現澆泡沫混凝土的配比實驗

防火泥1m3多少kg

摘要：本文采用水泥、粉煤灰、發泡劑等材料，透過配合比設計實驗製備現澆泡沫混凝土；

概述

泡沫混凝土是水泥基輕質多孔混凝土的一種，通常是由矽質材料、鈣質材料、水及泡沫劑或發泡劑等透過物理或化學方式發泡，澆築、養護、固化成型的一種多孔材料。因其自身的結構特點，泡沫混凝土具有輕質、保溫隔熱、隔音、防火等諸多優點，應用廣泛

［1］

。根據生產工藝和用途一般分為兩種，一種是採用化學發泡：將化學發泡劑、水與水泥基材料一起混合攪拌均勻成漿體，在靜停過程中透過化學反應產生氣泡，料漿逐漸膨脹至一定體積，常壓潮溼養護、固化成型，一般用於製作泡沫混凝土製品；另一種是採用物理方式發泡：將泡沫劑水溶液透過物理方式（或機械方式）預先製備出泡沫，同時將水泥基材料加水攪拌成漿體，泡沫與漿體再攪拌成泡沫漿料，澆築、養護、固化成型，一般用於泡沫混凝土現澆應用

［2~3］

。目前，泡沫混凝土現澆約佔其使用總量的三成左右。

隨著我國城市建築節能65%標準的全面實施，對建築圍護結構部分的節能技術措施也有了更高的要求，除了需要考慮傳統的牆體保溫系統、門窗系統、幕牆遮陽系統等外，樓層地面保溫系統也被納入其中。目前，就武漢市而言，絕大部分商品房建築已經設計了樓層地面保溫，受層高及利用空間限制，一般設計厚度為3~5cm。樓層地面保溫層比較常見的施工方式有兩種，一是現澆泡沫混凝土，二是陶粒骨料輕質混凝土，二者之間效能對比如表1所示。

表1 泡沫混凝土與陶粒混凝土效能對比

效能

陶粒混凝土

泡沫混凝土

對比說明

幹密度

≥800kg/m

3

150~1600 kg/m

3

樓層保溫一般設計容重為600~1000 kg/m

3

，泡沫混凝土選擇空間更大

保溫

密度≥800kg/m

3

，導熱係數≥0。23 W/（m·K）

400~800 kg/m

3

區間內，導熱係數在0。06~0。23 W/（m·K）之間

地面保溫層受厚度限制（3~5cm），泡沫混凝土保溫效能遠優於陶粒混凝土

防水

陶粒自身易吸水

密閉氣孔結構，吸水率低

泡沫混凝土優於陶粒混凝土

強度

一般≥5。0MPa

強度因容重變化相差很大，A07級強度≥2。0MPa

陶粒混凝土因其容重較大原因，強度相對高於泡沫混凝土

泵送

難於泵送，可泵送的陶粒混凝土密度必須≥1000kg/m

3

易於泵送，泵送至100m以上高度也較為輕鬆

泡沫混凝土遠優於陶粒混凝土

施工

輕骨料易上浮，難以鋪攤、收平

基本實現自流平，只需簡單收平作業

泡沫混凝土遠優於陶粒混凝土

成本

陶粒等骨料價格高，成本相對較高

成本相對較低

泡沫混凝土經濟性略優於陶粒混凝土

1 現澆泡沫混凝土的配製

1.1原材料

水泥：武漢陽邏水泥廠生產的媧石水泥，P。O 42。5，其物理效能見表2；

表2 水泥的物理效能指標

標準稠度用水量（%）

抗壓強度（MPa）

抗折強度（MPa）

凝結時間（min）

3d

28d

3d

28d

初凝

終凝

26。0

25。4

52。1

5。47

8。90

235

325

礦物摻合料：採用武漢青山電廠粉煤灰，具體效能指標見表3；

表3 粉煤灰的效能指標

摻合料

等級

比表面積（m

2

/kg）

細度（%）

含水量（%）

流動度比（%）

需水量比（%）

活性指數

7d

28d

粉煤灰

Ⅱ

—

13。4

0。1

—

100

54

79

減水劑：武漢蘇博聚羧酸高效能減水劑，固含量：13。0%，減水率27。50%。

發泡劑：發泡劑是決定泡沫混凝土質量關鍵之一，目前可用於現澆泡沫混凝土的物理發泡劑主要有四種，分別是松香類、合成類表面活性劑、蛋白類和複合型四種。前兩種發泡劑因其自身缺點，已逐步被淘汰使用；蛋白類發泡劑因其發泡倍數大及泡沫穩定性好，被國外發達國家廣泛使用；複合類發泡劑為第四代發泡劑，是發泡劑未來研究發展方向，目前技術上尚待探索，產品較少，北京亞設YS-901複合型發泡就是其中的佼佼者。

