00 00 0o oo 0 o 00 00 0 0 0o o0 oo oo o 0 o 控制在 2 5 以内。通过掺加粉煤灰可以有效地降低水泥的 水化热温度 ， 同时采取保温措施使混凝土的内外温差保持在 允许范围之内。因此认为本工程的保温及降温措施是较为 合理的 。 5结语 文中根据混凝土水化热释放、 混凝土早龄期抗拉强度发 展规律、 混凝土温度应力发展规律， 对温度裂缝进行了预测。 在施工过程中， 采取了预防和控制大体积混凝土温度裂缝的 技术措施 ， 对混凝土内外温度进行了测控。工程实际情况是 该项 目基础混凝 土浇筑后 未出现温度裂 缝 ， 这 与测算结果 是 一 致的 。 除本工程采用的降低混凝土内外温差的方法 ， 同时还应 采用合理的施工技术 方案 ， 如混凝 土浇捣 完毕 后 ， 应及 时用 保温材料覆盖 ， 并浇水保温控制温差 ； 采取分 层分块浇 筑等 。 通过采用合适的粉煤灰水泥比例及综合的施工技术手段， 是 完全可以保证大体积混凝土质量的。 参考文献 1 张雅杰， 冯辉 ， 郭永辉 粉煤灰在混凝土中适宜掺量的研究 J 粉煤灰综合利用 ， 2 0 0 4， ( 1 ) ： 3 l 一3 3 2 王铁梦 工程结构裂缝控制 M 北京： 中国建筑工业出版 杜 ， 1 9 9 7 3 符志 刚 大体积混 凝 土温度 裂缝 的预测和控 制 J 建筑 科 学 ， 2 0 0 8 ， 1 7： 5 55 7 4 张文 鑫 大体 积混 凝土 的裂缝控 制 J 甘肃冶 金 ， 2 0 0 8， 3 0 ( 3 ) ： 7 88 0 5 刘 国强 大体积混凝土基础温度应力分析及控制 J 山西建 筑 ， 2 0 0 6， 3 2 ( 1 8 ) ： 1 2 91 3 0 6 黄建军 浅谈某地下室工 程混凝土裂缝控 制 J 科技 资讯 ， 2 0 0 9， ( 4 ) ： 1 1 3 收稿 日期】 2 0 1 00 6 0 2 作者 简介 张巧利 ( 1 9 8 6一) ， 女 ， 安徽阜 阳人 ， 硕士研 究生 ， 研究方 向 ： 工程裂 缝控制 。 1 l 8 低温建筑技术 2 0 1 0年第 l 0期( 总第 1 4 8期 ) 增多。国内学者对水泥 一粉煤灰 一石灰型、 水泥 一粉煤灰 一 砂 一石灰型 、 水泥 一砂型 、 水泥 一矿 渣 一粉煤 灰 一石灰 一 植 物纤维 型、 水泥 一矿渣 一石 灰 一石膏 型不 同掺合料 的泡 沫混凝土的密度、 强度、 吸水率、 导热系数、 抗冻性进行 了大 量研究， 并取得了相应的成果 J 。 1 。 2泡沫混凝 土的应用 国外泡沫混凝土的应用领域比较大， 主要有 ： 用作挡土 墙、 修建运动场和田径跑道、 用作夹芯构件、 用作复合墙板、 管线回填、 贫混凝土填层、 屋面边坡、 储罐底脚的支撑等， 泡 沫混凝土也可用于防火墙的绝缘填充、 楼面隔声填充、 隧道 衬管回填， 以及供电、 水管线的隔离等方面。 目前我国在泡沫混凝土方面的整体利用水平并不是很 高。具体应用情况如下： ( 1 ) 泡沫混凝土砌块 ： 在我国南方地区， 一般用密度 等级为3 0 01 0 0 0 k g I n 的泡沫混凝土砌块作为框架结构的 填充墙 ， 主要是利用该砌块隔热性能好和轻质高强的特点。 ( 2 ) 泡沫混凝土轻质墙板 ： 与传统的 G R C轻质墙板 相比， 采用泡沫混凝土生产技术， 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 J 。 ( 3 ) 现浇屋面泡沫混凝土保温层 ： 用于屋面保温层的 泡沫混凝土采用密度等级为 2 0 01 0 0 0 k g m ， 其做法是将 保温层、 找坡层和找平层三道工序一起施工， 从而简化屋面 构造层数 ， 施工简便， 整体热工性能好。 ( 4 ) 泡沫混凝土补偿地基： 由于建筑物群各部分 自重 的不同， 在施工过程中将产生 自由沉降差， 在建筑物设计过 程中要求在建筑物 自重较低的部分其基础须填充软材料， 作为补偿地基使用 ， 泡沫混凝土能较好地满足补偿地基材 料 的要求 。 。 j 。 