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摘要:
研究了添加少量表面活性剂和胶状物质在蛋白质发泡剂中,用发泡倍数和泡沫体积随时间时变化作为发泡剂性能评价指标,探讨了它们对发泡剂的发泡性和泡沫稳定性的改善效果。
关键词:
发泡剂;泡沫;稳定性
利用机械方式将发泡剂水溶液制成泡沫,再将泡沫混入到水泥混合料中,是制备泡沫混凝土的主要方法之一。泡沫混凝土的质量好坏与发泡剂性能密不可分,良好的发泡剂是制备优质泡沫混凝土的核心要素。从化学成分上看,发泡剂主要是由表面活活性剂和蛋白质两大类物质组成。这类物质除能在极少量情况下就能降低溶液的表面张力外,还可以通过不同方式促进泡沫的稳定,进而提高泡沫混凝土的性能。蛋白质型发泡剂是目前比较受市场欢迎的一类发泡剂,虽然发泡能力不及阴离子型发泡剂且价格较高,但泡沫稳定性好,性能优良。蛋白质型发泡剂按照原料成分可分为植物蛋白和动物蛋白两种。发泡剂从早期的以表面活性剂类化学物质为主要起泡源的种类转变为近期以蛋白质为主要起泡源的种类。美国、日本、韩国、意大利等国家相继研发出高性能蛋白型发泡剂[1]。如美国研制的烷基磺酸碱金属盐与水解蛋白质复合组成的液体发泡剂、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等。Maldonado-Valderrama[2]研究了蛋白质-表面活性剂复合体系发泡剂对泡沫稳定性的影响。与国际上比较成熟的蛋白质类发泡剂相比,我国现有的发泡剂在发泡能力、泡沫稳定性等方面存在很大差距,我国的发泡剂应用比国外要晚得多,从上世纪50年代我国开始生产应用发泡剂[3],主要有松香胶发泡剂、废动物毛发泡剂、树脂皂类发泡剂、水解血胶发泡剂、石油磺酸铝发泡剂等[4]。近几年国内又相继出现了AB复合发泡剂[5]CCW-95型固体发泡剂等[6],系几种复合物组成;青海型发泡剂[7]也在生产上有所应用,属于蛋白质类。基于此,我们采用几种新型的改性外加剂(简称改性剂),将其对基础的蛋白质发泡剂性能的影响进行了研究。
1试验
1.1试验材料和仪器
发泡剂母液:发泡剂是由北京广慧公司提供FH-200型蛋白质发泡剂。十二醇:分析纯,某化学试剂公司产;阿拉伯树胶:天津博迪化工有限公司提供;十二烷基苯磺酸钠:工业级,浙江龙啸化工有限公司产;三乙醇胺:分析纯,某化学试剂公司产。主要仪器:GH-1型蛋白质发泡机。
1.2试验方法
我国目前还没有评价发泡剂性能的有关技术标准及规程。本文采用压缩空气法制备泡沫,即采用一定量的初始发泡剂母液,按一定比例与水稀释成发泡液(发泡剂母液:水=1:25为基础),倒入发泡机后,(用压力、流量控制发泡状态,得到泡沫。)用1000mL量筒量取1000mL泡沫,在实验室环境中存放,并观察泡沫体积的变化。王翠花[9]研究发泡剂发泡性能时候认为,当泡沫体积<200mL时认为是基本消泡,记录消泡时间T和泡沫液体积V。泡沫体积与泡沫完全消泡后泡沫液体积之比称为发泡倍数M,表示发泡能力,消泡时间T表示泡沫稳定性。
2结果与讨论
2.1改性剂对蛋白质型发泡剂起泡性和稳定性的影响
泡沫是气体分散在液体中的粗分散体系,由于体系存在着大量的气-液界面,属于热力学上的不稳定体系,所以泡沫最终还是趋于破坏的。造成泡沫破坏的主要原因是重力排液、表面张力排液和气泡内气体的扩散[10]。(1)重力排液由于液相密度大于气相密度,因此在重力的作用下,存在于气泡间的液膜,就会产生向下的排液现象,使液膜变薄,并导致泡沫破裂。重力排液仅在液膜较厚时为主导因素。(2)表面张力排液由于泡沫由多面体气泡簇集而成。依据Young-Laplace公式[8](p=2g/R),凹液面处的压力小于平液面处(相当于公式中R无穷大)的压力,因此液体从压力大处向压力小处排液,使得压力大处液膜减薄,进而导致液膜破裂。(3)气泡内气体的扩散因为形成泡沫的气泡大小不一,根据Young-Laplace公式,附加压力p与曲率半径成反比,小气泡内压力大于大气泡内的压力,因此小气泡会有通过液膜向大气泡里排气的趋势,使小气泡变小以至于消失,大气泡则变大同时使液膜变薄,最后破裂。从以上3个方面可以看出,泡沫自身的稳定性主要取决于液体析出的快慢和液膜的强度,而增大溶液的粘度和液膜的粘度和弹性模量恰恰可以解决这3方面的问题。本文通过掺加具有稳泡性的表面活性物和胶状物来改善泡沫的稳定性。掺入物质按照作用方式分为两类:第一类是能降低液体表面张力,提高泡沫薄膜的质量,增加薄膜的粘度和弹性模量,减小泡沫的透气性,增强泡沫的稳定性;第二类是增粘性物质,通过提高液相粘度来减缓泡沫的排液速率,从而提高泡沫的稳定性。
