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浅谈泡沫混凝土在地面垫层施工技术中的应用

发布时间:2017-07-24

针对目前地面垫层的材料和施工技术进行探讨,具体研究泡沫混凝土地面垫层施工技术带来的优势和好处。首先通过对常规轻集料混凝土与泡沫混凝土施工工艺的比较,可以了解到常规轻集料混凝土的泵送性能不佳,只能采用人工推运或其它大型垂直运输机械运输,费工费时效率低下,对于高层建筑和工期要求较快的工程较为不利。

众所周知,轻集料混凝土地面垫层是我国现阶段较为普及的一种工艺做法。但因为原材料价格上涨及原材料受限(如粘土陶粒等)的影响,轻集料混凝土的价格居高不下,并且常用的轻集料混凝土由于受现场搅拌及泵送性能差的限制,在工程实际应用中主要采用商品混凝土运输至现场再通过人工推运和其它垂直运输机械(如:外用电梯)的方式进行施工,费时费工且施工质量难以保证,对于工期紧任务重的工程(如高层或超高层建筑)是一个制约工期的主要因素。以上问题如何得到解决呢?这给新型的轻质混凝土材料提供了发展机遇。

泡沫混凝土是一种新型的轻质混凝土,近几年随着我国施工技术的发展已成为我国一项新兴的轻质混凝土材料,它不仅成本低廉,而且可用专用发泡水泥生产设备进行现场生产、泵送(泵送高度可达200m),施工速度快,省时省力,并且该材料还具有轻质、保温、隔热、隔音、耐火等功能。现今泡沫混凝土逐步应用到建筑物平屋面找坡层、屋面保温隔热层、地面垫层、防火隔离带专用板、地基填充施工及地采暖保温等工程中。

泡沫混凝土的原理

1、泡沫混凝土的形成

泡沫混凝土是用物理机械方法将泡沫剂水溶液制备成泡沫,再将泡沫加入由水泥、水等制成的料浆中,经均匀混合,浇注成型、养护而成的新型轻质、保温、隔热材料。由于其含有大量的封闭孔隙,因而表现出良好的物理力学性能,即轻质、保温、隔热、隔音等功能。

泡沫是由细小空气泡组成的分散体系,气泡之间有细微的液体薄膜隔开。由于液体的表面张力,液体表面有自动缩小的趋势,因而纯静液体经搅动后并不能产生大量泡沫。在纯静液体中,两个气泡相碰就会毫无阻碍地结合在一起,最后气泡全部破裂。但如果在液体中溶解一种能降低气—液界面张力的物质,使形成在组成上与其他液体有区别的,且有一定机械强度的临界层,那么在两个气泡相碰时,这种临界层便可作为“缓冲层”防止气泡破裂,泡沫剂液体在强大的高压空气的吹动下,形成大量的表面涨力极强一个个的独立气泡。

2、泡沫混凝土的结构

将已制得的泡沫加入到由水泥、水等组成的料浆中均匀搅拌后即成为泡沫混凝土混合料,泡沫的气泡就变为互相隔开的气泡。气泡的壁体是泡沫料浆的微粒和水构成,泡沫混凝土气孔形状与加气混凝土有所不同,不是形成椭球体,它在毛细管作用下多少要产生变形而变成多面体。混合料中的细孔分布得愈均匀、尺寸愈小,则泡沫混凝土强度愈高。

泡沫混凝土的原材料

1、水泥

水泥是泡沫混凝土的主要材料,一般普通硅酸盐水泥为主要材料,根据设计要求的混凝土容重的不同水泥的用量及等级也不尽相同,一般容重在300~1200kg/m3泡沫混凝土在工程中较为常用,如果要求垫层强度较高的工程在泡沫混凝土制作时要适当提高水泥用量及强度等级,并掺入少许细砂以达到设计要求。

