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        泡沫混凝土应用技术培训教材(1)

        浏览次数: 日期:2014年12月27日 11:52

        泡沫混凝土的应用技术

           前言:

        泡沫混凝土“亦称发泡水泥”,经过几十年的发展,已日趋完善,在某些领域已表现出其优越的性能。2008年国内泡沫混凝土的应用已十分普及,泡沫混凝土的研究应用机构和企业也遍及各地,加速了泡沫混凝土产品的开发应用;2009年10月,中国混凝土与水泥制品协会泡沫混凝土分会正式成立,标志着我国泡沫混凝土行业进入一个新转折点,到目前国内已出台的和正在汇编的泡沫混凝土相关技术标准已达十几个,使其应用推广有了标准依据。正像大多数有识之士对泡沫混凝土的认识一样,由于其独有的特性,其综合指标是目前其它保温材料所无法可比的,去年央视大火记忆犹新,11.15上海大楼火灾又夺去58人生命,还有更多建筑火灾都是保温材料所致,泡沫混凝土是无机保温材料,完全可以防止火灾发生,开发应用泡沫混凝土技术已是刻不容缓的问题。

        当然泡沫混凝土虽经多年的发展,并不是很令人们满意的,多年来很多人员和企业都参与了对泡沫混凝土的开发完应用工作,从发泡剂的研究、发泡设备的改进及发泡水泥的制作工艺和应用,都付出了巨大的努力,使其由原来只用于地暖保温发展到今天的屋面保温等更多的应用领域,尽管如此,泡沫混凝土仍处在产品的开发阶段。多数领域虽已引入应用泡沫混凝土,但是尚达不到理想要求,尤其值得注意的是,整个市场表现的比较混乱,工艺标准众说纷纭,无一定论。诚然,在产品的开发阶段出现这种现象应该是发展中的必然过程,也是在所难免的,为此受泡沫协会的委托,现将我公司近几年的一些工艺技术应用实践提供给大家,互相参考,或许能起到抛砖引玉的作用,有不当之处,希望各位专家给予斧正,不胜感谢!

        一、泡沫混凝土的制作设备——“水泥发泡机”

        水泥发泡机,是制取泡沫混凝土的关键设备,古人云:“工,欲善其事,必先利其器”,泡沫混凝土的发展过程与制作设备的发展有着密切的联系,早期的泡沫混凝土之所以性能差,产量低,无法实施大面积推广,就因为早期的发泡技术十分原始,直到现在还有部分企业仍保留着原始的搅拌发泡、风扇发泡、水流搅动发泡等工艺。由于工艺不同,所以人们对发泡水泥的认识就不同,包括早期对泡沫的检验标准和手段,即是针对当时的工艺制定的,这些标准在当时是合理的也是有效的,譬如:对发泡剂的起泡量检测,对当时那种发泡工艺,这种方法是十分有效的,而对现在的发泡技术则失去了指导意义。

        我们现在所谈的设备与技术是指经过多年发展的新型设备,关于旧工艺和旧设备不再讨论,下面探讨一下有关新型水泥发泡机的有关问题。

        1、发泡机的分类:

          水泥发泡机近几年尽管出现了不少新机型,但是不外乎以下几类:按发泡方式分可分为低压发泡和高压发泡两种;按产量分可大致分为每小时产量小于2立方米的微型机、每小时产量在48立方米之间的小型机、每小时产量在1015立方米的中型机和每小时产量大于20立方米的大型机四种,现有大型机产量大致在每小时2030立方米;按输送方式分为自流式与泵送式,而泵送式按照使用不同的泵送机型还可细分为:螺杆输送机、液压柱塞输送机、气动隔膜泵输送机和工业软管泵输送机;按组合方式可分为分体机和组合一体机;按功能分一般可分为起泡机、泡沫混凝土加工机、地暖专用浇注机、泡沫混凝土预制设备、屋面保温现浇机及多用途浇墙机型等,目前发泡机的选用多以用途和产量作为选型主要依据。