2.2十二醇对发泡液的改性
在1000mL的发泡液中添加0~0.8g的十二醇,所得发泡液的发泡倍数和泡沫消泡时间见图1、图2。如图1所示,当十二醇掺量<0.3g时,发泡倍数低于纯发泡剂(16.7),当十二醇掺量在0.3~0.7g范围内时,发泡倍数逐渐上升,当掺量等于0.7g时发泡倍数达到最大(16.9),说明十二醇还能促进泡沫的形成;掺量大于0.7g时,发泡倍数降低;如图2所示掺量在0~0.6g时,消泡时间缓慢提高,当掺量大于0.6g时,消泡时间显著增大。这是因为十二醇分子本身碳氢链周围有“冰山”结构降低溶液的表面张力,促进了胶团的形成,降低了临界胶束浓度,增加了泡沫量,如果继续增加十二醇掺量,溶液的粘度逐渐增大,使溶液的发泡量降低。
2.3三乙醇胺对发泡液的改性
在1000mL的发泡液中添加0~11mL的三乙醇胺,发泡液的发泡能力和泡沫稳定性结果如图3和图4。从图3可以看出,当加入三乙醇胺后,发泡倍数有所提高,提高幅度并不高;当掺量在7mL之间时,发泡倍数最大。如图4所示,泡沫的消泡时间也是延长的。当掺量在5mL时泡沫的消泡时间最长。
2.4阿拉伯胶对发泡液的改性
阿拉伯树胶粉,俗名阿拉伯胶,溶于水,主要用作增稠剂。采用阿拉伯胶是出于其对泡沫膜壁强度增强作用的考虑。试验时阿拉伯胶以粉状物添加到热水(发泡剂混合水的一部分)中溶解,将溶液与发泡液混合倒入发泡机中。试验结果见图5、图6所示。根据图5可以看出,加入阿拉伯胶后会不同程度影响泡沫液的发泡倍数,掺量在0~12g范围内时,泡沫液的发泡倍数几乎不发生变化,当掺量从12g增加到18g时,泡沫液的发泡倍数逐渐下降,当掺量为18g时发泡倍数显著降低,仅为13.7。根据图6可以看出,当掺量在6g时,泡沫的消泡时间显著增加,即泡沫稳定性提高;当掺量大于6g时,泡沫的消泡时间显著降低。这是因为:阿拉伯胶是一种增稠剂,加入后使得母液相应的变稠,这样发出的泡沫薄膜强度了提高,增加了薄膜的粘度和弹性模量,减小了泡沫的透气性,从而增强了泡沫的稳定性;但因为掺量不断增大时,液相的粘度也不断增大,起泡时克服粘滞阻力所要做的功也增大,起泡倍数也就降低。而且掺量增大,液膜中的液体的比重也增加,这时重力作用就容易造成泡沫破裂而析水,从而使稳定性降低。
2.5十二烷基苯磺酸钠对发泡液的改性
烷基苯磺酸盐为一种阴离子型表面活性剂。试验时以粉状的形式先溶于水中,然后与泡沫液混合后倒入发泡机中。试验结果如图7、图8所示。根据图7所示,当十二烷基苯磺酸钠掺量在7~10g范围内时,泡沫液的发泡倍数显著提高,并且当掺量等于10g时,发泡倍数达到最大;掺量在10~19g范围内时,发泡倍数基本保持稳定并且略有下降;同时从图8可以看出当掺量小于16g时,泡沫消泡时间一直在提高,并且在16g时,稳泡时间达到最大3.1h。这是因为掺量增大使得液相粘度增大,导致发泡需要克服的功也增大,起泡较难,而且制出的泡沫壁较厚,重力作用明显,导致稳定性也下降,泡沫不断析水消泡。
2.6十二醇与三乙醇胺混合添加对泡沫液的改性
在1000mL发泡液中,固定十二醇掺量为0.6g,增加三乙醇胺的掺量试验结果如图9、图10所示。根据图9所示,三乙醇胺和十二醇复配气泡能力提升不明显,当三乙醇胺掺量达3mL时,发泡倍数达到最大14.7;从图10可以看出,三乙醇胺与十二醇复配并没有很好的稳泡效果,加入三乙醇胺后,泡沫排液速度比较快,泡沫稳定性较差,所以从总体效果来说,此种复配不理想。
2.7十二醇与阿拉伯胶混合添加对泡沫液的改性
在1000mL发泡液中,固定十二醇掺量为0.6g,增加阿拉伯胶的试验结果如图11、图12所示根据图11可以看出溶液的发泡倍数显著降低,当掺量为18g时,发泡倍数降低至6,此复配体系对泡沫液发泡倍数影响很大;但是从图12可以看出,加入阿拉伯胶后,泡沫的稳定性大幅度提高,当掺量为12g时,泡沫消泡时间达到5.2h,但是阿拉伯胶掺量过大会造成稳定性降低,说明在一定掺量范围内阿拉伯胶对泡沫的稳定性有很好的效果,但是却使发泡倍数降低。
2.8十二醇与十二烷基苯磺酸钠混合添加对泡沫液的改性
