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        发泡水泥的制作工艺及其应用(2)

        作者:牟世友浏览次数: 日期:2014年12月24日 10:40

        (七)、            发泡混凝土现浇工艺介绍

        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。现已被国家正式推广。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:

        A、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0.12.5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。FP-Z80/Z160型发泡机制出的产品其堆放高度已超过一米,而目前市场上的其它产品超过30厘米即出现沉淀分离现象,所以我公司的发泡机已可用于墙体的直接浇注。

        B、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,其发泡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2030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,抗裂性可与普通混凝土相比。

        (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

         

        项    目

        指        标

        干容重,kg/m3

        300

        350

        400

        450

        500

        550

        600

        抗压强度,MPa

        7

        ≥0.55

        ≥0.6

        ≥0.7

        ≥0.9

        ≥1.0

        ≥1.2

        ≥1.6

        28

        ≥1.8

        ≥2.0

        ≥2.5

        ≥3.0

        ≥3.5

        ≥4.0

        ≥4.5

        导热系数,W/(mk)

          ≤0.0780

        ≤0.080

        ≤0.090

        ≤0.100

        ≤0.105

        ≤0.110

        ≤0.125

        最大吸水率,%

        ≤20

        抗冻性(采暖地区),%

        强度损失≤25,质量损失≤5

        (提高水泥标号其强度和导热系数会相应提高)

        常用保温材料在不同使用场合下导热系数计算值比较

         

        材料名称

        干密度ρ0

        kg/ m3

         

        标准值λ

        w/m·k

        修正系数

        计算值λcw/m·k

        使用场合及

        影响因素

        加气混凝土

        500

        0.19

        1.5

        0.29

        屋面保温层吸湿

        加气混凝土

        500

        0.19

        1.25

        0.25

        墙体及屋面板灰缝

        粘土实心砖

        1800

        0.81

        1

        0.81

        墙体

        聚苯乙烯泡沫板

        2030

        0.042

        1.5

        0.063

        屋面保温层压缩、吸湿

        高强度珍珠岩板

        400

        0.12

        1.2

        0.4

        墙体保温层、灰缝

        憎水型珍珠岩板

        200

        0.07

        1.3

        0.09

        屋面保温层、灰缝

        16水泥珍珠岩

        400

        0.18

        1

        0.18

        找坡垫层

        发泡水泥

        300400

        0.09

        1

        0.09

        屋面、楼地面及其它场合

         

        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(按发泡水泥机调试要求进行调试运行)。各工作人员要坚守岗位,认真负责,特别是机械操作人员要随时观察设备的工作状态是否正常良好,发现异常要及时排除,否则生产的产品将会出现质量不稳定的现象。

         

         

         

        不同发泡水泥配比表:

         

         

         

        水(kg

        水泥(kg)

        水与药液比

        1

        平屋面层

        120

        300

        150

        2

        地暖

        180

        300

        150

        3

        预制品

        120

        300

        150

        4

        泵后混合

        120

        300

        自调比例

        备注:不同的容重是通过发泡剂的加量调整好,单搅拌是直接向搅拌机按比例添加各种材料。如:0.35 m3搅拌机制作300kg比重的制品,则一次加2包(100kg)水泥、40kg水,搅拌均匀后再加入一定量的泡沫(发泡剂与水按140的比例混合后的混合物12kg发出的泡沫加至搅拌筒80%的容量)后搅拌均匀后即可获得320350kg/m3容重的制品。

        发泡水泥容重的控制,一般是先按水与水泥的比为46100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:4010038100。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与水泥浆的比例。

        C、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,我们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,稳泡时间最好的检验方法是通过成品试块进行确定,我们在做工地时发现,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有多数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,这种错误的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。

        3、    发泡剂的选用:根据前面的讨论,发泡剂的选用已经比较明确,发泡量是首选项目,稳泡时间是质量关键,但是必须是最新可泵送式发泡机,这种新型机克服了只用一种发泡剂的缺点,采用最先进的电子喷射技术,计量准确,混合彻底,使施工质量大副提高,同时使发泡剂的性能也得到了真正的发挥。到目前为止用新式水泥发泡机可以满足国  内多种施工要求。

        4、    发泡水泥产品质量的鉴定:发泡水泥质量的确认以往并未有一个明确的标准,我们认为一是看其泡孔的均匀度,二是看其泡壁泡内面的光洁度,三是看产品表面的光洁度和初硬度(温度对初硬度有影响),四是成品表面无浮泡光洁度好,以上四点是良好的,那么这个产品会是一个合格的产品,也是最好的产品。

        5、    施工工艺

        (1)              施工准备  材料要求及主要机具

        水泥:宜用325号以上的普通硅酸盐水泥亦可用矿渣硅酸盐水泥,有侵蚀性介质作用时,应按设计要求选用,低温施工宜选325R型号水泥,高温季节施工宜选凝固慢一些的水泥,对强度要求高的产品应选PO型水泥,一般的可用PC型水泥。

