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混凝土在保温隔音等方面的发展应用

添加日期:2016/9/13 11:24:44   作 者:时磊  来源:   浏览次数:

 摘要:现今混凝土行业根据不同施工要求,发展出各种不同性能的混凝土类别。其中泡沫混凝土的发泡过程是通过发泡系统进行的,发泡过程中是使用机械方式将发泡剂充分发泡,将发泡剂产生的大量细小泡沫与制备混凝土所使用的水泥浆进行均匀混合,然后将混合后的浆体或混凝土成型处理(其中直接进行模具成型或者经泵送系统进行现浇施工),经过养护后所形成的一种含有大量的封闭气孔的混凝土材料。正是由于泡沫混凝土相对于其他类别混凝土,其中含有大量封闭气孔,重量相比之下更是要轻上许多,除此之外还能够起到保温效果。

 

关键词:轻质低密,保温隔热,隔音减噪,建筑工程中应用,扩展前景

 

前言

 

由于建筑工程中不同的施工要求,混凝土的类别呈现出多样化。泡沫混凝土是特种混凝土的一种,具有轻质低密、隔音减噪、保温隔热、以及抗震等诸多性能,又称为发泡水泥、轻质混凝土等,是一种节能环保、成本低廉且具有不燃性的新型建筑材料。泡沫混凝土的基本原料为各类水泥、水以及通过发泡产生的泡沫,在除此以外,又掺加一些其他材料。一般可以用于添加的有:砂、粉煤灰、陶粒、碎石屑、膨胀聚苯乙烯、膨胀珍珠岩等,至于常用的外加剂则与普通混凝土一样,为各类减水剂、促凝剂以及缓凝剂等。近些年来,国内外都非常重视泡沫混凝土的研发,泡沫混凝土由此在建筑领城中的应用自然而然的越来越广。就目前的施工标准来说可应用于修建运动场和田径跑道以及挡土墙与夹心构件、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。但其在应用中也存在着一些缺陷性的问题有待进一步改进,例如强度偏低、吸水开裂等。近些年来,国内外建筑行业非常重视泡沫混凝土的研究与开发,其在建筑领域的应用前景值得期待。

 

一.        轻质低密

 

    泡沫混凝土是应相应的建筑施工要求而生的特种混凝土,其通过化学或物理的方式根据应用需要将气体引入混凝土浆体中,经过合理自然的养护成型,具有一定的强度的混凝土制品(生产中通常是用机械方法将泡沫剂水溶液制备成泡沫)。由于相对于一般混凝土而言,泡沫混凝土含有大量细小的封闭气孔,密度要低很多,密度等级一般为300-1800kg/m³,因此泡沫混凝土又称为轻质混凝土,常用泡沫混凝土的密度等级为300-1200kg/m3

   由于相对于一般混凝土而言,泡沫混凝土的密度很低,在建筑物的内外墙体等建筑结构中广泛采用该种材料来代替常规混凝土等原有材料,一般情况下,建筑物的自重可以降低25%左右,有些使用泡沫混凝土的建筑中自重降低可达结构物总重的30%-40%。而且,对结构构件而言,在采用泡沫混凝土代替普通混凝土的情况下,可明显的提高构件的承截能力。因此,相对于普通混凝土而言,泡沫混凝土应用在建筑工程中具有显著的经济效益。

 

二.        保温隔热

 

泡沫混凝土的制备工艺有别于其他常规混凝土,其结构中含有大量封闭的细小孔隙,正是由于这些封闭气孔的存在,泡沫混凝土具有良好的热工性能,即良好的保温隔热性能。通常密度等级在300-1200kg/m3范围的泡沫混凝土,导热系数在0.08-0.3w/(m·K)之间,热阻约为普通混凝土的10-20倍。

由于泡沫混凝土良好的热工性能,在建筑物中使用泡沫混凝土,可以极大的提高建筑物的保温隔热特性,这种特性是相对于其他类别混凝土,泡沫混凝土所特有的优势。因此,将泡沫混凝土应用到建筑施工中,除了得到良好的保温隔热的效果之外,还能使建筑物的节能效益以及经济效益得到有效的提升。

