煤矸石制备泡沫混凝土的方法、优越性及其性能和应用

目录目录 摘 要 1 关键词 1 前言 1 1 泡沫混凝土制备工艺简介 2 2 实验制备部分 2 2 1 原材料及技术性能 2 2 2 实验仪器 3 2 3 制备流程 3 3 以煤矸石为主要原料制备泡沫混凝土的优越性 4 3 1 大大降低泡沫混凝土成本 4 3 2 有效防止低密度泡沫混凝土塌陷 4 3 3 利于制备轻质高强泡沫混凝土 4 3 4 节约水泥及土地等资源 减少固体废弃物和 CO2排放 4 3 5 减轻建筑墙体重量 提高抗震性能和安全性 5 3 6 降低劳动强度 提高施工速度 提前竣工时间 5 3 7 比粉煤灰 砂优越的制备泡沫混凝土的原材料 5 3 8 量大面广 易于就地取材 6 3 9 高效利用煤矸石 6 4 煤矸石为主要原料制备的泡沫混凝土的性能及一些影响因素 6 4 1 泡沫混凝土的多功能性 6 4 1 1 保温隔热性 7 4 1 2 轻质性 7 4 1 3 耐火性 7 4 1 4 吸声性 8 4 1 5 减震性 8 4 2 水泥与煤矸石比例对强度的影响 8 4 3 EVA 对煤矸石泡沫混凝土力学性能的影响 9 4 4PVA 对泡沫混凝土孔隙形貌与孔隙率的影响 10 4 5 减水剂对抗折强度的影响 11 5 煤矸石为主要原料制备的泡沫混凝土的应用 12 5 1 我国泡沫混凝土的应用现状 12 5 1 1 泡沫混凝土砌块 12 5 1 2 泡沫混凝土轻质墙板 12 5 1 3 泡沫混凝土补偿地基 13 5 2 国外泡沫混凝土的应用现状 13 5 2 1 现浇泡沫混凝土新工艺 13 5 2 2 用作挡土墙 13 5 2 3 修建运动场和田径跑道 14 5 2 4 作夹芯构件 14 5 2 5 用作复合墙板 14 5 2 6 管线回填 14 5 2 7 屋面边坡 14 5 2 8 其它 14 6 结语 15 1 煤矸石制备泡沫混凝土的方法 优 越性及其性能和应用 向懋笔 中国地质大学 北京 材料科学与工程学院 10031121班 学号1003112111 摘摘 要要 以煤矸石为主要原料从泡沫混凝土的制备 生产成本 自然资源的节 约 固体废弃物的利用 节能减排 环境保护等方面阐述了用煤矸石为主要原 料制备泡沫混凝土的优越性 得出煤矸石是一种制备轻质高强泡沫混凝土的优 质原料的研究结果 希望有利于轻质高强泡沫混凝土的迅速发展和在建筑节能 及其它土木工程中的推广和广泛应用 关键词关键词 煤矸石 泡沫混凝土 工业废弃物 节能建材 优越性 制备工艺 前言前言 泡沫混凝土是轻质混凝土的后起之秀 它是在加气混凝土的基础上发展起来的 由于加 气混凝土需要蒸压 无法现场施工 虽性能优异 但应用仍受到一定的限制 泡沫混凝土的 性能和气孔结构均接近于加气混凝土 却不需蒸压 可十分方便地在任何建筑部位浇筑 因 此泡沫混凝土已经广泛地应用于屋面保温 建筑物基础或空洞填充 挡土墙和屋面边坡等领 域 泡沫混凝土又称发泡水泥 轻质混凝土等 是一种多孔 利废 环保 节能 低廉且具 有不燃性的新型建筑节能材料 具有重量轻 保温隔热 隔音性能好 不燃 无毒 无污染 施工方便等特点 可望在建筑节能工程中得到广泛的应用 煤矸石是我国排放量最大的工业固体废弃物 煤矸石的长期堆放 不仅占用大量土地 也带来了一系列的环境问题 中国作为以煤为主要能源的国家 加大煤矸石的综合利用迫在 眉睫 另一方面 作为目前普遍使用的有机建筑保温材料 其老化性 安全性能等一系列问 