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水泥发泡剂与泡沫混凝土知识库
发泡混凝土的发展历程及应用

0  前言

发泡混凝土是利用物理方法制备泡沫,再将泡沫加入到胶凝材料、粉煤灰、填料、水及各种外加剂组成的料浆中,经搅拌、浇注成型、养护而成的多孔轻质材料。由于发泡混凝土中含有大量封闭孔隙,所以有轻质、保温、隔热、耐火及隔音的性能。现如今发泡混凝土是混凝土大家族中的一员,近年来,国内外都非常重视发泡混凝土的发展与应用,使其应用越来越广。

发泡混凝土楼地面垫层

1  国外发泡混凝土的发展

上世纪30年代初期至50年代初期的20年,是发泡混凝土工业化技术体系形成的时期。生产加气混凝土的铝粉供应紧张,于是欧洲各国纷纷以泡沫取代铝粉,以发泡混凝土取代加气混凝土,刺激了发泡混凝土在二战前后及战争期间的研发及生产,形成了其发展的第一个高潮,其应用领域以建筑保温为主。

自上世纪50年代开始,发泡混凝土技术开始从它的发源地欧洲以两个渠道向世界各地传播。一条渠道是由前苏联将其技术传播到中国及东欧的波兰等各国,另一条渠道是由德国、英国、瑞典、荷兰等西欧国家将其传播到北美及亚洲的韩国及日本等国。

1979年,美国的Yamads等人首次成功将发泡混凝土使用在油田固井方面,使发泡混凝土走出了保温的单一领域,开始向多领域发展。其后,日本将其成功用于岩土工程的回填。韩国及日本将其应用于地暖保温层。进入新世纪之后,发泡混凝土在吸音隔音领域、吸能吸波领域、耐火材料领域等许多新的应用方面研究活跃,并逐步形成了规范化应用。可以说,自1979年至今的30年,是发泡混凝土技术水平的提高与应用领域的高速扩展阶段。

2  国内发泡混凝土的发展

1950年前苏联专家就开始向中国推广发泡混凝土技术。

1952年,中国科学院土木建筑研究所成立了以黄兰谷为首的发泡混凝土试验中心,开始了中国发泡混凝土的正式试制。

1954年,在中国科学院土木所与其他单位合作下,由前苏联专家指导,在哈尔滨生产出蒸压发泡混凝土板,用于哈尔滨电表仪器厂屋面。这是我国首次将发泡混凝土用于建筑保温。

1955年~1957年,原水利电力部电力建设科学技术研究所试制成功使用温度可达250℃~510℃的发泡混凝土管壳,应用于峯峯电厂、大连电厂的高温管道保温上。

1952年~1959年的8年间,是我国发泡混凝土发展的第一个高潮期,形成了一定的生产规模。

在1980年前后,欧洲的发泡混凝土现浇技术进入我国广东。由于广东及其周边地区夏季炎热,对屋面保温需求强烈,发泡混凝土屋面现浇率先在广东流行,大量的屋面保温都应用了现浇发泡混凝土。此后,发泡混凝土屋面保温现浇逐渐在全国发展起来。

2007年,中南地区建筑标准图集07ZTJ2005《发泡混凝土屋面保温隔热建筑构造》,及四川省工程建设标准设计图集DBJT20-58《发泡混凝土楼地面、屋面保温隔热建筑构造图》先后推出,标志着现浇屋面保温隔热层的规范化应用已经开始。

2007年以后,我国以现浇为代表的发泡混凝土进入了蓬勃发展的新时代。目前,我国的发泡混凝土基本以现浇为主、制品为辅,我国发泡混凝土现浇蓬勃发展的主要标志有以下几点:①发泡混凝土新的、高端的应用技术及应用领域大量出现。②国内已开始出现规模化发泡混凝土设备生产厂家。③发泡混凝土企业快速增加,每年新增企业数量不少于百家,现浇企业在2006年已达数百家,2009年达近千家。论生产企业数量,我国已居世界第一。④发泡混凝土标准开始制定和实施,自2006年~2009年,我国在4年中推出地方标准、行业标准、国家标准10多个,还有一批标准正在制定中。⑤2009年元月8日,经民政部批准,中国混凝土与水泥制品协会发泡混凝土分会成立。

