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发泡混凝土工艺技术

浏览次数: 日期:2014年12月23日 14:13

                                 发泡混凝土工艺技术

    摘要:本文简单的阐述了低温辐射地暖发泡水泥绝热层的物理特性、施工工艺、设备工作原理及质量控制方法等经验性常识,特别自动化泵送机的工艺流程是目前最新发泡设备代表工艺,既是当前发泡水泥市场日趋成熟的基础,也是设备逐渐完善的要素条件,希望能和同行共同交流学习,推动发泡混凝土的普及应用。
    关键词:发泡混凝土特性、制作工艺、工艺流程、发泡水泥质量监控、发泡剂的选择、发泡机工作原理。
引言:
    发泡混凝土是近几年由韩国引进的建筑保温工艺,最早引进的是韩国地暖保温产品,在我国推广后受到市场的青睐,家用地暖系统原起源于欧洲发达国家,至今已有几十年的历史,现在欧洲已有50%以上的住宅采用了地暖系统(包括电暖和水暖),80 年代传入韩国和日本,90 年代传入我国东北和山东,目前国内的地暖系统以低温热水辐射地板采暖系统为主,现已被部分地区正式推广。地暖保温进入我国后,由于其保温性能和产品的特点优于以往的聚氨酯和聚苯板及珍珠岩等保温材料,因而逐步向其它保温领域扩展应用,我公司是最早将其进行屋面保温开发和应用的单位,并获得了良好的效果,由于从韩国引进的设备只能应用于地暖保温施工,所以设备和施工工艺妨碍了发泡水泥应用范围的开发,近几年我公司在一边施工,一边探索的基础上,逐渐研发出适合不同施工要求的系列设备:驰龙牌水泥发泡机。因此要掌握发泡水泥的制作技术,首先要学习和掌握两方面的知识:一是发泡水泥设备的原理;二是发泡混凝土的特点和制作工艺。下边就水泥发泡机和发泡水泥混凝土的制作工艺进行简单的阐述:
                                                发泡水泥工艺流程图
                 