 

三.        隔音减噪

 

泡沫混凝土使用发泡剂引入大量气泡,而引入内部的气泡又具有相当的膨胀特性,由此养护成型的混凝土中存在大量封闭的细小孔隙,所以泡沫混凝土又属于多孔材料。由于这种特殊的多孔条件,泡沫混凝土也是一种良好的隔音材料,在建筑物的各种相应结构处可采用该泡沫混凝土作为隔音层。

 

四.        安全耐火

 

    泡沫混凝土的基本原料为各类水泥、水以及通过发泡产生的泡沫,在除此以外,又掺加一些其他材料。一般可以用于添加的有:砂、粉煤灰、陶粒、碎石屑、膨胀聚苯乙烯、膨胀珍珠岩等,至于常用的外加剂则与普通混凝土一样,为各类减水剂、促凝剂以及缓凝剂等。泡沫混凝土是无机材料,并不具有可燃性,从而具有良好的耐火性,在建筑物上使用,可提高建筑物的防火性能。

泡沫混凝土制备中需要使用到发泡剂,一般所用的发泡剂大都接近中性,并不会不含苯、甲醛等建筑材料中常见的有害物质,是一种安全性相对较好的建筑材料,避免了环境污染和消防隐患。

此外,由于泡沫混凝土不同于其他类别混凝土的种种特点,其除了在隔音、保温、耐火方面具有较大的优势以外,在减震、防水、施工方便性、整体性、环保性等更多方面有着相当的优势。

成型的泡沫混凝土中存在大量封闭的细小孔隙,泡沫混凝土又属于多孔材料。正是由于这种多孔性使泡沫混凝土具有较低的弹性模量,因此泡沫混凝土对于冲击载荷具有相当可观的分散吸收作用。

泡沫混凝土的吸水率低,其混凝土内部结构中存在的相对独立的封闭气泡拥有良好的整体性,因此又具有一定的防水性能。并且其耐久性与主体工程相当。

泡沫混凝土不但能在厂内进行预制,生产成各种各样的制品,而且还能现场施工浇筑成屋面、地面和墙体。同时工程施工作业中只需要使用水泥发泡机,泡沫混凝土便可以实现自动化作业,可泵送传输垂直高度200米的远距离输送,工作量为150—300立方/工作日。现场浇注施工后能够与主体工程紧密结合,整体性良好。

泡沫混凝土施工作业中具有良好的可泵性,并且具有较高的抗压强度,抗压强度达到0.5-22.2Mpa,冲击能量吸收性能好。

 

五.        应用范围

 

泡沫混凝土以其良好的特性,广泛应用于建筑工程施工作业中。现今,泡沫混凝土的应用范围越来越广阔,其在我国的应用主要是屋面泡沫混凝土保温层现浇(建筑保温隔热材料)、泡沫混凝土砌块、泡沫混凝土轻质墙板、泡沫混凝土补偿地基。

1.   保温材料方面的应用

在建筑工程中,作为屋面保温隔热材料的泡沫混凝土大致可以分为制品类保温隔热材料和现浇类建筑保温材料,其中现浇类建筑保温材料主要包括各式各样使用泡沫混凝土现浇的墙体。按照以上方法来划分,墙体保温隔热材料也可分为制品类墙体保温隔热材料和现浇类墙板保温隔热材料,其中制品类墙板保温隔热材料主要包括泡沫混凝土砌块、泡沫石膏砌块、保温用内外墙板以及彩色保温砌块,这些都是泡沫混凝土的预制产品。现浇类墙板保温隔热材料主要包括各种用泡沫混凝土进行现浇的各类建筑墙体。

2.   预制砌块方面的应用

泡沫混凝土砌块是泡沫混凝土的预制产品。作为一种泡沫混凝土材料构件,泡沫混凝土砌块在墙体结构中的应用量是最大的。随着聚苯乙烯泡沫混凝土砌块的研制成功,泡沫混凝土砌块更是得到了极好的发展,广泛应用于城市各项工程建设之中。主要以聚苯乙烯泡沫塑料为骨料,粉煤灰和水泥作为胶凝材料的聚苯乙烯泡沫混凝土砌块,作为制品类墙体保温隔热材料,它除了可以用作墙体材料外,也可用于屋面保温材料。