2 泡沫混凝土在严寒地 区应用的问题 及展望 2 1 存 在的问题 对于严寒地区来说， 不但要求材料的保温性能要好， 而 且要求其耐久性要高， 其中最重要的指标就是材料的抗冻 性， 国家行业标准 J C T 1 0 6 22 0 0 7 泡沫混凝土砌块 中严 寒地区要求的抗冻指标是 F S 0， 这是很多高保温墙体材料很 难达到的一个指标， 究其主要原因是由于这些高保温墙体 材料吸水率均较大， 饱水后受冻张力作用破坏的都比较严 重。泡沫混凝土由于内部存在大量气孔 ， 强度又偏低， 也存 在这个问题。因此如何采取有效措施以提高泡沫混凝土的 抗冻性是其能否在严寒地区应用最关键的问题。黑龙江省 寒地建筑科学研究 院申请 了省属科 研院所技 术开发研究 专 项资金项目“ 节能建筑墙体用无机憎水多孔保温材料研制 与应用” ， 在该课题中研究的重点就是如何有效地控制泡沫 混凝土 的吸水率 ， 使其在 一定 范围 内既能 满足抗冻 性要求 。 又不会因为 吸水 率太 小而影 响泡沫混 凝 土的抗 剪强 度 ， 从 而降低抗震 性能 。另外 ， 泡 沫混凝 土的孑 L 结 构也是 研究重 点 ， 因为孔结构不但影响泡沫混凝 土的耐久 性 ， 更重要的是 它决定泡沫混凝 土的导热 系数的大小 。 目前 此课题 正处于 研究阶段。重点研究 改进 泡沫混 凝土 的生 产工艺 ， 改 为发 泡混凝土 ， 严格控制其密 度和强度等级 的稳定性 ， 提 高抗 冻 耐久性能， 从而达到产品质量稳定、 生产效率高， 降低成本 的 目的。 2 2 泡沫混凝土在严寒地区应用的展望 目前 ， 大多数墙体都依靠聚苯乙烯泡沫塑料板与墙体 材料复合 ， 以达到建筑节能要求。而随着全国建筑节能工 程的开展 ， 聚苯乙烯保温板材需求量大量增加， 聚苯乙烯原 料供应是有限的， 到一定量时就会出现供不应求， 将会影响 建筑工程的发展 ， 而且 目前大多数建筑所采用的外贴苯板 保温墙体， 耐久性存在很大的问题。近年来不断出现起鼓、 裂缝乃至脱落的现象 ， 不但使建筑物维护结构保温性能降 低， 更可怕的是外墙的装饰贴板、 瓷砖的脱落给路人带来极 大的人身危险， 近年来新闻媒体也时有报道， 究其原因不仅 是由于工程质量问题造成的， 更重要的是此种保温形式本 身就存在缺陷， 苯板与墙体始终不能可靠的黏贴在一起 ， 如 果能研制出与苯板导热系数相近的泡沫混凝土砌块来代替 外贴苯板的复合墙体材料 ， 或者利用泡沫混凝土的良好的 流动性特 点与轻骨料小砌块进行 复合使用达 到节能达标 又 可克服外贴苯板出现的问题。因此研究导热系数小、 抗冻 性好 ， 适合严寒地区需要的泡沫混凝土( 或发泡混凝土) 具 有重要的现实意义和广阔的发展前景。 3 结语 泡沫混凝土具有 自重小、 导热系数低、 保温隔热、 隔音 性能好等特点， 作为墙体材料时可以有效的提高墙体的热 阻， 使其更容易达到节能要求。泡沫混凝土要在严寒地区 的外墙中应用， 还需在耐久性及其他性能方面做大量的研 究的工作。由于泡沫混凝土具备的众多优点是其它保温材 料不具备的， 作者相信， 通过有效技术途径降低吸水率， 提 高抗冻性等 ， 在不久的将来泡沫混凝土一定能在严寒地区 得到广泛 的应用 。 参考文献 1 曹明莉， 吕兴军 发泡剂及泡沫混凝土技术现状与展望 J 建材技术与应用 ， 2 0 0 7 ， ( 4 ) ： 7 8 2 青丽 ， 康军 泡沫混凝土及在工程中的应用 J 】 石油化工建 设 ， 2 0 0 6， 2 8 ( 5 ) ： 2 7 2 9 3 尹冰。 刘才林 动物蛋白类混凝土发泡剂的制备与发泡性能 测试 J 新型建筑材料 ， 2 0 0 7 ， ( 7 ) ： 8 1 0 4 刘子全， 等， 泡沫混凝土的研究开发进展 J 混凝土， 2 0 0 8 ， ( 1 2 ) ： 2 42 6 5 舒大平 现浇泡沫混凝土隔热层屋面渗漏的处理方法 J 工程科学 ， 2 0 0 8 ， ( 4 )： 4 1 6 唐虹 泡沫混凝土在现代建筑中的应用 J 贵州工业大学 学报 ， 2 0 0 5， 3 4 ， ( 3) ： 1 1 51 1 7 收稿 日期 2 0 1 00 81 9 作者简介 单 星本 ( 1 9 7 9一)， 男 ， 哈尔滨人 ， 工程师， 硕 士研 究生 ， 从事新型墙 体材料及混凝土外加 剂的研发 与应用。