一、 水泥发泡机的工作原理;
   水泥发泡机,是用于水泥发泡的机械,其工作原理是,利用机械的作用,将含有多种化学成分的发泡剂,在一定配比下实现泡沫化的一套工艺。其发泡剂是一种液态化学剂,将其与水按一定比例配成药液,通过泵送机和流量压力控制,按需求量送至专用的发泡装置,在高压空气的作用下,产生大量的泡沫体,其泡沫直径一般在0.1-2.5 毫米之间,这些泡沫体再与一定比例的水泥浆混合成泡沫水泥浆,即成为所需要的制品原料。
   水泥发泡机,其原始机型是利用搅拌扰动原理,使其产生气泡。这种原始的发泡方法不能够形成大生产,近几年,人们不断的改进,使其发泡技术越来越优化,所以就形成了多种发泡方式。从泡沫性质分,可分为常压泡沫,低压泡沫和高压泡沫几种。从成泡方法看,可分为机械成泡,化学成泡,一次成泡和二次成泡等,从泡沫与水泥混和的工艺分,可分为搅拌混合和泵后发泡混合两种工艺。目前比较流行的是压力发泡,泵后混合的工艺。这种工艺适合连续大生产作业,但是这种工艺目前只适合地暖施工。我公司目前已突破生产范围,成功的将此工艺应用于屋面施工,现在常用的屋面施工主要是我公司开发的小型移动式发泡机。可将设备直接吊在屋顶现场作业,质量稳定,作业方便,中型设备既可做地暖,也可进行屋面和其它保温施工作业。目前已可进行墙体直接浇注,砌块生产等,其一次性浇注深度可超过2 米深。
二、 发泡混凝土的制作
 1 发泡混凝土的特性
   发泡混凝土是由普通水泥或特种水泥与水按一定比例搅拌成水泥浆,再与已制作的泡沫混合成泡沫水泥,所制成的混凝土制品,其水泥制品特性与水泥相同,因不同的配比和添加辅料对水泥的强度等性质有所影响,就水泥发泡来说,其水泥性质不变,一般其强度和凝固特性不变,其硬度增长较普通水泥缓慢,随着时间的延长,其强度会达到原水泥的强度,但是其整体强度会因其泡沫的直径和水泥的比重而改变,即水泥比重越低,其强度越低,但
保温性能与其成反比,即容重越低,保温性能越高。另外由于发泡水泥的基本性质与水泥相同,因此在保温材料领域发泡水泥在各种保温材料中是最适合目前建筑保温的材料,其强度和抗老化性是最佳选择,也符合环保要求。另外其性价比也是最好的,例如,在地暖施工中
其施工方便,价格低,寿命长等特点已很快取代了聚苯板、珍珠岩等材料,由于发泡水泥的很多优点,其开发领域也十分广阔,是一种前景十分可观的项目。(见发泡水泥性能对比表)
 2、发泡水泥技术性能(见物理性能表一)
    (1) 保温性能优越:导热系数为0.06—0.125w(mk),热阻约为普通混凝土的20—30倍,比目前使用的珍珠岩保温优越。
    (2) 隔音效果佳:泡沫混凝土中包含大量的独立气泡,分布均匀,吸音能力为0.09—0.19%,是普通混凝土的5 倍,具有良好的隔音功能。
    (3) 整体性好:现场浇注施工,与主体工程结合紧密,不需留界隔缝和透气管,不需做刚性防水。
    (4) 密度低:干体积密度为180—800kg/m3,是普通混凝土密度的1/5—1/10,可减轻建筑物整体载荷。
    (5) 抗压强度高:抗压强度为0.3—5.5Mpa。
    (6) 抗渗水性好:由于独立密集而均匀的气泡和良好的整体性,使其具有良好的抗渗性,因此具有一定的防水性能。
    (7) 抗裂纹:收缩率低,抗膨胀,抗裂性是普通混凝土的8 倍。
    (8) 耐高温性好:由于其抗膨胀性及保温性,其在高温下的性能稳定,选材得当其耐温可达800 度以上。
    (9) 寿命长:与主体工程寿命相同。
    (10) 环保防火性好:无毒无污染、抗温防火。
    (11) 施工简单:现浇制块工序简单易于施工,平屋面不需另找坡(坡度达2%--3%),各施工面均不需找平层和结合层。
物理性能表一
 