在1000mL发泡液中,固定十二醇掺量为0.6g,增加十三烷基苯磺酸钠的掺量,试验结果如图13、图14所示,根据图13所示,十二醇与十二烷基苯磺酸钠复配使得发泡倍数大幅度提高,其中当十二烷基苯磺酸钠掺量在13g时,发泡倍数达到25.6,其后有所下降;十二醇与十二烷基苯磺酸钠复配对泡沫稳定性有很大的提升,当掺量为10g时,消泡时间达到6.5h,所以十二醇与十二烷基苯磺酸钠复配效果最佳。
3结论
(1)十二醇掺量为0.6~0.7g时,发泡倍数和稳定性有了明显改善,对发泡剂起到了有利的改性作用;
(2)三乙醇胺掺量为5~6mL时,泡沫的稳定性有一定的改善作用;
(3)阿拉伯胶的掺入,引起发泡倍数变化不大,但对泡沫稳定性有改善作用;
(4)烷基苯磺酸盐掺量为7~15g,发泡倍数和稳定性有了明显改善,对发泡剂起到了有利的改性作用:
(5)十二醇与三乙醇胺复配对发泡倍数影响不大,但是降低泡沫的稳定性;
(6)十二醇与阿拉伯胶复配使发泡倍数降低,但是使泡沫稳定性大幅度提高,总体效果是有利的;
(7)十二醇与十二烷基苯磺酸钠复配使得发泡倍数与泡沫稳定性大幅度提高,最佳掺量范围为十二醇0.6~0.7g,十二烷基苯磺酸钠7~16g。
参考文献:
[3]屈志中,翟串梅,谢烈英.松香胶泡沫剂配制和使用的几个问题[J].建筑技术,2004,35(10):756-758.
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[6]张巨松,扬合,曾尤.国内外混凝土发泡剂及发泡技术分析.[J].低温建筑技术,2001(6),66-67.
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[9]王翠花,潘志华.蛋白质类发泡剂的合成及其泡沫稳定性[J].南京工业大学学报,2006,28(4):93-95.
关键词:性能;发展前景
Abstract: Since twentieth Century, concrete is a kind of high quality inorganic building materials, has become the world's most widely used, the use of building materials the biggest. Foam concrete is a kind of novel energy-saving material, it has good performance of light insulation, fire earthquake, in the construction of a resource-saving society in China environment is bound to its superior performance in the field of building energy conservation has more broad prospects for development.
Key words: performance; development prospects
中图分类号:[TU984.11+5]文献标识码:A 文章编号:
泡沫混凝土是以石灰、水泥、水、泡沫等基础材料为主,加入一些填料、骨料、和外加剂等材料经过养护而形成的具有一定强度的混凝土工程材料。它通常用机械发泡的方法制作专用泡沫水溶液,再与混凝土基础材料混合搅拌、浇注并养护成型的一种内部多孔材料。
泡沫混凝土自问世以来,大量国内外学者对其做了深入而细致的研究和开发,并在国内外各种工程中有了一定的应用和发展。它以其优质的性能已越来越为建筑节能行业所亲睐。总结国内外学者实验得出如下数据:
表1 泡沫混凝土与普通混凝土的性能比较
一、泡沫混凝的性能特点:
1、低密度超轻
泡沫混凝土相对于普通混凝土密度较小,普通混凝土密度一般在2200~2400kg/m3,而泡沫混凝土的密度为200~1600kg/m3。目前工程上常用的密度等级为200~450kg/m3,近年来,更是出现了密度仅为160kg/m3的超轻泡沫混凝土,并已经在建筑工程中获得了应用。
2、保温隔热性能好
由于泡沫的发泡作用,使泡沫混凝土内部拥有大量细小的封闭孔隙,这些孔隙降低了混凝土的导热系数,使其具有良好的保温隔热效果。目前工程应用中的密度为200~450kg/m3的泡沫混凝土的导热系数在0.08~0.3W/(m.K)之间,热阻约为普通混凝土的10~20倍。
隔音效果好