题在很大程度地限制了建筑保温材料的广泛应用 近几年开始出现以煤矸石为主要原材料制 备泡沫混凝土的研究报道 本文将重点阐述煤矸石泡沫混凝土的制备及其性能 这种以煤矸 石为主要原料研制的一种新型的建筑用无机保温材料 具有较好的化学稳定性和耐水性 克 服了传统有机保温材料的缺点 2 1 泡沫混凝土制备工艺简介泡沫混凝土制备工艺简介 泡沫混凝土通常是以水泥 石灰 水 发泡剂等为基本原料 在此基础上掺加一些填料 骨料及外加剂 其生产工艺流程 如图 1 所示 主要包括 搅拌工艺 发泡工艺 混泡工艺 及成型工艺四部分 搅拌工艺 是将胶凝材料 轻集料 掺合料 外加剂和水按配合比搅拌均匀的过程 发 泡工艺 是将发泡剂与水在发泡机中高速搅拌 形成均匀细小泡沫的过程 混泡工艺 是将 搅拌好的浆体和发好的泡沫混合搅匀的过程 成型工艺 是将拌和均匀的浆体送至施工现场 或放入模具中经低幅震动抹平 养护成型的过程 1 2 实验制备部分实验制备部分 2 1 原材料及技术性能原材料及技术性能 实验所用水泥由陕西尧柏特种水泥有限公司提供 为 P O 42 5R 级水泥 细度为 4 筛析法 初凝时间为 180min 终凝时间为 249min 其化学成分见表一 在泡沫混凝土 中起到胶凝作用 提供主要强度来源 表一 水泥的化学成分 SiO2Al2O3Fe2O3CaOMgOSO3总碱量Loss 22 026 192 6558 992 532 630 703 08 试验所选取的煤矸石来自陕西铜川地区 经煅烧 粉磨及过筛后使用 煤矸石的 XRD 射 线衍射采用日本理学 D max2400X 射线衍射仪进行 试验条件 40 kV 100 mA Cu 靶 扫描 范围为 5 70 扫描速度为 10 min 分析图见图 1 从图中可以看出煅烧后的煤矸石主 要成分是石英 高岭石 赤铁矿和石灰石以及部分非晶相物质 3 其他原材料包括 市售萘系高效减水剂及蛋白发泡剂 2 2 实验仪器实验仪器 磁力搅拌机 SRJX2 4 9 的箱式电阻炉 ZS 15 型水泥胶砂振动台 KIJ 500 型电动抗折 试验机 JYL 2000 型压力试验机 JJ 5S 水泥胶砂搅拌机 2 3 制备流程制备流程 煤矸石泡沫混凝土主要采用现浇工艺进行制备 最主要的环节是发泡和料浆制备两个部 分 首先将发泡剂加水稀释制成水稀释液 再通过机械强力搅拌制成泡沫 同时将煤矸石和 水泥及水按照一定的计量比例进行混合搅拌制成胶凝材料浆体 然后将泡沫加入搅拌机与搅 拌机内的浆体均匀混合 制成煤矸石水泥泡沫浆体 将浆体浇入三联模成型 经过一定时间 的自然养护后 进行相关性能检测 2 实验基准配合比见表二 表二 实验基准配合比 水泥煤矸石石灰石膏泡沫剂填料减水剂水料比 16 0046 0012 003 000 1523 001 000 80 按照设计配合比称取实验用原材料 加入砂浆搅拌机中干搅拌 0 5 min 后使之混合均匀 然后加水继续搅拌 2 3 min 制成胶凝浆体 同时将发泡剂与定量的水以 1 50 混合 在制泡 机中高速搅拌 3 5min 发泡 当泡沫气泡大小均匀 稳定时 再将其陆续加入到搅拌状态下 的混凝土浆体中 继续搅拌 1 2min 当泡沫与料浆混合均匀 浆面看不到漂浮的泡沫时 将 4 泡沫混凝土浆体注入试模中 轻微振动使其完全填满试模 并用镘刀刮平 由于泡沫混凝土 的强度较低 浇注后 24h 内要注意保护 禁止脚踩 更不允许将石块 木块或其它物品压在 上面 一般在 24 48 h 后拆模 