                        常用保温材料在不同使用场合下导热系数计算值比较
 
3、发泡水泥的制作准备和要求
生产发泡水泥制品,首先要根据产品要求,选择好加工设备,运用设备根据配方进行生产,发泡水泥的生产,一是操作人员对产品的了解要详细,二是准备工作要做完善,三是设备要完好。
不同发泡水泥配比表:
    发泡水泥容重的控制,一般是先按水与水泥的比为46:100 混合后,再由不同量的泡沫来控制,其方法是:分体式搅拌机是通过向搅拌机内加入泡沫量来实现不同的容重,当需要增加稠度时,制作水泥浆时可适当减少水的比例,如:40:100 或38:100。此比例也因水泥标号不同、质量不同而有所变化,每个施工单位只能根据其配比原理自己从实践中试验获得当地的准确配方。对于自动上料机,容重控制是通过加大或减少单位时间的水泥量,或者
通过调整泵送量来调整容重,如果想获得稠度大的产品,也可通过减少水量加大泡量的方法实现。通过增加发泡量调整容重,对稠度影响较大,通过调整水和水泥的比例调整容重对稠度影响不大,根据以上两种调整方法可以实现不同产品的制作要求,前一种适应屋面的调整,后一种适应地暖产品的要求。但是容重的主要影响因素是泡沫量的比例。
三、发泡剂的选用
    1、 发泡剂的分类:目前市场出售的发泡剂分为,动物型、植物型和合成型三大类,这些类型又有不同的加工工艺,因此在质量上有较大的区别对不同的设备,不同的用途应有不同的选择,无论是选用那一种发泡剂首先要看其发泡量,发泡量越大产量越高成本越低。
    2、 发泡剂的质量检测:发泡剂的质量检测目前各地执行的不一样,大部分认为主要通过查看发泡机发出的泡沫堆放高度、弹性强度、消泡时间,再通过做试块的泡孔直径、均匀度、强度等,甚至长期分出动物型强度高,抗渗水性好,植物型有连孔现象抗渗水性差。这一切认识都是在以往的地暖施工中总结的一些认识,笔者认为好的发泡剂一是看其发泡量,二是看其稳泡时间,发泡量是测其一定量的发泡剂原液 配一定量的水后能制出多大体积的标准泡沫(或者有效泡沫),稳泡时间是指这些泡沫能在多长时间保持原状态(破碎率最低),一般认为稳泡时间越长越好,其实并非如此,稳泡时间只要能够大于满足水泥凝固时间的要求即可(大于4 小时),稳泡时间最好的检验方法是通过成品试块进行确定,不同的设备、不同的工艺、不同的配比、不同的操作等都会影响到发泡水泥的质量,这些质量的变化以往多认为是发泡剂的问题,所以就出现了某种设备只能用某一种发泡剂,某一种工地只能用一种发泡剂,这种认识是因为以往的设备性能和传统工艺造成的,根据实践发泡水泥的最佳容重稠度为300—350Kg,也是应用最广的产品,是设备的最佳运行状态。低于该容重稠度大强度下降,高于该容重则稠度下降流动性好,做坡度难。流动性好的产品易出现碎泡和浮泡,好的产品不出现浮泡,表面油性亮度好。
四、发泡水泥浇注质量监控
    1、 料浆的控制,监控水灰比及料浆的稠度(塌落度易控制在25-28 之间),
    2、 泡沫与水泥浆的比例,一般是泡沫定量,调节浆量(泵送量)以控制容重获得不同的稠度,也可固定泵送量,调节给泡量控制容重。
    3、 现场检测水泥浆稠度,用塌落度检测水泥浆一般控制在26-28 之间。
    4、 现场快速检测泡沫水泥法;A、目测法:泡沫水泥喷到地面后表面无浮泡,有一定的光洁度且有一定的流动性,用一木条挑起一些发泡水泥在有光线下观看其表面泡沫程水泥浆原色为合格,B、取样速凝法:从现场取大于10 升刚喷出发泡水泥堆于干燥易吸水的砖块或粗糙水泥平面上,若5—10 分钟后待其脱水后用一钢锯片或硬木片从发泡水泥底部插进挑起使其发生一断面,此断面的泡孔结构状况即为凝固后的基本状况,这种方法可有效的控制现场质量,能避免事后返工。
    5、 现场取样检测; A、用容器在现浇面取湿样放于工地待凝固后带回养护测试,B、在工地已施工现场取已经过养护的样块进行测试。这两种测试都是事后从现场取样,具有样品的真实性,但是对现场的施工缺乏及时指导意义,对于送检样品是有必要的。
    6、 样品目测的标准;所谓目测,是指对已做成品泡孔断面的物理特性进行判定,以确定其是否达到合格要求,根据前面的探讨可知,合格的产品应是:泡孔均匀、内壁光滑明亮、泡壁密实均匀、断面清晰无粉化颗粒、闭孔率高,内在如此如果施工表面是平整光亮的,那么施工质量可判定为优良的。
    7、 表面不合格的征兆:表面出现大量浮泡,表面刮平后无光洁度这两种现象是容重低的征兆,极有沉淀分离的趋向。如果喷出的泡沫水泥流动性好,刮出的平面光洁度很好,这种现象是水泥过多泡沫小容重大造成的,这种情况用水泥多(一般每立方成品超过450 公斤水泥),保温不好(导热系数过大)。
    根据生产经验,发泡水泥的制出工艺复杂,既是有一台好的机械设备,也需要有一个熟练的操作工人,同时更需要有一套有效的现场监控手段,发泡水泥的质量控制需有两种方法;一是现场快速检测,二是常规取样检测,这样既可避免事后返工,又可使检测数据真实可靠。
本文因为篇幅所限只对发泡混凝土做了一般性介绍,关于祥细的施工工艺和施工组织设计等需另行探讨,本文有不当之处恳请斧正!不胜感激。
 
 
                        作者:牟衍龙 男 工程师 烟台驰龙建筑节能科技有限公司
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