泡沫混凝土是一种多孔材料,这些孔隙形成了无数的自由面,声波经过这些自由面的反射、折射、叠加,不断地衰减,因此具有良好的隔声作用。实验表明,使用泡沫聚苯板作为保温隔声材料时,其隔声效果较差。当使用50mm厚芯层的泡沫聚苯板时,墙体两侧能听到清晰的说话声,而使用50mm厚芯层的泡沫混凝土墙体时,却基本听不到说话声。
耐火耐久性能好
泡沫混凝土是无机材料,是安全不燃材料,其耐火等级为A级,具有良好的耐火耐久性能。在建筑中,完全满足任何建筑的防火等级要求。而泡沫混凝土与钢筋相结合,包裹在钢筋,能有效的减缓钢筋的锈蚀。当发生火灾时,钢结构不易受到高温而产生变形熔化。
低弹抗震性能优良
泡沫混凝土内部具有无数的封闭孔隙,使其具有较低的弹性模量,是普通混凝土弹性模量的1/60。其内部许多的蜂窝状气孔,能有效提高材料吸收冲击动能的能力,使其成为一种优良的抗冲击吸能材料。Du,Du-Lan等对泡沫混凝土层厚度对复合结构爆破荷载的影响进行了研究,研究显示泡沫混凝土显著提高了复合结构的爆破荷载。
其它性能
泡沫混凝土整体性能好,可在施工现场浇筑,根据相似相容原理,它与普通混凝土能够有效的粘接,增加结构的整体性。在此基础上,泡沫混凝土具有良好的防水性能,相对封闭的气孔,使之吸水率低,有效阻止水汽的侵入。此外,泡沫混凝土生产施工较方便,既能现场浇筑也能在工厂内预制成各种构件,大大提高了施工的工作效率。另外,泡沫混凝土是一种无机材料,相比泡沫聚苯板等有机保温材料而言不会产生有害物质,固其具有良好的环保性能。
二、泡沫混凝土的应用范围
随着我国建筑节能减排政策的实施,一些优质的材料展现出它们强大的竞争力,泡沫混凝土就是其中之一。而国内外研究和开发的深入,也使之应用越来越广泛。
1、泡沫混凝土在国外的发展
在美国、加拿大、意大利、等西方发达国家以及日本、韩国等亚洲国家,对泡沫混凝土的研究及应用已经相当成熟。在建筑墙体材料、补偿地基沉降、修筑港口挡土墙、修建运动场及跑到、修建海上石油平台、高速公路吸声屏障等方面应用相当广泛。
2、泡沫混凝土在国内的发展
目前,在我国泡沫混凝土的应用集中在制作泡沫混凝土砌块,用作管线填充回填材料、建筑吸声材料、建筑吸能材料、建筑防火材料,而在用作建筑保温材料中也展现出更巨大的优势。现阶段,在国内泡沫混凝土的研究及应用还不够成熟,一些工程从国外引进一些先进的技术并且与我国实际研究成果相结合用于本工程的施工,均取得了很好的效果。如杭萧钢构武汉世纪家园小区应用泡沫混凝土进行现浇,取得了不错的效果。
三、泡沫混凝土的发展前景
可持续发展是国家现阶段正大力实施的发展原则,节能减排成为建筑材料行业一个重要的考虑因素,而泡沫混凝土这些优良的性能正适应了行业的发展要求,必然成为行业关注的热点,加之国内外理论研究的深入开展,泡沫混凝土的应用性已越来越成熟。
1、泡沫混凝土作为保温材料的优势
泡沫混凝土的发展除了上诉在国内的应用外,在保温领域必然具有很好的发展前景。建筑保温是业内发展的一个重要的领域,而现阶段业内的保温材料主要集中在以泡沫聚苯板、泡沫聚氨酯板为代表的有机保温材料上。近年来,国内一些火灾事故的发生,将有机保温材料推向了风口浪尖。国内应用的大多数有机保温材料都具有易燃性,而且燃烧后产生大量有害气体,危害人员健康,污染大气环境。两一方面,有机保温材料的耐久隔声性能远不及泡沫混凝土,在这两方面泡沫混凝土具有强大的优势。与加气混凝土、泡沫玻璃、矿棉岩棉、玻化微珠、陶粒等无机保温材料相比,泡沫混凝土也具有密度小、可现浇施工、吸水率低、工艺灵活、品种多、价格低投资小等优点。
泡沫混凝土作为保温材料的发展方向
泡沫混凝土作为无机保温材料,相对于有机保温材料拥有巨大的优势。随着建筑保温材料的发展,泡沫混凝土必将取代有机保温材料,引领新一代的保温材料革命。其主要应用于墙体自保温和外墙外保两方面,在墙体自保温方面,可与钢结构及钢框架结构现浇形成自保温墙体,也可与砖混结构现浇形成夹芯自保温墙体、空心砖及砌体现浇自保温墙体、夹芯自保温墙体板、蒸压泡沫混凝土自保温墙体砌块等。在外墙外保温产品方面,可用于外墙外保温现浇墙体、外墙外保温板(粘贴型、锚固型、干挂型)。
结语:泡沫混凝土的优质性能使其在业内具有强大的竞争力,随着对其研发的深入,泡沫混凝土必将推动建筑节能领域的革命。然而,现阶段国内对泡沫混凝土缺乏一定的工程应用实例和标准的体系支撑,以及缺乏政府的推动和社会的广泛认知,使其在业内广泛应用还必须经历一个短暂的过程。
参考文献:
[1]刘小燕,王新瑞,刘磊,蒋临生泡沫混凝土的研究进展及应用[J].混凝土,2012(6):34-36.