放入标准养护室养护 并应注意经常洒水保持试块湿润以减 少其表面因干燥失水而产生的收缩裂缝 3 3 以煤矸石为主要原料制备泡沫混凝土的优越性以煤矸石为主要原料制备泡沫混凝土的优越性 3 1 大大降低泡沫混凝土成本大大降低泡沫混凝土成本 将煤矸石活化处理后作为主要原料来制备泡沫混凝土 可以替代 40 70 的水泥 其成 本只有纯水泥混凝土的 1 2 3 4 具有很好的经济效益 利于泡沫混凝土在土木工程中的推 广和广泛应用 促进泡沫混凝土在我国的迅速发展 3 2 有效防止低密度泡沫混凝土塌陷有效防止低密度泡沫混凝土塌陷 重庆大学材料学院泡沫混凝土课题组用低成本泡沫剂来制备密度等级为 B04 级 密度 430Kg m3 超轻质纯水泥泡沫混凝土时 由于泡沫混凝土成型后易于塌陷 难于成功制备 但是 当用活化煤矸石替代水泥后 塌陷得到有效的控制 并制备出无塌陷泡沫混凝土 说 明用活化煤矸石为主要原料可以有效地解决密度等级为 B04 级超轻质泡沫混凝土的塌陷问题 适合用于制备超轻质泡沫混凝土 3 3 利于制备轻质高强泡沫混凝土利于制备轻质高强泡沫混凝土 重庆大学材料学院泡沫混凝土课题组用活化煤矸石为主要原料制备密度等级为 B04 级的 泡沫混凝土 其抗压强度达到 2 1MPa 是目前报道的同密度等级强度最高的泡沫混凝土 说 明活化煤矸石有利于制备轻质高强泡沫混凝土 3 4 节约水泥及土地等资源 减少固体废弃物和节约水泥及土地等资源 减少固体废弃物和 CO2排放排放 用活化煤矸石为主要原料制备出的 B04 级泡沫混凝土 水泥用量仅仅为水泥泡沫混凝土 的 25 45 其抗压强度强度可达到目前报道的用水泥制备的 B05 级泡沫混凝土的强度 每 立方米泡沫混凝土可节约水泥 50 75 约 175Kg 262Kg 水泥 节约石灰石约 141Kg 212Kg 5 如果发展到泡沫混凝土占墙体材料总量 10 的份额 即约 12878 7 万 m3 那么将节约水泥 1815 9 2730 3 万吨 节约石灰石资源约 2179 1 3276 4 万吨 减小煤矸石固体废弃物排放 量约 2017 7 3900 4 万吨 减小 CO2排放量约 1815 9 2730 3 万吨 节约煤矸石占用土地约 907 9 1755 2 亩 3 5 减轻建筑墙体重量 提高抗震性能和安全性减轻建筑墙体重量 提高抗震性能和安全性 用活化煤矸石为主要原料制备出的 B04 级泡沫混凝土来替代密度为 1600Kg m3 的红砖 烧结煤矸石砖 墙体的重量将减轻约 75 用来替代密度为 1100Kg m3 的烧结空心砖 烧结 煤矸石多孔砖 墙体重量减轻约 64 用来替代目前常用的密度为 650Kg m3 的加气混凝土 墙体重量减轻约 38 因此 用活化煤矸石为主要原料制备出的 B04 级泡沫混凝土来充当墙 体材料 将大大减轻建筑物的自重 这在沿海地区以及其它地下基础条件不好的地区 还将 大大降低地基处理费用 具有多重优越性 另外 由于泡沫混凝土重量轻 韧性好 可能有 助于提高建筑物的安全性及在发生建筑物倒塌时减轻对人体的伤害 3 6 降低劳动强度 提高施工速度 提前竣工时间降低劳动强度 提高施工速度 提前竣工时间 由于轻质高强煤矸石泡沫混凝土重量轻 施工时可以大大降低工人的劳动强度 提高施 工速度 另外 与普通砖复合保温系统相比 采用泡沫混凝土制品是单一保温墙体体系 即 墙体自保温体系 工序少 施工简单省工节时 大大提高施工速度和提前竣工时间 与加气 