3  发泡混凝土在国内的应用

发泡混凝土以其良好的特性,广泛应用于节能墙体材料中,在其他方面也获得了应用。目前,发泡混凝土在我国的应用主要是屋面发泡混凝土保温层现浇、发泡混凝土面块、发泡混凝土轻质墙板、发泡混凝土补偿地基等。具体如下:

(1)砌块。发泡混凝土砌块是在墙体材料中应用量最大的一种材料。在我国南方地区,把发泡混凝土砌块作为框架结构的填充墙,主要利用隔热性能好和轻质的特点。

(2)发泡混凝土轻质墙板。目前用于建筑物分户和分室。

(3)作挡土墙。发泡混凝土在岸墙后用作轻质回填材料可降低垂直截荷,也减少了对岸墙的侧向载荷。发泡混凝土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发泡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。

(5)作夹芯构件。在预制钢筋混凝土构件中可采用发泡混凝土作为内芯,使其具有轻质高强隔热的良好性能。

(6)管线回填。地下废弃的油柜、管线(内装粗油、化学品)、 污水管及其他空穴容易导致火灾或塌方,采用发泡混凝土回填可解决这些后患,费用也少。

(7)贫混凝土填层。由于使用可弯曲的软管,发泡混凝土具有很大的工作度及适应性,因此它经常用于贫混凝土填层。

(8)屋面边坡。发泡混凝土用于屋面边坡,具有重量轻、 施工速度快、价格低廉等优点。

(9)储罐底脚的支撑。将发泡混凝土浇阶在钢储罐(内装粗油、化学品)底脚的底部,必要时也可形成一凸形地基,这样可确保整个箱底的支撑在焊接时年处于最佳应力状态,这一连续的支撑可使储罐采用薄板箱底。同时凸形地基也易于清洁。

(10)用于园林绿化。将发泡混凝土做成容重在600-1000kg/m3,可用于园林假山,垃圾箱,桌凳等。

(11)国防(现代战争是用信息和先进机动器械为攻击工具),该发泡水泥能用在被敌方轰炸破坏的军事工程如机场,重要交通公路等实行立即抢修,用我们的设备及工艺能把敌方破坏的工程迅速修复。

(12)其他。发泡混凝土也可用于防火墙的绝缘填充,隔声楼面填充,隧道衬管回填,以及供电、水管线的隔离等方面。

4  发泡混凝土存在的问题

发泡混凝土常见的问题有表面粗糙、鼓泡、开裂,内部有空鼓、窜孔,整体疏松或上下抗压强度差异显著以及总体抗压强度偏低等问题。表面粗糙、窜孔、整体疏松或上下抗压强度差异显著以及总体抗压强度偏低等问题。第一个原因是发泡混凝土发泡剂的质量有问题;第二个原因是发泡机的问题。开裂的根本原因在于发泡混凝土浆料收缩比较基材大的多;其次是发泡混凝土浆料本身材质不均匀和自身抗拉强度太低。解决的基本对策是选用高质量发泡混凝土发泡剂,实用新型发泡混凝土发泡机,添加聚丙烯等有机短纤维。

我国正在大力推进符合生态节能、资源利用的建筑材料的研究和开发,发泡混凝土由于其良好的性能使得其应用前景广泛。目前我国在发泡混凝土的生产和施工过程中存在一定的问题,但是只要对用料、配合比、水灰比、早期养护、外加剂等主要环节层层把关,建立严格的施工程序,制定合理的质量控制方案,即可生产出高质量的发泡混凝土。

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