[2]闫振架,泡沫混凝土有望成为保温材料首选[J].CHINA CONCRETE 2010.01 NO.07 22-26.
关键词:混凝土 跑砂 原因分析 防治措施
中图分类号:TV331文献标识码: A
混凝土是由胶凝材料与骨料等按适当比例拌制而成的拌和物,经硬化后得到的人造石材。因混凝土具有较高的强度和耐久性,且可塑性强,取材容易,逐渐成为现代建筑工程中重要的建筑材料之一。在现代工业、农业及民用建筑中得到十分广泛的应用,其中应用最广的是水泥混凝土。在道路工程中混凝土路面以其施工简便、经久耐用等优点,越来越多地被推广应用。但如果施工不当,易造成表面跑砂,轻则影响美观,重则影响板块的强度,缩短使用寿命。下面以水泥混凝土路面为例就水泥混凝土表面跑砂的原因及相应的防治措施,提出本人粗浅的观点,与大家共作探讨。
一、水泥混凝土路面跑砂的原因分析
水泥混凝土路面出现跑砂的想象其原因是多方面的,不仅要提高混凝土原材料的质量,改善施工环境,而且要提高施工质量,注重施工后的养护工作等。具体原因归纳起来有以下几个方面:
(一)原材料选用对水泥混凝土路面跑砂的影响
1.水泥安定性不合格
水泥安定性不合格是造成混凝土路面跑砂的重要原因之一,水泥安定性不合格,进行水化反应时,不能形成胶结晶体,从而大大降低其胶砂强度,水泥、砂、碎石不能形成整体结构,故而表面极易松动,在外力作用下,表层砂浆容易脱落剥离,形成跑砂。
2.砂、碎石含泥量过大,且不宜使用细砂
施工中砂石的含泥量较大(3%)或误将泥土混入砂石料中进仓拌和,浇筑后的混凝土路面强度受其影响,表面耐磨能力降低,易形成跑砂。
另外,砂的细度模数越大,砂越粗,越易造成混凝土泌水,尤其是0.315mm以下及2.5mm以上的颗粒含量对泌水影响较大。细颗粒越少、粗颗粒越多,混凝土越易泌水。规范要求不宜使用细砂,这不仅是因为细砂的强度低、需水量大、干缩性大,也容易造成地面开裂;也因为细砂引起保水性差,不利于地面修光;与水泥的粘结性能差,降低砂浆的强度。所以混凝土路面或地面一旦使用细砂,地面起砂的可能性很大。如某篮球场的混凝土工程,混凝土地面施工中因为砂紧张,使用了细度模数为1.8-2.0的细砂,结果造成了大面积跑砂的质量问题。
3.采用含泥量大的浑水拌和
因使用了泥浆浓度较大的浑水拌制混凝土混合料,同样会降低混凝土的整体强度,使其耐磨能力降低,行车后造成表面跑砂的现象。
(二)施工质量对水泥混凝土路面跑砂的影响
1.水灰比过大
路面混凝土规范规定其水灰比应小于0.5,而且要求混凝土单位用水量为150-170kg/m3。水灰比的大小直接影响水泥浆体的强度。水灰比过大时,混凝土中多余的游离水分的蒸发,在水泥浆面层产生过多毛细孔,降低了密实性,降低了混凝土面层的强度,地面容易跑砂。另外,表面水分过多,混凝土面层抹压修光时间延长,甚至有可能超过水泥的终凝时间,造成施工地面质量无法保证。混凝土中的水除了与水泥发生水化作用外,是为了满足混凝土施工的要求。有部分施工单位为了赶进度或施工方便,将混凝土坍落度尽量放大,最好是自动摊平。甚至擅自加水放大坍落度,结果造成混凝土表面大量泌水。混凝土的水灰比越大,水泥凝结硬化的时间越长,自由水越多,水与水泥分离的时间越长,混凝土越容易泌水;泌水越严重,表层混凝土的水灰比越大。
2.混合料运输距离过长,造成离析
施工中由于拌料台距施工段面较远,熟料在运输过程中容易离析,降低了混合料的质量,严重影响到混凝土的强度,浇筑成型后混凝土表面易形成跑砂。
3.过分振捣,造成混凝土离析
混凝土振捣的目的是使其密实,并便于收浆、抹面。因此不管哪种振捣设备,只要不漏振,以混凝土表面平整、基本不再冒泡、表面出现浮浆即可。但有的施工人员不按规范施工,振动到一个位置不移动,而且振捣充分也不关闭,造成局部过振,造成过分离析或泌水,过分振捣同样会造成熟料离析,大颗粒骨料下沉,砂浆悬浮于面层造成表面强度降低,易跑砂。
4.用纯砂浆找平
混凝土表面整平时由于欠振捣而原浆不足,施工人员不按操作规程,而采用纯浆找平,混凝土表面强度严重不足,成型后极易跑砂。
5.做面收光时洒水