混凝土制品墙体自保温体系相比 由于泡沫混凝土中气孔主要是以闭孔形式出现 吸水率小 吸水慢 抹灰方式与红砖一样 也减少施工工序 提高施工速度和提前竣工时间 3 7 比粉煤灰 砂优越的制备泡沫混凝土的原材料比粉煤灰 砂优越的制备泡沫混凝土的原材料 粉煤灰是一种制备泡沫混凝土性价比较高的原材料 但是 用粉煤灰为主要原材料制备 出的泡沫混凝土 替代水泥量不如煤矸石大 制备出的泡沫混凝土的强度不如用煤矸石为主 要原材料制备出的泡沫混凝土强度高 密度不如用煤矸石为主要原材料制备出的泡沫混凝土 低 而成本也差不多或稍高 另外 由于目前达到国家等级粉煤灰标准要求的粉煤灰在混凝 土中的应用效果很好 应用技术也很成熟 在很多地区如重庆等 甚至出现供不应求的状态 等级粉煤灰的来源受到限制 用砂来替代部分水泥来制备泡沫混凝土 替代量也不如煤矸石 高 很难制备出密度低于 B06 级的轻质泡沫混凝土 而且强度不高 成本也高于用煤矸石替 6 代水泥制备出的泡沫混凝土 因此 煤矸石是一种比粉煤灰 砂更优越的制备泡沫混凝土的 原材料 3 8 量大面广 易于就地取材量大面广 易于就地取材 我国历年来积存煤矸石约 40 亿吨 每年仍然继续排放几千万吨 主要分布在山西 东三 省 内蒙古 山东 陕西 安徽 宁夏 云南 江西 河南 河北 四川 甘肃等产煤区域 分布面广 符合建筑材料用原材料用量大 适合就地取材的特点 3 9 高效利用煤矸石高效利用煤矸石 虽然煤矸石是一种固体废弃物 但是它也是一种自然资源 而且是一种不可再生的自然 资源 当我们在考虑如何处置这些固体废弃物时 也许我们应该从长计议 从考虑子孙后代 还有多少自然资源上来慎重行事 将煤矸石作为一种建筑材料的原材料 同样应该得到高效 的利用 如果用 2 吨煤矸石烧结后大约可以制备 1m3 密度为 1600Kg m3 的煤矸石砖 那么同 样的煤矸石就可以制备约 4m3 密度为 400Kg m3 的煤矸石泡沫混凝土或 3 2m3 密度为 500Kg m3 的煤矸石泡沫混凝土 并且其导热系数远远低于煤矸石砖的导热系数 保温隔热性 能也远远优于煤矸石砖 起到高效利用煤矸石的作用 4 4 煤矸石为主要原料制备的泡沫混凝土的性能及一些影响因素煤矸石为主要原料制备的泡沫混凝土的性能及一些影响因素 4 1 泡沫混凝土的多功能性泡沫混凝土的多功能性 作为一种多孔材料 泡沫混凝土内部含有大量的封闭孔隙 由于其特殊的多孔结构而具 有一些比普通混凝土更优异的物理力学性能 如密度小 质轻 弹性模量低 导热系数低等 由于泡沫混凝土的优良性能 其在建筑工程中的应用领域不断扩大 目前泡沫混凝土已被广 泛用作抗震材料 抗冲击材料 防火材料 保温隔音材料等 不仅可以提高工程质量 而且 加快了工程进度 7 4 1 1 保温隔热性保温隔热性 由于泡沫混凝土中含有大量封闭的细小孔隙 因此导热系数较低 约为 0 11 0 30 W m K 具有优良的保温隔热性能 将泡沫混凝土应用于保温隔热工程 作为建筑物墙体 及屋面材料 填充式自保温砌块 地板采暖绝热层等 在我国寒冷地区和严寒地区使用 可 以起到有效的保温隔热作用 例如表观密度在 300 700 kg m3 范围内的泡沫混凝土可用于屋面保温 密度在 800 1 200 kg m3 的泡沫混凝土可用于屋面隔热层 我国目前正在制定行业标准 屋面保温隔热用 泡沫混凝土 以便实现泡沫混凝土用作建筑保温材料的规范化 在国外 通常采用表观密度 为 400 600 kg m3 