        2、发泡机的选型

        前面提到,发泡机的选型主要依据用途和产量,同时因为发泡水泥应用目前尚处于成长期,需要一定的开发空间,对设备要求有相当的升级空间以满足除现有生产需求外的产品开发的功能。目前市场上很多机型除了是技术上的差异外,多数是因为功能上的需求而开发的,如烟台驰龙建筑节能科技有限公司开发的四个系列十几种机型,主要是为目前市场对不同产品不同施工,不同的产量需求而开发的:如分体机FP-16/18型,适合个体低成本的小工程量,可进行多种作业,产品标准质量极易掌握,产品稳定可靠,是入门本行业及小量施工的理想机型,另外有适合较小规模工程的多功能成套机型,自动化程度高,体积小、重量轻,机动灵活,适应多类型低产量施工和流动作业,该类机型8小时产量在40至60立方米,能满足中小工地的要求;除此之外,每小时产量大于15立方米的机型为满足较大工程施工的标准机型,其产量是根据人员最佳配置而设定的,所谓最佳配置是按照人的体能最佳工作量对设备产量和工位的合理分配,并且能满足施工工艺的人机最佳配置方案,这种配置能够最大限度的发挥整体效能,实践证明,每小时20立方的中型机,是目前地暖和屋面保温的最佳选择。(案例介绍)

          另外每种设备都具备了产品要求的功能,如:专做地暖的发泡工艺,配备有专用于保温产品和专用于屋面高强度防裂的两种配方,可以做出不同要求的产品;也有专用于墙砖、墙板生产的,间歇施工的预制品专用机型和多用机型,该机型可满足工厂化产品的流水生产,配置了一套严格的制造工艺和多个产品配方,以满足不同产品的性能要求。

        通用发泡机的选型原则是;(1)、发泡性能,要具备易操作,可控性好,有调整和指示装置,泡沫与泡沫混凝土密度匹配稳定。(2)、制浆设备先进,能给发泡机提供质量稳定的好浆料(讲解)。(3)、对系统的控制先进有效,配有流量计、压力计、等可计量指示的装置,能够对水、水泥、泡沫剂、空气、泡沫、水泥浆等有量变的因素有控制措施。(4)、选择一个良好的输送装置-泵送机,适合输送稳定的泡沫混凝土,不追求最大高度,而是最大有效高度(讲解)。(5)、移动式发泡机,不要追求最大产量,不选择大于25M3/h的设备,其供料、人力配置不合理(讲解)。

        总之,设备的选型对于企业的产品性能和质量有着重要的意义,选型的成功与否可能直接影响到业务的成败,这在目前的地暖行业里该现象比较突出,在企业不知情的情况下选购设备,较好的方法是:确定企业的明确目标,根据目标考察机型,针对所选机型征询厂家提供的工艺、配方等技术保障措施,而非简单笼统的质量保证,进行产品制作演示及操作培训,详细了解机型的体积重量是否满足自己的施工需求,及其可操作性、可靠性和可维修性情况。

            二、泡沫混凝土制作工艺

        工艺流程图

             传统分体设备工艺流程               一体机泵送发泡工艺流程

          根据泡沫混凝土的工艺流程图不难看出,泡沫混凝土的制作工艺流程复杂,不可控变量很多,如:水与水泥、水与发泡剂、空气与混合液、泡沫与水泥浆,都存在单种材料间的量变控制和对应关系,而这些变量的本身均无法进行精确计量,即使设备已具备可操控功能,由于操作人员的人为差异和其他因素也会造成极大的不稳定性,目前市场上的发泡机其工艺流程基本类似,但其操控差异很大,各自的配方也因企业的技术深度而有所区别,这种区别造成了产品质量的很大差别。正是这些差别使泡沫混凝土长期以来无可参照的标准,更使泡沫混凝土的应用停留在目前有限的几个领域内。工艺的雷同和配方的单一,阻碍了发泡水泥的发展,为此我公司针对这种状况,进行泡沫混凝土工艺与配方的研究,首先确定目前如下部分产品及工艺的目标。(1)地暖保温材料

        (2)平屋面现浇施工

        (3)斜屋面预制施工

        (4)斜屋面现浇施工

        (5)地面垫层施工

        (6)地暖填充层施工

        (7)保温砖制作工艺

        (8)隔墙板制作工艺

        (9)工艺品浇模工艺

        (10)地基填充施工

        (11)废矿井回填施工

        (12)路基、地面填充施工

        (13)耐火、防火材料工艺

        (14)保温箱体内夹层填充

        (15)轻质骨料材料加工工艺

           以上这15个工艺目标基本包括了目前市场的基本需求范畴,这些需求对产品的性能要求是不同的,由于对性能要求的差异,不仅工艺要有区别,配方也具有较大的区别正象以往的泡沫混凝土及其设备都是从引进地暖工艺而配套的,但是当多数设备厂家听说泡沫混凝土可用于屋面保温时,随即在设备原说明书上增加“可以用于屋面保温”等内容,而设备本身并未做任何改进,更没有向用户提供工艺配方,所以致使泡沫混凝土向其他领域扩展的不严肃性,当然近几年我国泡沫混凝土技术进步是主流,多数厂家也在不断完善,特别是在设备的可靠性方面做出了大量的工作,使目前的设备性能有了明显的提高。