1.2配製實驗

泡沫混凝土配合比設計應滿足抗壓強度、密度、和易性及保溫效能指標的要求，需著重考慮幾個方面的問題： 1）水膠比：會對泡沫混凝土強度以及其流動性有較大影響。2）泡沫的摻量：泡沫的摻量與泡沫的穩定性有較大關係，直接影響到泡沫混凝土的密度和強度。3）減水劑等新增劑的摻量。本實驗設計的幹密度為700kg/m

3

，粉煤灰摻量為30%。首先，透過以下公式計算確定用水量及各膠凝材料用量：

ρ

d

=S

a

（m

c

+m

m

）

m

w

=B（m

c

+m

m

）

式子中ρ

d

為泡沫混凝土設計幹密度；S

a

為質量係數，這裡取1。2；m

c

、m

m

、m

w

分別為1m

3

泡沫混凝土水泥用量、粉煤灰用量及用水量；B為水膠比值。

然後，計算所摻入的泡沫體積：

V

1

=m

c

/ρ

c

+m

m

/ρ

m

+m

w

/ρ

w

V

2

=K（1-V

1

）

式中，V

1

為料漿總體積（m

3

）；ρ

c

為水泥密度，取3100 kg/m

3

；ρ

m

為粉煤灰密度，取2200 kg/m

3

；ρ

w

為水的密度，取1000 kg/m

3

；V

2

為泡沫體積（m

3

）；K為富餘係數，這裡取1。2。

最後，透過摻入的泡沫體積，計算發泡劑的用量：

m

f

=m

y

/（β+1）

m

y

=V

2

ρ

f

式中m

f

為1m

3

泡沫劑混凝土泡沫劑用量（kg）；m

y

為形成泡沫液質量（kg）；β為泡沫劑稀釋倍數，這裡取30；ρ

f

為按此稀釋倍數發泡的泡沫密度，實測為36 kg/m

3

。

根據《泡沫混凝土應用技術規程》（JGJ/T31-2014），當泡沫混凝土中摻入減水劑時，水膠比應透過實驗來確定。根據經驗，本實驗初步設定水膠比分別為0。3、0。4、0。5，外加劑摻量統一為0。8%，按照上述計算方法，得到如下配合比：

表4 不同水膠比的泡沫混凝土配合比設計

編號

水膠比

水

（kg）

水泥

（kg）

粉煤灰

（kg）

發泡劑

（kg）

減水劑

（kg）

1

0。30

175

408

175

0。86

4。7

2

0。40

233

408

175

0。77

4。7

3

0。50

292

408

175

0。70

4。7

將上述三個配合比配製後，按照《泡沫混凝土應用技術規程》標準方法測試了其流動性指標；成型40*40*160mm試樣用於測試其導熱係數（採用日本京都電子QTM-500型熱線法導熱係數測定儀測定）；成型100*100*100mm試樣測試其幹密度及抗壓強度值。實驗結果如表5所示：

表5 不同水膠比泡沫混凝土效能測試

編號

水膠比

流動度

（mm）

導熱係數

（W/（m·K））

幹密度

（kg/m

3

）

28d抗壓強度

（MPa）

1

0。30

378

0。183

755

2。83

2

0。40

454

0。168

694

2。18

3

0。50

587

0。162

685

1。72

由表5可以看出，水膠比為0。30時，泡沫混凝土流動度小，實驗反映就是比較稠，流速慢且不易流平，這會導致施工時不易找平，試塊成型後幹密度和導熱係數均超過A07等級設計值，但28d強度值較好。水膠比為0。50時，泡沫混凝土流動度很好，漿體較“稀”，粘稠度不夠，內部氣泡的穩定性變差，成型後會發生一定的“坍縮”， 強度也下滑很快。本實驗的最佳水膠比為0。40，拌合物流動度適中，試樣導熱係數小於0。18 W/（m·K），幹密度符合A07的要求，強度值能達到FC2等級。

根據《泡沫混凝土應用技術規程》，在計算出泡沫混凝土配合比後，需要透過改變水泥用量來對配合比進行調整和校正。在實際生產中，根據泵送施工的情況，又對配合比進行了一定的微調和最佳化，形成了最佳配合比，如表6所示。

表6 泡沫混凝土最終配合比

水膠比

水

（kg）

水泥

（kg）

粉煤灰

（kg）

發泡劑

（kg）

減水劑

（kg）

0。39

220

400

170

0。80

5。1

在施工現場，對泵送至樓層面的泡沫混凝土進行了取樣送檢，檢測結果如表7所示。

表7 泡沫混凝土效能指標

檢測專案

指標標準

檢測結果

幹密度ρ（kg/m

3

）

JGJ/T314-2014

650<ρ≤750

684

抗壓強度（MPa）

單塊最小值

≥1。700

2。35

每組平均值

≥2。00

2。98

導熱係數（W/（m·K））

≤0。18

0。167