的泡沫混凝土作为预制钢筋混凝土构件的内芯 使其具有轻质高强隔热的 良好性能 4 1 2 轻质性轻质性 目前 研究和应用最广泛的泡沫混凝土密度一般约为 300 1200kg m3 比普通混凝土表 观密度 约 2200 2400kg m3 小很多 由于泡沫混凝土表观密度小 可应用于高层建筑的内 墙材料和其他非承重结构材料 可以有效地减少高层建筑物的自重 例如可用泡沫混凝土作 为挡土墙 主要用作港口的岸墙 在岸墙后用作轻质回填材料可减少对岸墙的侧向荷载 也 可降低垂直荷载 既经济又适用 泡沫混凝土还可用来取代边坡的部分土壤 减轻质量 从 而降低了影响边坡稳定性的作用力 提高了路堤边坡的稳定性 最近 我国建材科学院研制 开发了粉煤灰泡沫水泥轻质墙板生产技术 并得到了应用 在国外通常采用表观密度约为 600 kg m3 的泡沫混凝土制成各种轻质板材 应用在框架结构中作隔热填充墙体或与薄钢板 制成复合墙板 目前 国内外对表观密度小于 300 kg m3 的超轻泡沫混凝土研究甚少 而超 轻泡沫混凝土在外墙保温系统 屋面保温工程 轻质垫层 地暖工程 空心砌块等方面的应 用更能发挥其技术优势 因此 应加强对超轻泡沫混凝土的研究开发 4 1 3 耐火性耐火性 泡沫混凝土以水泥为主料 砂子和碎石为辅料 属于无机材料 不易燃烧 可以达到 A1 级防火标准 国内外大量研究资料显示 干表观密度处于 500 900 kg m3 范围内的泡沫混凝 土 当其抗压强度为 2 5 7 5MPa 时 耐火极限可达 2 7h 抗冲击性约为 100 次 具有良好 8 的耐火性 在建筑物上使用 可以用来替代苯板等传统的易燃保温材料 提高建筑物的防火 性能 是一种可以大力推广的优质耐火材料 4 1 4 吸声性吸声性 由于泡沫混凝土具有大量的由表及里的多孔结构 当声波传播到泡沫混凝土时 会引起 孔隙中的空气振动 并与混凝土骨料发生磨擦 由于黏滞作用 使声波转换为热能而消耗 从而达到吸收噪音的效果 因此 它也是一种良好的隔音材料 在建筑物的楼层和高速公路 的隔音板 地下建筑物的顶层等均可采用泡沫混凝土材料作为隔音层 目前 一些新型建筑 也采用泡沫混凝土作为墙体材料 实践证明可以达到非常好的隔音效果 研究人员目前试图 把泡沫混凝土作为一种降音隔声屏障用于地铁 隧道 影院等有较高噪音的地方 因此 开 展泡沫混凝土声屏材料的研究 为开发声学性能良好 质量轻 易于安装维护的公路声屏障 吸声材料具有重要的实用价值 4 1 5 减震性减震性 由于泡沫混凝土具有密度小 质量轻 弹性模量低等优良的物理力学性能 可使其在地 震载荷作用下所承受的地震力大大减小 同时 泡沫混凝土特殊的多孔结构还可以降低地震 波的传递速度 使建筑结构的自震周期加长 对冲击能量的吸收加快 具有明显的减震效果 除此之外 泡沫混凝土还具有可泵性好 防水能力强 冲击能量吸收性能好 可大量利用工 业废渣 价格低廉等优点 以煤矸石为主要原料制备的泡沫混凝土不管在经济上还是环保上或者说是技术上都具有 很大的优越性 但是煤矸石的用量对其性能来说却是把双刃剑 4 2 水泥与煤矸石比例对强度的影响水泥与煤矸石比例对强度的影响 从表三至表五种可以看出 无论是哪一组配合比的试块 随着龄期的增加 强度增加趋 势都很明显 另一方面 煤矸石的用量越大 强度下降的也更加明显 5 表三 不同配合比水泥与煤矸石试块的 3d 强度 抗弯折强度抗弯折强度 MPa MPa抗压强度抗压强度 MPa MPa 水泥水泥 煤矸石煤矸石 