        (一)、泡沫混凝土现浇工艺介绍

         1  发泡混凝土的特性

        泡沫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泡沫混凝土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、泡沫混凝土技术性能(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,比使用珍珠岩保温优越。

        (2)隔音效果好: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、泡沫混凝土的制作准备和要求

        生产泡沫混凝土,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。泡沫混凝土的生产,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:

        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密度的制品,则一次加2包(100kg)水泥、55kg水,搅拌均匀后再加入一定量的泡沫(发泡剂与水按1:50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320-350kg/m3容重的制品。

        泡沫混凝土容重的控制,一般是先按水与水泥的比为50:100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45:100。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。

        (二)、泡沫剂的选用

        1、  泡沫剂的分类:目前市场出售的泡沫剂分为,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、最重要的是對泡沫混凝土的沉降度影响,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,我们认为好的泡沫剂一是看其发泡量,二是看其稳泡时间,发泡量是测其一定量的泡沫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初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泡沫剂的问题,所以就出现了某种设备只能用某一种泡沫剂,某一种工地只能用一种泡沫剂,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,根据实践泡沫混凝土的最佳容重稠度为330—380Kg,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、    泡沫剂的选用:根据前面的讨论,泡沫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,但是必须是最新式泵送式发泡机,这种新型机克服了只用一种泡沫剂的缺点,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,同时使泡沫剂的性能也得到了真正的发挥。

        4、    泡沫混凝土产品质量的鉴定:发泡水泥泡沫混凝土现浇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。(推荐现场快速检测法)

        (三)、屋面施工工艺

        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或少加,对高纯度的水泥可适当加一些粉煤灰(易加40%左右)。

        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(应适配后无破坏影响再加)。

        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、刮杠等都准备好。

        2、基层处理

        把场地杂物清理干净,干燥时需用水润湿,在宜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,其泡沫干湿应适当,一般看其堆放高度在150mm-250mm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(标准为2%)。

        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)

        3、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。

        (三)、现浇注泡沫混凝土现场质量监控;

        1、料浆的控制,监控水灰比及料浆的稠度,

        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)。

        三、生产泡沫混凝土保温砖的工艺

        (一)、泡沫混凝土砖的优点及应用前景:

         泡沫混凝土砖的应用前景十分可观,其主要原因是它与目前的加气砖及其它砖比有以下几点优势;

        1、容重低强度高,其它砖其容重一般高于800公斤,而泡沫混凝土低于730公斤,目前我公司做的泡沫混凝土砖可控制在430—630公斤范围,其强度约在1.2-3.5Mpa。

        2、保温系数低,目前市场使用的加气砖保温系数一般在0.15—0.17W,而泡沫混凝土的保温系数一般在0.08—0.125W之间,可作为一种保温材料直接用于墙体施工,而加气砖和其它砖还需进行内外墙保温。

        3、生产工艺比加气砖简单,能耗低,(见流程图)

        发泡混凝土砖工艺流程:

        原工艺流程

        从图中可以看出两种工艺区别较大。

        1、两种砖的生产周期差别较大,加气混凝土单班生产周期为18小时,发泡混凝土砖单班生产周期是11小时,因此发泡混凝土可组织两班生产,加气砖每天只能组织一斑生产,如果以发泡工艺改造加气砖工艺其产量可增加50%以上。

        2、  发泡混凝土砖生产成本低于加气砖的生产成本,其主要区别在于发泡混凝土的骨料要比加气砖要求低一些,骨料来源广一些。

        3、  发泡混凝土生产能耗低,单日用电能耗较加气砖低于50%,断季生产可转于半自然养护,能耗更低。

        4、  加气砖只作为一种轻质材料用于墙体砌块,发泡混凝土不仅具备加气砖的所有功能,还具有良好的保温隔音性能,仅保温性能的价值已远超出加气砖的市场价值,是目前国家极力推广的新型建材,如果用于新建墙体自保温体系,他将会引起中国建筑墙体的一场革命。