2、泡沫剂

泡沫剂是一种无污染的强力发泡剂,具有良好的发泡能力,与水有很好的亲和性,能在水泥浆中产生大量且均匀分部的独立、封闭气泡,具有高稳定性的泡沫囊,表现出极强的立体张力和特异的韧伸性,支持泡沫水泥浆料终凝前保持气孔原态,在施工中采用机械泵输送不消泡、不塌落。

泡沫的质量以坚韧性,发泡倍数和泌水量等指标来鉴定;泡沫的坚韧性就是泡沫在空气中在规定时间内不致破坏的特性,常以泡沫在单位时间内的沉陷距来确定;发泡倍数是泡沫体积大于泡沫剂水溶液体积的倍数,泌水量是指泡沫破坏后所产生泡沫剂水溶液体积。当泡沫质量符合下列指标时,即可用于生产泡沫混凝土:①1h后泡沫的沉陷距不大于10㎜;②1h的泌水量不大于80ml③泡沫的倍数不小于20。所以选择质量良好的泡沫剂加之正确的施工工艺是生成优质的泡沫混凝土的前提条件。

泡沫混凝土的特点

1、轻质

泡沫混凝土的密度小,泡沫混凝土密度等级一般在300~1800㎏/m3,常用的泡沫混凝土密度等级为300~1200㎏/m3范围内,相当于普通混凝土的1/5~1/10。根据设计等要求,可在施工现场通过调整水泥、发泡剂用量或掺入砂、粉煤灰等材料,调整其密度。泡沫混凝土不仅可用作地面垫层、屋面找坡、保温层,还可用作建筑物结构墙体使用,当用做结构构件使用时,一般可减轻建筑物自重的25%左右,甚至更高。因此,在建筑工程中采用泡沫混凝土具有显著的经济效益。

2、隔音性能好

泡沫混凝土属多孔材料,因此是一种良好的隔音材料,建筑物的楼层、高速公路的隔音板、地下建筑物顶层均可采用该材料作为隔音层,其吸音性能比砖墙大约高5~10倍。

3、隔热性能优良

由于泡沫混凝土中含有大量封闭的细小孔隙,因此具有良好的热工性能,即良好的保温隔热性能,这是普通混凝土所不具备的。泡沫混凝土热导率较低,通常密度等级在300~1200㎏/m3之间的泡沫混凝土,导热系数常在0.08~0.3w/m.k之间,热阻约为普通混凝土的10-20倍。采用泡沫混凝土作为建筑物垫层及屋面材料,不但具有良好的保温节能效果,而且隔热效果显著。

4、耐火、环保、耐候性能强

泡沫混凝土是无机材料,不会燃烧,具有良好的耐火性,它的热传导性能低,热迁移慢,从而能保护其他构件不受火灾的影响。由于泡沫混凝土原材料为水泥和发泡剂,发泡剂大都接近中性,不含苯、甲醛等有害物质,在高温下也不产生有害气体,因此是良好的环保材料。而且泡沫混凝土为水泥制品,因此其使用寿命较长,基本与建筑物主体同寿命。

5、成本低廉、施工方便

泡沫混凝土的主要材料为水泥和砂子等,原材料广泛,无论在任何地区都可以就地取材,现场生产,价格低廉成本节约。并且其在现场施工时只需使用水泥发泡机即可实现自动化作业,并直接泵送至施工工作面,省时、省工又省料,工作量可达150-300立方/工作日,可满足大面积施工需求。并且泡沫混凝土吸水率低,相对封闭的独立气泡及良好的整体性,使其具有一定的防水性能。

泡沫砼垫层施工工艺

1、基层清理

用小扫把、小铁铲等工具将泡沫砼基层楼板清理干净,做到无杂物、空鼓、起砂、落灰等现象。

2、标高控制及成品保护

在泡沫砼垫层浇筑前,须提前预制好与地面垫层砼同配比的泡沫砼块,作地面冲筋处理之用,泡沫块预制高度为设计垫层高度-5mm,以便现场用水泥砂浆将底部固定兼找平使用。根据设计要求及楼内+50mm线对地面进行冲筋处理,设置原则为梅花型布置。地面冲筋后,须将前道工序的成品、半成品进行成品保护(如户门、防火门门框下坎、已完成的腻子墙面等),提前包裹好,以免造成污染。