配合比配合比 平均值 平均值 1 11 15 205 455 855 5033333433 9 1 21 22 753 052 852 8818191618 1 31 31 752 001 901 8810141212 1 41 41 851 751 601 7311111111 表四 不同配合比水泥与煤矸石试块的 7d 强度 抗弯折强度抗弯折强度 MPa MPa抗压强度抗压强度 MPa MPa 水泥水泥 煤矸石煤矸石 配合比配合比 平均值 平均值 1 11 15 755 756 706 0746444444 1 21 22 607 702 752 6820191718 1 31 32 202 702 752 5516161616 1 41 42 102 102 102 1013131313 表五 不同配合比水泥与煤矸石试块的 28d 强度 抗弯折强度抗弯折强度 MPa MPa抗压强度抗压强度 MPa MPa 水泥水泥 煤矸石煤矸石 配合比配合比 平均值 平均值 1 11 111 79 7010 510 6368425455 1 21 26 956 656 706 7729393936 1 31 36 605 504 705 6036292931 1 41 44 854 904 054 6026262726 4 3 EVA 对煤矸石泡沫混凝土力学性能的影响对煤矸石泡沫混凝土力学性能的影响 为研究 EVA 用量对煤矸石泡沫混凝土性能的影响 6 进行了泡沫混凝土试验配合比设计 其中泡沫量选取 750ml 见表六 表六 EVA 煤矸石泡沫混凝土配合比 水水 ml ml 编号编号水泥水泥 g g 煤矸石煤矸石 g g 浆体用 水 泡沫用 水 发泡剂发泡剂 g g 泡沫量泡沫量 ml ml 减水剂减水剂 g g 净水料净水料 比比 EVAEVA 参参 量量 1 1540 00540 00442 8085 002 70750 005 400 410 2 2540 00540 00442 8085 002 70750 005 400 413 00 10 3 3540 00540 00442 8085 002 70750 005 400 415 00 4 4540 00540 00442 8085 002 70750 005 400 416 00 5 5540 00540 00442 8085 002 70750 005 400 417 00 由图 3 可知 EVA 的掺入可缓慢降低煤矸石泡沫混凝土的干密度 当 EVA 掺量为 6 时 干密度达到最低 比不掺 EVA 时降低 5 5 当 EVA 掺量为 7 时 干密度虽有所回升 但仍比 不掺 EVA 时降低 3 5 由图 4 可见 在其他条件不变的情况下 随着 EVA 掺量的增加 煤矸石泡沫混凝土 3d 28d 抗压强度变化趋势基本相同 先逐渐下降后逐步上升 掺少量 EVA 煤矸石泡沫混 凝土下降的原因可能是 EVA 乳液的加入使混凝土的密度降低 从而强度也有所下降 而后逐 步回升 分析原因是适量的 EVA 一方面与水泥水化产物融合 使其在煤矸石泡沫混凝土中形 成稳定的空间三维网状结构 并且增加了料浆的黏性 另一方面 PVA 使料浆中的部分孔隙 壁韧性增强 不易破裂或形成连通孔 承受的应力分布也较均匀 使其强度超过不加 EVA 时 的强度 尤其是当 EVA 掺量为 7 时 煤矸石泡沫混凝土的 28d 抗压强度可达到 6 62MPa 比 不掺 EVA 