        粉煤灰:对于已含粉煤灰的水泥不必再加粉煤灰,对高纯度的水泥可适当加一些粉煤灰。

        外加剂:外加剂的选择及用量应符合设计要求及国标GB50119-2003规范规定。

        主要机具:发泡机、搅拌机、泵送机、水泵、水容器、铁抹子、扫帚、木抹子、刮杠等。

        (2)              基层处理

        把场地杂物清理干净,干燥时需用水润湿,在宜淌流的边沿需用沙料或其他物料堵挡防流。

        (3)              泡抹制取和使用

        泡抹混凝土所用的泡沫应该使用专用设备制取,其泡沫直径应控制在0.2-2.5mm之间,且应有弹性,不易破碎,稳泡时间应大于水泥初凝时间,泡沫应随制随用,留用时间不宜大于25分钟。

        (4)              找平层与保温层应同时施工,保温坡度应符合设计要求。

        基层与突出屋面结构(女儿墙、山墙、天窗壁、变形缝、烟囱等)的交接处和基层的转角处,保温层均应做成圆弧形,内部排水的落水口周围,找平层应做成略低的凹坑。

        (5)              总厚度超过10cm时的施工找坡,宜采用分层施工,从高度高的位置开始施工。

        (6)              平屋面采用结构找坡,坡度不应小于3%,采用材料找坡坡度宜为2%,天沟、檐沟纵向找坡,坡度不应与1%,沟底水落差不得超过150mm

        (7)              斜屋面施工宜用小型(日产量小于80m3)的泵送机分层喷涂施工,分层施工的最低厚度不应小于20mm,由于泡沫混凝土流动性大,斜屋面施工不易控制,可加一定辅料,亦可先制成预制板后再按装施工。

        (8)              当容重低于300kg/m3 而要求强度比较高时,水泥标号也应相应提高。

        (9)              施工现场的气温不宜低于0℃。(室内施工可低于0℃~-4℃)

        (10)           施工完毕后,应进行保湿养护。(阴天或潮湿天气及室内不需养护)

        (11)           室内施工,要保证通风良好。

        6、    工程质量控制

        (1)           保证项目

        泡沫混凝土所用原材料包括水泥、发泡剂、外加剂应有产品合格证和性能检测报告,材料的品种、规格、性能等应符合现行国家产品标准。

        平屋顶和天沟、檐沟等部位的表面排水坡度应符合设计要求。

        屋面与山墙、女儿墙、天沟、檐沟以及突出屋面结构处的连接方式应符合本标准的要求。

        泡沫混凝土的密度、抗压强度、导热系数、尺寸稳定性、不透水性等性能指标应符合本标准相关条款的要求。

        (2)           允许偏差项目

        泡沫混凝土保温层的厚度应符合设计要求,厚度偏差为+10%、-5%。表面平整度为50mm

        (3)           工程质量应符合下列要求:

        a)              屋面表层不得有积水现象。

        b)              使用的材料应符合设计要求和质量标准的规定。

        c)              保温层面应平整,不得有酥松、起泡、起皮现象。

        d)              保温层的厚度、密度应符合设计要求。

        e)              坡度应符合设计要求。

         

         

        五、               用泡沫混凝土回填废矿井的探讨

         

            废矿井是指已被开发枯竭的矿井,如煤矿、金矿、铜矿、铁矿等矿井,当将可利用的矿藏从地下开采后,便在地下留下了深浅不等、纵横交错的空井,这些空井隧洞,分布在农田、道路、建筑物的下方,随着时间变迁,或受地震、地下水的升降影响,多会出现下沉、塌陷,对地面设施和人员安全构成威胁,因此废矿回填是非常重要的安全措施。

            矿井回填对一些小规模或较浅的矿坑而言,用废矿渣等开矿废弃物填充即可,也有地下水自然填充,因其空间较小所以无明显塌陷下沉现象。但是有的矿井废坑,其深度和广度相对较大,无法用废料简单回填,而且需要回填材料坚实稳定,因此回填材料的选择受到一定限制。首先,回填的物理特性应满足要求;其次,取材应该方便,成本也要尽量的低;再次,施工需要方便快捷。根据以上条件,近年兴起的泡沫混凝土成为了矿井回填的理想材料。

        i.              、泡沫混凝土的特性

        泡沫混凝土又名“发泡水泥”或“发泡混凝土”,它是用普通水泥与石灰、石膏、骨料等混合物经过制浆、发泡、输送、混合等工艺生产出不同性质的泡孔,均匀的轻质混凝土,其容重可控制在180kg/m3~1200kg/m3之间,其强度是随容重的变化而变化,也受水泥标号的影响,即标号越高,强度也越高。其制成品的初凝初硬时间同水泥制品一样,是随时间的延长而增强。就目前常用的325R普通硅酸盐水泥制成容重350~450kg/m3的发泡水泥其(28天)强度应大于0.8~1.2Mpa/cm2,若用添加骨料或用高标号水泥,强度会明显提高。