        (二)、发泡混凝土砖生产可行性;

             目前发泡混凝土砖的所有生产设备可分成两个系列;一是原来已有的成套设备,根据需要进行选购即可,二是新研发的专用设备,这部分设备的比例只占全套设备的六分之一或十分之一,所以无论是对旧设备进行改造还是建设一套新的生产线,其投资额都会远低于加气砖的设备投入,到目前为止发泡混凝土砖的生产已完全具备规模化专业化条件。

             发泡混凝土砖的市场前景已象前面所讲,应该说发泡混凝土砖的诞生已滞后于市场的需求,特别国家确立的建筑节能目标对各地来说是一项十分艰巨的任务,目前市场已用的保温材料基本满足不了目标的要求,鉴于泡沫混凝土砖各方面优越的性能和其生产成本低下及工艺的可行性马上即可进入建材市场,特别是原加气砖的成本因涨价因素已超过120元/每立方,而泡沫混凝土砖的生产成本已低于120元/每立方米,但是泡沫混凝土砖保温系数低于0.1W/mk,加气砖的保温系数大于0.14W/mk,发泡混凝土砖的使用价值远大于加气砖,另外在不改变两砖的使用环境的情况下可以互相代用其轻质建材的功能,而用泡沫混凝土砖砌的墙体再不需进行外墙内外保温,这就比原来需进行外墙外保温的墙体成本大幅度降低(约每平米节省30多元),实质发泡混凝土砖是加气砖的换代产品,因此泡沫混凝土砖是已经成熟的产品,而且投资少见效快,完全具备了经营的可行性,并且有着十分良好的市场前景,不久它将成为建筑节能的主要材料。

        (三)、设备投资:

        1、锅炉;3吨一台

        2、蒸养釜;3台

        3、钢模;3立方12只

        4、切割机;钢丝锯一套(包括吊车一套)

        5、搅拌机;3—9立方一台

        6、发泡机;大于60立方/每小时

        7、上料机;与上料组分配套(包括皮带运送机)

        8、内料场;够两个班时用料

        9、养护场;根据产量而定,一般不小于5000平米

        10、生产车间;2000平米

        11、附属厂房;300平米

        12、水电设施;水量:每班大于240吨,电量:80千瓦,

        (四)、工艺组织方案:

             a  自然养护生产方案;

                自然养护是指发泡水泥砖在生产全过程中是靠水泥自身的水化反映进行初凝、初硬,这种工艺的优点是;

            1、一次投入成本低,

        2、工艺简单适合创业初期开发,

            3、自然养护的产品后期强度增长期长,强度高,

        缺点是;

        1、生产养护场地大,

        2、生产周期长,

        3、质量不稳定,破碎率高。

        B  组合养护生产方案;

                组合养护生产是指在生产过程中采用两种以上的养护措施,对影响生产质量、产量的工序进行改进,如对开模前进行促凝措施以缩短开模切割期,而在切割后进行促硬措施(蒸养、温室养护),待达到可搬运强度时即转于自然养护场地进行自然养护。这种养护生产方案的优点是;

        1、综合投资成本低(设备和场地)。

        2、生产周期:车间生产周期比任何方式都短,外养护周期小于自然养护期。

        3、班产量高,适合大生产。

        4、产品质量稳定,强度稳定性好。

        缺点是:

        1、外养护场地占地大于蒸养生产。

        2、养护期较蒸养、蒸压期长。

        c  蒸压养护生产方案:

        蒸压养护生产是指其生产全过程采用蒸养、蒸压养护措施,工艺流程紧凑,生产能力强,生产周期短,适合组织大生产。

        其优点是:

        1、工艺规范,机械化程度高。

        2、生产周期短,产量高。

        3、产品质量稳定,

             缺点是:

        1、一次投资大,

        2、生产成本高,

        3、设备管理、维修难度大,故障率高。

        综以上几种方案,用户可根据自身的环境情况选用,比较其综合性能笔者认为b方案是目前可行性较高的方案,该方案一次性投资较原加气轻质砖的投资低50%左右,特别是后期养护措施可视投资条件而定,另外该工艺对原料配方的适应性较强,所以具有很高的产品开发功能,由于不同地区、不同配方、不同配方都有一些区别,因此其设备的配置会有所差异,其价格也有所区别。每一个项目只有在考察设计后方可提出具体方案。