时的强度提高了 35 7 由图 5 可见 在其他条件不变的情况下 随着 EVA 掺量的增加 煤矸石泡沫混凝土 3d 28d 抗折强度变化趋势基本相同 虽少量的 EVA 可使煤矸石泡沫混凝土抗折强度有所降 低 但整体变化幅度不大 且趋于稳定 原因与上面抗压强度分析类似 当 EVA 掺量为 7 时 煤矸石泡沫混凝土 28d 抗折强度达到 2 01MPa 比不掺加 EVA 时高 4 随 EVA 掺量的增加 煤矸石泡沫混凝土的抗压 抗折强度呈先降低后增加的趋势 当 EVA 掺量为 7 时 煤矸石泡沫混凝土的 28d 抗折强度比不掺 EVA 时提高 4 抗压强度则提高 35 7 11 4 4PVA 对泡沫混凝土孔隙形貌与孔隙率的影响对泡沫混凝土孔隙形貌与孔隙率的影响 不同 PVA 掺量的煤矸石泡沫混凝土断面照片见图 6 由图 6 a 可见 未掺 PVA 时 煤矸石泡沫混凝土的气孔分布不均匀 孔径大小不一 图 6 b 为 PVA 掺量 1 的煤矸石泡沫混凝土 其气孔分布有所改善 相对未掺 PVA 的试样 孔径大小较好 但是小孔中仍夹杂着一些大孔 图 6 c 为 PVA 掺量 2 的煤矸石泡沫混凝土 其气孔分布均匀 且孔径大小基本一致 图 6 d 为 PVA 掺量 3 的煤矸石泡沫混凝土 气孔 分布较均匀 孔径较小 而且出现部分胶结现象 这种现象产生的原因可能是 PVA 可增加煤 矸石泡沫混凝土的黏聚性 在一定程度上 降低砂浆的流动性 有利于泡沫的稳定 减小泡 沫上浮合并或破裂的几率 因此 掺加适量的 PVA 使得料浆的匀质性得到改善 流动性适当 且富于黏性 在凝结后可形成分布均匀的气孔 孔径大小一致的煤矸石泡沫混凝土 但 PVA 掺量过多时 由于料浆黏性大 流动性变差 会造成料浆部分胶结 气泡易破裂等现象 7 4 5 减水剂对抗折强度的影响减水剂对抗折强度的影响 加入减水剂 当减水剂与水泥浆作用时 由于高效减水剂分子结构中羧基等活性官能团 的存在 会提高水泥浆的分散性和流动性 在水泥浆体拌合物中掺入减水剂 在和易性相同 的情况下 可以大幅度减少搅拌用水量 并减少水化剩余水的蒸发以及泌水时留下的孔缝 细化水泥浆体的孔直径 即降低水泥浆体的孔隙率 因此 加入减水剂量越大 其提高硬化 水泥浆体密实性的程度越大 8 12 5 煤矸石为主要原料制备的泡沫混凝土的应用煤矸石为主要原料制备的泡沫混凝土的应用 5 1 我国泡沫混凝土的应用现状我国泡沫混凝土的应用现状 近年来 我国越来越重视建筑节能工作 随着与建筑节能有关政策的实施 墙体材料改 革取得了显著的成就 节能材料倍受欢迎 泡沫混凝土以其良好的特性 已用于节能墙体材 料中 在其它方面也获得了应用 目前 泡沫混凝土在我国的应用情况如下 5 1 1 泡沫混凝土砌块泡沫混凝土砌块 泡沫混凝土砌块是泡沫混凝土在墙体材料中应用量最大的一种材料 在我国南方地区 一般用密度等级为 900 1200kg m3的泡沫混凝土砌块作为框架结构的填充墙 主要是利用该 砌块隔热性能好和轻质高强的特点 尤以广东省应用最多 目前该省泡沫混凝土砌块的年用 量达 60 万平方米 在北方 泡沫混凝土砌块主要用作墙体保温层 在哈尔滨建筑大学研制出 了聚苯乙烯泡沫混凝土砌块 并用于城市楼房建设 这种砌块是以聚苯乙烯泡沫塑料作为骨 料 水泥和粉煤灰作胶凝材料 加入少量外加剂 经搅拌 成型和自然养护而成 其规格为 200 200 200mm 可用于内 外非承重墙体材料 也可用于屋面保温材料 它具有质量轻 