由于收光时间掌握不当,致使收光时混凝土表面已开始硬结,工人为了操作方便,局部洒水润湿,破坏其结构,“强行”收光做面,致使混凝土面层水灰比增大,强度严重降低,这是形成跑砂的重要原因之一。
6.混合料淋雨
混合料摊铺后淋雨造成表面水灰比过大,甚至水泥浆随雨水流失而造成水泥含量降低,严重影响混凝土表面强度,如不及时处理,肯定会造成跑砂。混凝土施工中,如下雨时未覆盖,随意撒水泥粉处理等等,也是经常碰到的问题。一些施工单位在下小雨时, 没有覆盖措施,一旦表面露砂,就撒水泥粉处理,结果工程完工后,用不了多久地面就会起皮跑砂。
7.养护时间不够,过早开放交通
混凝土养护时间不够,在太阳暴晒或干燥空气中造成水分大量蒸发,表面水分的蒸发大于混凝土的泌水速度,将导致表层水分大量挥发,水泥会减缓甚至停止水化,表层水泥得不到充分的水化,面层就无法达到设计强度,建立不起足够的表面强度进而发生跑砂等质量问题。从众多起案例分析来看,因泌水而导致混凝土表面跑砂的情况居多。
混凝土强度形成有一时间过程,如果在强度形成期间,过早开放交通,行车或行人荷载的作用易破坏混凝土表面结构,造成跑砂。
三、水泥混凝土表面跑砂后的处理及修补方法
混凝土路面工程的施工要求其平整、美观、耐磨,而且不跑沙、不起灰。但实际上许多工程施工中常会出现表面跑砂的现象。针对这种情况应及时采取有效的修补方法。
(一)普通混凝土跑砂后修补
在跑砂的混凝土表面用钢丝刷清除所有疏松颗粒,并吹净所有浮尘,然后涂覆以环氧树脂为基础的双组分聚合物,作为结合层,在结合层上立即抹上用聚合物乳液拌制的聚合物砂浆。砂浆层的厚度不应小于(5~7)mm,拌制砂浆应采用石英砂,水泥与砂子的配比为1:3,有时也可用掺有50%浓度聚乙酸乙烯乳液的水泥砂浆进行修补,或先涂敷环氧树脂或水泥浆,然后在用掺有早强剂的混凝土填补。为了确保施工质量,施工环境温度应高于8℃,混凝土表面应绝对干燥。
(二)选用耐磨混凝土从而提高混凝土的质量
混凝土浇筑完毕,采用橡皮管或真空设备除去泌水,重复两次以上后开始耐
磨材料施工。耐磨材料施工前,中期作业阶段施工人员应穿平底胶鞋进入,后期
作业阶段应穿防水纸质鞋进入。
1.第一次撒布耐磨材料及抹平、磨光
耐磨材料撒布的时机随气候、温度、混凝土配合比等因素而变化。撒布过早会使耐磨材料沉入混凝土中而失去效果;撒布太晚混凝土已凝固,会失去粘结力,使耐磨材料无法与其结合而造成剥离。判别耐磨材料撒布时间的方法是
脚踩其上,约下沉5mm时,即可开始第一次撒布施工。第一次撒布量是全部用量的2/3,拌合物应均匀落下,不能用力抛而致分离,撒布后即以木抹子抹平。耐磨材料吸收一定的水分后,再用直径为1m圆盘抹光机碾磨分散并与基层混凝土浆结合在一起。
【关键词】:泡沫混凝土地辐热垫层
中图分类号: TU37 文献标识码: A
1、工程概况
海棠花园1#住宅楼工程位于西安市凤城五路,建筑面积:411712m2,结构类型:剪力墙结构,地下一层、地上三十三层,采用35㎜厚泡沫混凝土地辐热地面,应用面积31700㎡
2、工艺原理
泡沫混凝土是用机械方法将泡沫剂水溶液制备成既有高稳定性,又有极强立体张力和韧伸性的泡沫囊,再将泡沫加入到水泥、水及各种外加剂组成的料浆中,经混合搅拌、浇筑成型的一种多孔材料。泡沫混凝土中含有大量封闭的孔洞,使其具有良好的和易性,便于高层泵送施工。
泡沫混凝土施工工序简单、制造成本低、简单易行、可操作性强、所生产的泡沫混凝土材料质量高,能有效解决现有聚苯乙烯泡沫塑料等地面保温材料使用时所存在的多种缺陷和不足。地辐热垫层宜选用容重RC=300~350kg/m3的泡沫混凝土,其性能应满足:7d抗压强度≥0.3MPa;28d抗压强度≥1.5 MPa;导热系数≤0.08W/Mk的指标要求。
3、施工方法
3.1 施工工艺流程
3.1.1 施工作业条件
1、主体结构工程己办完验收手续,墙四周己弹好+50cm水平标高线。
2、穿过结构楼层的管洞己浇筑细石混凝土,填塞密实。
3.1.2 工艺流程
按设计要求,通过试验确定配合比在发泡机中加入发泡剂、水泥和水混合搅拌形成泡沫混凝土出料至砼高压输送管泵送至地暖垫层的作业面按+50标高线拉线混凝土找平表面按刮平养护7~14天切割分格缝、密封膏嵌缝