        参考;加气混凝土生产工艺流程

        四、玻化微珠泡沫混凝土制做工艺

        波化微珠泡沫混凝土,是专为大稠度低容重产品而开发的,该工艺可用于外墙防火隔离带,斜屋面保温,墙体填充,外墙内外湿抹保温层,内外墙喷涂保温施工,内墙板填充,防火门芯,保温箱体填充等领域,该工艺制作的产品具备了优良的保温.隔音.防火性能,是一种纯无机保温材料,无毒.抗老化.不开裂,其强度可根据需要进行调节,该工艺的实现主要是制作工艺和用料配方,通过驰龙公司开发的专用设备完成的,该工艺可通过两种方法进行施工,一是用小型一体机加工零星施工用料,如抹墙面.小规模填充等,二是用中大型设备加工成可远距离泵送施工的大型工程,该工艺的出现是目前泡沫混凝土应用领域的一次变革,它打破了以往内外墙内外保温,只限于EPS,聚氨酯.挤塑板等几种材料,而这几种材料都存在易燃.易老化等严重弊病,该材料的出现使内外墙保温施工既可现浇湿抹,也可预制内外挂保温板,由于其优越的防火抗老化和保温性能,施工简便快捷,是取代传统材料的最佳选择。

        一.  工艺设计

        工艺流程;玻化微珠泡沫混凝土的工艺,类似于普通泡沫混凝土,它是由制浆工艺、发泡工艺、混合工艺组成了发泡制浆工艺,另由浇注、初养、开模、切割组成成品加工工艺流程。在经养护、检验、码垛,完成产品成品化阶段,其工艺流程见图:

        工艺流程图;

        (二)设备组成:

        该工艺的实施由以下主要设备组成

        1.发泡机:是给泡沫混凝土提供所要泡沫的专用设备,其规格由单日产量而定,本方案是以单台设备日产50—100 m3产品而设定的。

        2.搅拌机:该搅拌机是本工艺的核心设备,它是由驰龙公司开发的斜体涡流混合技术支持的专利技术,它可把泡沫混凝土与波化微珠快速的混合成各种专用浆料。

        3.泵送机:它是为远距离输送浆料而设计的专用设备,该设备在工厂化生产中,也可采用平台自流工艺,则不需配备。

        4.模具:模具是成品生产的必要设备,是根据产品的要求而设计的,不同的要求可采用不同的模具,如墙板模,砌块模等,模具的设计除产品结构外还要考虑日产量,养护周转期等因素。

        5.切割机:对于非标大模具来说,其产品需进行定尺切割,如砌块或墙板板芯,均需根据不同的要求进行切割,然后再进行养护,具体型号是根据所需产品确定。

        6.附属设备:包括搬运设备、起重设备、加温设备、供料设备、养护设施等。

         

        (三)场地设施:

        1.发泡工艺用场地,按每日生产100m3,计算,容重300kg的产品,其用料约30吨,需厂房不小于300㎡,初养室约200㎡厂房总面积应不少于600㎡。

        2.开模切割厂房约600--800㎡。

        3.养护,周转场地不少于6000㎡

        合计7400m²

        (一)工艺实施:

        1、材料:

        ⑴水泥30吨/日

        ⑵水>20吨/日

        ⑶粉煤灰适量(约35%)

        ⑷波化微珠水泥用量的30%-80%

        ⑸无机纤维适量(根据配方需要,一般4kg/m³)

        ⑹无机胶粉适量(根据配方需要,一般3kg/m³)

        ⑺发泡剂(专用)0.8——1kg/m3

        ⑻其它添加剂适量

        1.配料

        波化微珠泡沫混凝土的配料是根据产品的性能要求实施不同的配方,如:对于保温系数要求高的产品,应以保温为主强度为辅,这种产品波化微珠和泡沫的含量要高于水泥的用量,反之则要调整其与水泥的比例,使之减少用量,多种产品的调整,主要靠调整各种用料的比例来实现的,如用于抹内外墙保温材料的产品,则要加大波化微珠和纤维胶粉的用量,而用于墙体现浇的产品,则要求减少其用量同时加大泡沫的用量,总之该保温材料通过调整配方,可做出各种用途的产品而其工艺是一样的。

        2.制作方法:

        ⑴材料准备

        ⑵将一定量的水加入专用搅拌机内,并开动搅拌机低速运转,同时加入胶粉纤维运转1分钟。

        ⑶将一定量的水泥加入转动的搅拌机内,加入后提高搅拌机转速到中高速。

        ⑷连续搅拌约50秒后开始向桶内发泡,发泡量是根据配方而定的。

        ⑸当泡沫搅匀后,立即向桶内添加波化微珠,同时加快搅拌速度,当波化微珠加完后,将搅拌转速开至最大,进行充分混合。

        ⑹观察桶内浆料混合均匀程度和稠度,不同的使用要求其稠度控制不一样。

        ⑺浆料使用,可通过直接排放或泵送使用。

        a.浇注

        b.抹墙

        c.喷涂

        3.成本费用

        ⑴设备费用

        a.发泡机50m3/日(代搅拌上料)4.6万/套(X100型2.3万元/台,X180型2.5万/台,X500型4.6万/台)

        b.模具和其它设备为配套设备,用户可自选,小型简单型约20万内,大型设备约50万元左右。

        ⑵养护设备

        a.锅炉2.0吨(水炉或气炉都行)

        b.养护,初养是在厂房内,外养护可建造塑料大棚,其费用约每500㎡/2万元左右。

        3.搬运起重设备

        视用户的方案而定一般简易式其费用很低,而现代自动化式费用则很高。

        4.场地规划:

        一个日产100m3的制品厂,其总用地面积最少不小于4500㎡,一般要考虑其最大负荷两班生产应设计为不小于8000㎡

            以上总厂房面积及设备投资仅做参考,具体实施须逐项落实。

        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。

        (一)、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0.8~2Mpa/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泡沫混凝土施工设备,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)、泡沫混凝土制作设备与施工

            泡沫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;100:50,

        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,

        (一)、工艺制定(需现场考察后商定)

        六、泡沫混凝土墙板芯工艺设计

        (一)、发泡水泥板芯要求及材料;

        1、发泡水泥干容重:600kg-1000kg/m³(水泥用量300-400kg/m³)

        2、发泡水泥孔径;0.2-0.5mm,圆孔、闭孔。

        3、强度:28天大于1.5---3.5Mpa

        4、水泥标号:普通425#或525#水泥。

        5、添加料:一、二混级粉煤灰。

        6、中细砂:

        (二)、浇注工艺;

        1,   模具:a,组合立模,(一次成型)

                   b,整体平模,(切割)

        2、  浇注;a,组合立模浇注→6小时初凝→开模→养护→出厂

                   b,整模浇注→6小时养护初凝→开模切割→养护→出厂。(养护5天进行切割不易破碎)

        3、配料工艺:计量水→加热→加水泥→搅拌→→加泡沫→搅拌→浇模。

        4、发泡工艺:a、搅拌发泡;将水泥浆在搅拌桶内搅拌均匀,再启动发泡机向搅拌机内加入泡沫继续搅拌均匀即可浇注。

                     b、自动泵送发泡:将加工好的水泥浆由发泡机的泵送机自动抽入混合器,与发泡机发生的泡沫进行混合后由输出管送到浇注模。

        5、            设备配置;

        (1)    模具

        (2)    切割锯

        (3)    运送车

        (4)    低压锅炉

        (5)    计量与上料设备

        (6)    搅拌机

        (7)    发泡机

        (8)    泵送机

        (9)    浇注平台

        (10)初养室

        (11)蒸养室

        (12)转运道轨

        (13)外养场地

        6、            产量设计;

        (1)    日产发泡水泥:500m³

        (2)    发泡产量每小时40m³,

        (3)    水泥浆加工量每小时20m³(单桶1立方6分钟加工一桶,双桶搅拌交替加工可连续作业,产量增加。

        (4)    模具?(自备)

        7、            每立方直接成本;

        (1)    水泥;300kgX4=120元

        (2)    发泡剂;1kgX14=14元

        (3)    人工费9元

        (4)    水电费1元

        (5)    折旧费3-6元

        合计:150元/m³

        (三)、养护:

        1、自然养护(周期长)

        2、蒸压养护(时间短,质量稳定,不开裂)

        (四)、投资:

        1、发泡机;a,不泵送22万(配双桶搅拌机)

                   b,带泵送(自动)46万(配双桶搅拌机)

        2、附件;高压管、低压管、水囊等另计。

         

        3、其他设备另计算。

                                        本文未完,下篇请详见<泡沫混凝土应用技术培训教材(2)>

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