导热系数小 抗冻性高 防火 生产简单 造价较低 施工方便等优点 5 1 2 泡沫混凝土轻质墙板泡沫混凝土轻质墙板 目前用于建筑物分户和分室隔墙的主要材料是 GRC 轻质墙板 由于其原料价格较高 影 响了其推广应用 中国建筑材料科学研究院采用 GRC 隔墙板生产工艺结合固体泡沫剂和泡沫 水泥的研究成果 开发出了粉煤灰泡沫水泥轻质墙板的生产技术 并得到了应用 该产品生 产采用的原料如下 30 40 的粉煤灰 45 65 的硫铝酸盐水泥 0 15 的膨胀珍珠岩以及 一定体积的泡沫 与传统的 GRC 轻质墙板相比 采用泡沫混凝土生产技术 不但能明显降低 产品的成本 而且大大改善了浆体的流动性 使成型更为方便 5 1 3 泡沫混凝土补偿地基泡沫混凝土补偿地基 现代建筑设计与施工越来越重视建筑物在施工过程中的自由沉降 由于建筑物群各部分 自重的不同 在施工过程中将产生自由沉降差 在建筑物设计过程中要求在建筑物自重较低 13 的部分其基础须填软材料 作为补偿地基使用 泡沫混凝土能较好地满足补偿地基材料的要 求 5 2 国外泡沫混凝土的应用现状国外泡沫混凝土的应用现状 近年来 美国 英国 荷兰 加拿大等欧美国家以及日本 韩国等亚洲国家 充分利用 泡沫混凝土的良好特性 将它在建筑工程中的应用领域不断扩大 加快了工程进度 提高了 工程质量 现归纳如下 5 2 1 现浇泡沫混凝土新工艺现浇泡沫混凝土新工艺 日本采用蛋白质物添加适量的阳离子表面活性剂配成的混合发泡剂 采用现场浇注成型 的工艺 研制成功现浇泡沫混凝土新工艺 共所用发泡沫是在蛋白质中掺入 0 1 5 的阳离 子表面活性剂而配成 阳离子表面活性剂使用季铵盐 其制备方法有三种 一种是将水 蛋 白质物 阳离子表面活性剂混合 经发泡剂机发泡 再注入水泥料浆中搅拌 制备泡沫水泥 浆 现浇成型 一种是将水 蛋白质物 阳离子表面活性剂混合 经高速搅拌机发泡 再注 入水泥料浆中 制备发泡水泥浆 一种是按第二种方法发泡 一边加入少量水泥 一边高速 搅拌 制备发泡水泥浆 其中前一种制备方法较好 上述制备方法生产的现浇混凝土不仅轻 质 高强 耐火 更引人注目的是不需蒸压养护 现浇即可成型 节能效果显著 5 2 2 用作挡土墙用作挡土墙 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载荷 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 用于减少侧向压力的泡沫混凝土的密度为 400 600kg m3 14 5 2 3 修建运动场和田径跑道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 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 5 2 4 作夹芯构件作夹芯构件 在预制钢筋混凝土构件时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 5 2 5 用作复合墙板用作复合墙板 用泡沫混凝土制作成各种轻质板材 在框架结构中用作隔热填充墙体或与薄钢板制成复 合墙板 泡沫混凝土的密度通常为 600kg m3 左右 5 2 6 管线回填管线回填 地下废弃的油柜 管线 内装粗油 化学品 污水管及其它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