3、模板支设及基层浇水湿润

根据设计要求,按照泡沫混凝土垫层施工范围支设侧模(如:卫生间门口出300mm处、厨房门口处、暖气片下部管根处等),模板采用方木及竹胶板支设,支设时必须保证面板的垂直、平整度。模板支设完成后,将地面基层进行浇水湿润,因泡沫混凝土吸水率较低,所以浇水不宜过多,以保证地面润湿为准。

4、生产泡沫砼

(1)生产泡沫

泡沫制备采用专门的制备机(泡沫发生器)制备原理为物理方法,通过空气压缩机将发泡剂输入自动发泡系统制备成泡沫。

(2)生产混合料

泡沫砼混合料制备机械根据工程需要选用,先将定量的水加入搅拌机,再将称量好的水泥和掺加料投入搅拌机内搅拌,时间不少于2分钟。

(3)形成泡沫砼

将配合好的混合料搅拌均匀后,与发泡剂在管道中混合并由高压泵输送至施工现场,浇注成型。

5、浇筑成型

先将已清理好的地面浇水湿润,然后将配置好的泡沫混凝土,采用现场泵送的形式运至相应施工楼层处浇筑地面垫层,浇筑时由两人分别同时作业,一人执浇筑管浇筑地面垫层,浇筑面应做到平整并一次成型,另一人执2m刮扛待浇筑达到标定高度后,自内向外将新浇筑的混凝土刮平,成活后必须做好成品保护,将通道临时封闭以免交叉作业破坏。泡沫砼为粘稠的流体,其中含有大量的空气和吸附水。出料管不得在泡沫混凝土中来来往往,以免破坏气泡,待泡沫混凝土凝固后才能拆除模板。泡沫混凝土拌成后必须在1小时内用完,否则作废不得继续使用。

6、成品保护及养护

泡沫砼垫层浇筑完毕后,须将通道、入口等部位进行封闭处理,并设专人24小时看护,看护过程中只允许专业养护人员进出。泡沫砼垫层浇筑成型12~14小时后进行保湿浇水养护,养护时间不少于72小时。

质量保证措施

1、泡沫混凝土的品种、规格应符合设计和相关标准的规定。现场发泡的泡沫混凝土,配合比应计量准确、搅拌均匀,并应对其导热系数、密度、抗压强度,随机见证送检。

2、在工程大面积施工前,必须采用样板引路制度,样板工艺做法合格后方可大面积推广施工,并且在制作样板时须留置试块进行抗压强度试验,合格后才能使用。

3、施工过程中必须严格执行“三检制度”,即自检、互检、交接检,检查合格后方可进行下道工序施工。

4、施工用水必须采用自来水或纯净水,严禁含酸性物质的水掺入发泡沫剂中,以免产生化学反应,影响发泡沫剂的发泡效果。

5、泡沫混凝土浇筑完毕后,必须将入口封闭,并派专人24小时看管,终凝前禁止上人,达到强度后必须及时派专人进行养护,以保泡沫砼垫层强度,避免出现裂缝。

6、泡沫混凝土的施工环境气温须在5°C以上,且应避免高温天气下施工。

综合性对比分析

在住宅地面垫层采用泡沫混凝土后,与原设计的轻集料混凝土相比还存在以下优势:

(1)减轻了楼面承受荷载,使得结构更趋于安全。

(2)增强楼层间的隔声性能,使得设计更人性化。

(3)为垫层内的水暖管线提供了良好的保温性能,减小因热胀冷缩对管线带来的负面影响,增强了管线的使用寿命。

当然,泡沫混凝土垫层施工技术也存在一些弊端,需要在今后的施工中改善,其主要体现在:①由于泡沫混凝土的流动性很好,致使地面垫层的表面平整度较难控制,需要工人的技术水平较高;②泡沫混凝土的强度较低,难以满足高强度混凝土垫层的要求。

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