3.2 操作要点
3.2.1 基层处理
先将基层上的灰尘扫掉,用钢丝刷和錾子刷净、剔掉灰浆皮和灰渣层,用10%的火碱水溶液刷掉基层上的油污,并用清水及时将碱液冲净。
3.2.2 确定标高、弹标高控制线
参照墙上的+50cm标高线,按照设计要求的绝热层厚度,往下量测出绝热层标高,在四周墙上弹出水平控制线。
3.2.3 洒水湿润
在地面基层上洒水后用条帚扫挣,使基层湿润但无积水。
3.2.4 抹灰饼
根据房间内四周墙上弹的水平控制线,拉线绳用1:2水泥砂浆抹5cm×5cm灰饼,横竖向间距2m左右,灰饼上平即为绝热层标高。
3.2.5 泡沫混凝土制备
1、确定配合比
住宅楼地辐热垫层泡沫混凝土,配制时应根据设计要求的绝热层导热系数、抗压强度确定水泥浆的配比、泡沫稀释液的配比以及泡沫和水泥浆的混合比例,同时,还应具备满足泵送要求的高流态性能。施工常用配合比见表3.2.5。
表3.2.5泡沫混凝土常用配合比
注:根据应用经验地辐热垫层宜选用容重RC=300kg/m3的适用配合比进行施工,坍落度应设定为400mm~450mm。
2、水泥浆制备
水泥:水=1kg:0.55kg~0.56kg,按此配合比将水泥和水放入搅拌机中搅拌成均匀浆体,搅拌好的水泥浆料通过水泥发泡机的高压泵送入高压输送管内。
3、泡沫制备
发泡剂:水=1kg:33kg~38kg,按此配合比:将发泡剂和水在发泡机微量泵中混合成稀释液,然后将发泡剂稀释液输送到发泡筒,与压缩空气进行混合,在压缩空气的作用下,通过发泡筒将发泡剂溶液完全吹制成直径0.5mm~2mm的泡沫囊。
3.2.6 泵送浇筑
1、布管
利用楼层间竖向管道井布设泡沫混凝土泵送管至施工作业面,泡沫混凝土泵送管一般选用φ51~φ64高耐磨喷砂胶管。
2、泵送
利用水泥发泡机中的泵送系统将制成的泡沫混凝土料浆泵送至施工面。泵送过程中,泵管工作压力应始终与泵送高度匹配,使之缓慢而平稳地将发泡水泥输送到作业面,减少泡沫破碎。
3.2.7刮平
由于泡沫混凝土呈高流态,浇筑到作业面时基本成自流平状态。在作业层施工时,应分段流水作业摊铺泡沫混凝土,虚铺厚度为实际厚度的1.1~1.2倍,在灰饼之间将混凝土铺均匀,厚度略高于灰饼,待表面浆体初凝前,用长刮板沿灰饼高度轻微刮平即可。
3.2.9 养护
泡沫混凝土施工前,应尽量将房间窗、洞口用彩条布密闭,避免阳光直接照射垫层表面,或过堂风造成泡沫混凝土表面失水过快。泡沫混凝土垫层强度达到上人条件后,采用喷水法保持混凝土表面湿润,养护时间不得少于3d。冬季施工应采取保温措施,保证室温保持5℃以上。
3.2.10 设置分格缝
当房间尺寸大于4m时,须设置分格缝。由于泡沫混凝土收缩系数小于0.5%,分格缝宽度3mm~5mm即可,分格缝留置的面积不应大于4m×4m,设置分格缝有两种方法:
1、预留分格缝:可采用3mm~5mm宽的PVC条或木条,在泡沫混凝土施工前,用水泥砂浆粘贴在楼地面结构层上。
2、切割分格缝:当泡沫混凝土垫层强度达到上人条件后,用切割机直接切割成缝,注意切割深度宜小于绝热层厚度5mm,避免切伤结构层,之后用橡胶条填缝。
4、材料与设备
4.1 材料要求
4.1.1 水泥
P.C32.5以上普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥等均可使用。水泥的安定性合格,且无结块现象。严禁不同品种、不同强度等级的水泥混用。
4.1.2 发泡剂
泡沫混凝土发泡剂采用物理类型发泡剂,市场上优质发泡剂是以动物(牛、羊)角质蛋白为主要原材料,经一系列水解反应,加温溶解、稀释、过滤、高温缩水而成。产品呈暗褐色粘性液体,杂质含量低,刺激性气味较轻,品质均匀,质量一致性好,具有良好的起泡性和优异的泡沫稳定性,泵送破泡率低,用其制作的发泡水泥其气泡呈相互独立的封闭状态,抗渗透性良好。发泡剂参数如表4.1.2所示:
表4.1.2发泡剂技术参数
4.1.3 水
施工用水必须符合《混凝土用水标准》(JGJ 63)规定,严禁PH值显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。