3.   轻质墙板方面的应用

在泡沫混凝土广泛应用于建筑行业的各大领域前,GRC轻质墙板材料是应用于建筑物隔墙的主流材料。但是作为建筑材料,成本是必须要考虑到的一个问题。GRC轻质墙板材料同后来得到推广的泡沫混凝土材料相比,偏高的成本成为了制约了其在建筑领域内持续推广的一个重大因素。同GRC轻质墙板相比,按照泡沫混凝土生产技术生产的轻质墙板除了成本低廉、易于生产之外,而且大幅度提高浆体的流动性、使施工作业更为简易也是它的一大优势。而正是泡沫混凝土材料的这些突出优势克服了传统的以GRC为首的各类轻质墙板生产成本高、推广阻力大的问题。

4.   应用于补偿地基

从整体建筑群来看,由于建筑物群在设计规划及施工作业方面的差异性,各部分各区域的自重都是不同的且差异大小不一,在各建筑物的施工作业以及使用过程中,建筑物的各区域将产生自由沉降差,因此在建筑物的初始设计中必须考虑到补偿地基的问题,一般而言都是使用软体材料填充基础。泡沫混凝土作为填充材料,除了具备满足地基设计的强度要求,还具有一定的压缩性,补偿地基材料的各项要求泡沫混凝土都能够很好的满足。

5. 应用扩展

在泡沫混凝土的发展利用这一块,欧美等国家也是非常重视并取得了更多的成果,广泛应用于工程施工中,提高工程质量,加快工程进度

    泡沫混凝土的良好特性是其他各类别混凝土所不可比拟的,这些使得它拥有可观的应 用前景。(1)泡沫混凝土可应用于挡土墙。主要用作港口的岩墙。泡沫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。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。泡沫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。(2)泡沫混凝土相关建材制品可用于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,可作为运动场用。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。(3)泡沫混凝土相关制品可作夹芯构件。在预制钢筋混凝土构件中可采用泡沫混凝土作为内芯,使其具有轻质高强隔热的良好性能。通常采用密度为400-600kg/m³的泡沫混凝土。(4)泡沫混凝土相关建材制品可用作管线回填。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,采用泡沫混凝土回填可解决这些后患,费用也少。泡沫混凝土采用的密度取决于管子的直径及地下水位,一般为600-1100kg/m³。(5)泡沫混凝土可应用于屋面边坡。泡沫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。坡度一般为10mm/m.厚度为0.03-0.2m,采用密度为800-1200kg/m3;的泡沫混凝土。(6)泡沫混凝土可应用于储罐底脚的支撑。将泡沫混凝土浇在钢储罐(内装粗油、化学品)底脚的底部,必要时也可形成一个凸形地基,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。泡沫混凝土的使用密度为800-1000kg/m³。(7)泡沫混凝土可应用于园林绿化。将泡沫混凝土做成容重在600-1000kg/m³,可用于园林假山、垃圾箱、桌凳等。(8)泡沫混凝土可应用于国防工程(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,用设备及工艺能把敌方破坏的工程迅速修复,实验得来的结果是修复后10分钟即能用于飞机起降,战车通过。(9)其他应用方面。泡沫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。

 

六.        结语

 

作为一种新型建筑材料,泡沫混凝土是应现代化的建筑工程施工中不同的技术和性能需求产生的一种特种混凝土,其具有传统混凝土材料所无法比拟的优点,泡沫混凝土所具有的低廉成本、优良性能和独特特点,使其成为国内外建筑行业关注的焦点所在,相较于传统混凝土材料而言,较轻的质量、较高的保温效果、较好的隔热隔音性能等优点,使泡沫混凝土在工程施工的技术和性能要求上极大的适应了现代建筑发展的方向和需求,随着业内外人士对泡沫混凝土材料技术的不断应用和开发,其在工程实践中的缺陷必将被逐一克服完善,泡沫混凝土必将对未来的建筑材料市场、建筑风格甚至设计理念产生意义深远的影响。

 

参考文献

 

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