        发泡水泥的制作目前国内采用较先进的方法是高压空气发泡、混合镀浆工艺,其产品是在高压、高流速下制成,所以其可输送性比较理想。泡沫混凝土制成后,应在较短时间内用完,其最长存留时间不应超过40分钟,因此其输送和使用过程一般被限制在30多分钟内,而发泡水泥的输送速度一般控制在每秒1.5米以内,如果流速过快会导致泡沫的分离,而过慢则会发生水泥沉淀,因此设备设定的水平输送距离控制在500米,向上输送高度最大在100米左右,向下输送可大于500米。

        目前市场上的发泡水泥生产工艺是沿用地暖施工工艺的改进,其制品流动性大、泡沫破损率高,制成的产品只能满足地暖薄层(4cm)施工,施工厚度超过10cm则会产生分离沉淀现象。近几年在我国市场上已经开发出专用于屋面保温和墙体浇注的发泡混凝土施工设备,其性能有了很大的提高,其一次浇注厚度可达3米多不沉淀不缩体,该产品如果用于矿井回填可以达到理想效果。首先,该发泡工艺每立方产品水泥用量可以减至300kg一下,若加入尾矿砂作为骨料,水泥用量可以降至200kg,成本大幅度下降。用该配方回填的矿井稳定性,保水性和持久性好。发泡水泥在自然养护状态下,其后期强度增长缓慢,一年后可达28天强度的2~4倍。因此用发泡混凝土回填矿井,是一种可行性很高的方案。

        (二)、发泡混凝土制作设备与施工

            发泡混凝土制作设备称为水泥发泡机,它由上料机,制浆搅拌机,发泡机,泵送机及控制系统组成。还有水囊、高压输送管、水泵等附属设施组成一套完整的施工设备,设备安装调试后可连续作业,自动化程度高,作业量大,现场施工对水泥、矿砂、水、电的供应要求是持续不间断的,现场作业人员主要保证物料供应及时,同时监控设备运行状态变化即可,作为回填作业,需要将输送管路送至回填处末端或下端,一边施工,一边回收管道。由于水泥的初凝特性每个作业面或作业单元最好控制在一个小时内为最佳,若是大容量坑道填充可以使用多台机器同时作业,也可以选用近期市场上推出的大产量发泡混凝土浇筑设备快速作业,其施工工艺和产量均可满足矿井回填的需要。

        (三)、矿井回填方案:

        1、  直填法;这种方法适合深度小于100米横道深度小于500米的小型矿井,方法是发泡机置于矿井的井口,将发泡机的输出管直接送入井底,如果有多条巷道,可先填离井口远的巷道,深度不一样先填深的。

        2、  分段回填法:这种方法是针对巷道大于500米的矿井,为保证发泡水泥不受损伤,从地面上对地下坑道每300-400米打一个树井,用多台发泡机同时施工,也可用一台发泡机移动施工。

        3、  回填要求;由于发泡水泥的特性决定,每次连续回填要小于4小时,方法是采用移位施工法,即每连续施工三小时再换一个工位,每工位再填间隔时间要超过八小时,最好是20小时。

        4、  回填容重;400公斤/立方,(水泥50%;矿砂50%,也可用粉煤灰等低成本料)。

        5、  水灰比;10050

        6、  水泥标号;325R普通硅酸盐水泥。

        7、  发泡水泥泡经要求;ø0.05-0.2mm,

        8、  强度要求;28天大于0.4Mpa,

        (四)、工艺制定(需现场考察后商定)

         

        六、水泥发泡+聚苯颗粒混合混合发泡工艺

                聚苯颗粒又称EPS颗粒以往在建筑施工中多以聚苯颗粒为主与水泥浆或水泥砂浆搅拌制成保温砂浆,用于现场施工或预制件,但是因其性能达不到要求,采用的逐渐减少,本工艺是以泡沫混凝土为主体,通过特殊的混合工艺可快速均匀的做成泡沫、苯粒混合浆,从而使泡沫混凝土实现低容重高强度的目标,由于泡沫混凝土与聚苯颗粒混合具有结合好、重量低、导热系数低(0.07w/mk以下)、强度高的特点,其防水防火性能也得到较大改进,因此用苯粒发泡制成的产品具有发泡水泥和聚苯颗粒两者的优点,该工艺的实施,主要是用我公司自主开发的专用发泡设备完成的,该方法制成的浆料还可用专用泵送机进行远距离泵送现场浇注。

                 该工艺的具体实施是;将水与水泥按比例制成水泥浆料后,先进行物理发泡,当泡沫浆料达到一定稠度时再向混合器内添加聚苯颗粒,在混合器的涡流作用下快速混合,形成高稠度的双泡沫浆料,这种浆料可进行多种现浇工艺,如:轻质板芯填充、墙体填充、斜屋面施工找坡等,是一种最具实用价值的工艺方案。

         

         

                             烟台驰龙建筑节能科技有限公司

        所属类别: 共同研究

        该资讯的关键词为:发泡水泥的制作工艺及其应用 

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