泡沫混凝土的广泛应用
泡沫混凝土的最初应用是代替其它保温隔热材料和轻集料作现浇保温隔热和屋面找坡,即现泡沫混凝土,泡沫混凝土在国内外的第一阶段应用。后来,硅灰随着它保温优异性能的显现,又扩展到了泡沫轻砼制品,这是泡沫混凝土的第二应用阶段。
近几年,泡沫混凝土的其它主要作用又陆续被人们发现,如它作为硬化后具有一定强度的低成本大体积流体回填材料、垃圾覆盖材料、地基处理材料、具有无以替代的优势。再如它作为轻质景观材料、装饰材料、天然浮石取代材料等,都是得天独厚、非它物可替代的。泡沫混凝土的这些新功能、新用途的发现和应用,又将它推向了用途更广阔的第三应用阶段。目前,泡沫混凝土正处于由第二阶段向第三阶段发展的过渡阶段。这一过渡阶段仍将持续很长的时间。当泡沫混凝土完成这一过渡,完全进入第三阶段后,它的用途将是非常广泛的。
我国早在上世纪60年代就开始生产应用泡沫混凝土,不过一直是应用于现浇轻砼方面,而且应用量也很小。虽然上世纪后末期也有一些厂家试图生产泡沫轻砼制品,但均未推广应用。泡沫混凝土真正成为一个重要的轻砼品种,并发展成为一个具有一定生产应用规模的行业,也只是进入新世纪后的这几年。它的突然升温和超高速发展,出乎许多业内外人士的意外。
在短短的几年之中,这个以前人们从没听说过的混凝土新秀,一下子就站到了轻砼领跑者的位置上,并跑到了最前头,成为发展最快的轻质混凝土品种。2000年,我国有一定规模的发泡剂生产厂只有3家,2003年10多家,而2005年已达70多家;2000年,我国发泡机生产商只有2家,2003年8家,而2005年已达50多家;泡沫混凝土现浇施工企业及制品生产企业,2000年,全国也只有20多家,2003年已达300多家,增长了10倍,而2005年底竟达到了1200多家,几乎涵盖了全国大多数省区。
泡沫混凝土制品,2000年只有少量泡沫夹心墙板,其它少见生产。而2005年,泡沫空心墙板、泡沫夹心墙板、泡沫面层聚苯心层墙板、预制面板泡沫墙板、泡沫外墙内保温系统、泡沫屋面板、泡沫园林制品、泡沫耐火制品、泡沫装饰材料等,几十种产品获得了大量应用。而现浇泡沫混凝土地暖、屋面保温层、泡沫混凝土回填、泡沫混凝土地基等,也都获得了一定的推广,特别是地暖和屋面保温,应用十分广泛。
泡沫混凝土目前这种普及和应用程度,超出了大多数人的估计。可以说,许多人对泡沫混凝土都没有心理准备,对它的出现感到突然,也感到陌生。觉得对它知之甚少,通之尤少,才更加迫切地想了解它。
泡沫混凝土气孔形成原理
表面活性剂:能够降低液体的表面张力而使之产生表面活性物质,我们就称之为表面活性剂。活性剂可以大幅度降低水的表面张力,使水分子摆脱水分子间的吸引力,能够离开水的表面,在水膜表面定向排列,包围空气,从而形成气泡。泡沫混凝土发泡剂即是一种高活性的表面活性剂。表面活性剂最重要的特征是两性分子结构,即亲水基和疏水基。它们具有:降低水的表面张力、起泡、分散与絮凝、洗涤、吸附等作用。
发泡剂经高压起泡发泡后,形成的泡沫集群活性高,稳定性强,不易消泡,很好的定向吸附特性,在泡沫集群中混入胶凝材料浆体(水泥、石膏等),泡沫的膜液壁上黏附着大量水泥硅酸盐固态颗粒,使液膜变厚,液膜韧性加强,泡沫浆料混合体稳定性进一步增强,为固泡、凝结创造了条件。由于浆体自重的压力,气泡圆形基本上变成不规则的多边扁形,泡沫群体部分开始消泡。接下来的过程除了是泡沫固泡稳定过程,更重要的是胶凝材料水泥的凝结、硬化过程,水泥产生水化作用时间长短,初凝速度。这个过程,就是气-液状态向气-固状态转变过程,而原来泡沫的液膜,也变成了坚固的泡沫混凝土气孔壁。
现浇泡沫混凝土对水泥的要求
水泥在现浇泡沫混凝土中起到胶凝作用,没有胶凝材料,泡沫混凝土无法硬化,并产生强度并形成气孔壁使气泡转化为结构孔,也就形成不了泡沫混凝土。
水泥有通用水泥与特种水泥两大类,由于特种水泥价格高且不易得到,现浇泡沫混凝土工程使用的水泥均为通用水泥。我国通用水泥有三大系列六大品种,即实行GB175-1999标准的硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥;实行GB1344-1999标准的矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥;实行GB12958-1999的复合硅酸盐水泥。
原则上讲,上述六大通用水泥均可用泡沫混凝土现浇,但根据工程技术要求、工程造价、供货状况等来综合考虑,应有所侧重作出正确选择。
1、 中高档泡沫混凝土施工,宜用硅酸盐水泥(代号P·Ⅰ和P·Ⅱ)
硅酸盐水泥在六大水泥中品质最优,根据GB175-1999标准规定,它的石灰石或粒化高炉矿渣混合材只能掺入5%以内,熟料成分比例最多,Ⅰ型(代号P·Ⅰ)不掺混合材料,品质最优;Ⅱ型(代号P·Ⅱ)掺入5%以内混合材料,品质随后。其水泥矿物成分以硅酸三钙 为主,水化速度快,胶凝能力强,也是水泥高强度的主要来源。水泥凝结与硬化速度快于其他通用水泥,且早强性也高得多。水泥等级在42.5~62.5。但这种水泥产量低,造价贵,许多水泥厂不生产。
2、 通用普及性泡沫混凝土施工,优先使用普通硅酸盐水泥(代号P·O)
普通硅酸盐水泥相对硅酸盐水泥,主要区别是混合材掺量大;熟料中硅酸三钙少而硅酸二钙多,水泥性能及强度发挥不如硅酸盐水泥;其它技术指标例如不溶物含量、烧失量、粉磨细度等也低于硅酸盐水泥,我们知道水泥越细,硬化就越快,且强度发挥也更高。但普通硅酸盐水泥目前产量最大,普及程度最高,且价格也有优势,方便宜得。如果对现浇泡沫混凝土没有特别要求,以普通硅酸盐水泥施工为最佳。
3、 有条件使用或慎用矿渣水泥、火山灰水泥、粉煤灰水泥及复合硅酸盐水泥(代号P·C)
这几种水泥有一个共同特征即大掺量混合材,水泥熟料的用量相应较低。所以相对水化速率较慢,凝结和硬化时间长,早期强度增长迟缓。要知道,泡沫混凝土里面毕竟有比例高达82%泡沫,这些泡沫对水泥浆支撑力还是有限的,本来稳定时间也很短(几十分钟至几个小时),如果水泥浆凝结时间长于泡沫稳定时间,泡沫会消泡,从而导致泡沫混凝土因消泡而塌陷,密度不均,强度短时间差。当然这些水泥也是有优点的,例如水化热低,长期强度好,在没有其它水泥可能选择的情况下也不是不能用,最好配有以下几种情况:
A、 选用早强型,配合使用促凝剂;
B、 夏季天气炎热时施工;
C、 对浇注密度及上下层密度差没有严格规定的。