4.2 主要机具设备
4.2.1 主要机具设备表见表4.2.1
表4.2.1主要机具设备表
5、质量控制
5.1 质量标准
5.1.1 主控项目
1、泡沫混凝土垫层使用的水泥、发泡剂原料,必须符合设计要求及施工验收规范的规定。
2、泡沫混凝土垫层的密度、抗压强度、导热系数、容重、厚度等应符合设计要求。
3、泡沫混凝土垫层与基层必须粘结牢固,不得有空鼓和表面松散、裂缝等缺陷。
5.1.2 一般项目
1、进场材料合格证应齐全,并经复试检验合格后方可使用。
2、施工的环境温度应不低于5℃;冬期施工时,现场应采取升温保温措施。
3、泡沫混凝土浆料应充分搅拌均匀,严格按配合比控制水灰比,确保料浆的稳定性。
4、搅拌泡沫混凝土泡沫与水泥浆料时,应将搅拌时间控制在60s~90s内。
5、浇筑时采用低压慢速泵送,使混凝土缓慢从泵管流出,避免气泡过多破碎。
5.1.3 允许偏差项目见表5.1.3
表5.1.3 泡沫混凝土外观质量检验标准
【关键词】泡沫混凝土;屋面保温隔热;应用
中图分类号: TU111.4+1 文献标识码: A 文章编号:
引言
泡沫混凝土是以水泥、细砂为基料,加入发泡剂、膨胀剂、助剂、甚至防水剂,经过专用搅拌机搅拌而成,具有无数微小独立、分布均匀、封闭的气孔结构。因其具有良好的物理性能:质轻、保温隔热性能好、隔音耐火性能好、可泵性好、防水能力强、冲击能量吸收性能好且价格低廉,广泛应用于泡沫混凝土砌块、泡沫混凝土轻质墙板、屋面保温找坡、地面保温垫层、墙体浇注等工程中。近年来泡沫混凝土逐渐成为建筑屋面保温、找坡的首选材料之一,相对于聚乙烯(苯板)、水泥珍珠岩等隔热材料,具有无法比拟的保温性能,且操作简便、机械化程度高、节时、省工等优点。
1泡沫混凝土的特性
1.1 泡沫混凝土隔热保温、节省能源
泡沫混凝土的导热系数通常为 0.12~0.30W/K,但也能根据各类建筑保温节能导热系数的设计要求灵活调整配比(容重)来满足。由于泡沫混凝土导热系数相对比较低,有效地阻断了顶层室内外能量的交换,维持室内温度的稳定性,改善生活居住环境或工作环境。
1.2 低弹减震、轻质高强
泡沫混凝土的孔形结构基本上为分散独立的多孔结构。泡沫混凝土孔形结构吸水多而速度慢,表面浇水不易浇透。泡沫混凝土的多孔性使其具有较低的弹性模量,从而使其充分吸收和分散了外来冲击荷载,因而特别适用于刚性结构和物体衬垫工程。它的干燥容重为500~1000kg/m3,而常见常用的煤渣混凝土的密度为 1400~1500kg/m3,使用泡沫混凝土能够直接减少了屋面结构永久荷载。
1.3复合结构、多重功能
泡沫混凝土在传统防水结构的应用基础上,将防水与保温两个功能有机结合起来,使整体既能保温隔热,又具有防水抗渗(吸水率<28%;含水率<10%)功能。上层泡沫混凝土有效地隔离了阳光与下层防水材料的直接接触,同时降低了防水层的使用温度,从而使防水层降低老化速度,延长了防水工程的使用寿命。
1.4 施工简便、简化了施工工序
泡沫混凝土均在现场配制,即刻施工。可以根据各单体不同的保温设计(导热系数)和强度要求灵活调制,其抗压强度一般为1.5~5.MPa,但也可调制到5MPa 以上。在施工过程中,由于泡沫混凝土具有极强的流动性,可以在屋面结构上直接浇筑,无需找平,更可以省去保温工序。
2 施工工艺流程
施工准备――初步搅拌――配制发泡溶液――二次搅拌――输送――浇注――养护成型。
2.1 施工准备
(1)施工图纸和有关文件应齐全。
(2)有完善的施工方案.并完成技术交底工作。
(3)施工现场有供水、供电和储备材料的临时设施。
(4)屋面板施工完毕,并将屋面清扫干净,弹好坡度线,按照坡度线支好模板。
(5)进场水泥、发泡剂进行检查验收,包括产品的技术文件(说明书和合格证等)、标志和外观检查.必要时应抽样进行相关检测。
(6)施工前对设备的机械状态和安全性进行检查,确认正常后方可开机。
2.2 初步搅拌
初步搅拌按照水:水泥:粉煤灰=1:2.2:1.87加入搅拌机里进行充分搅拌,不应低于2分钟。搅拌均匀后,做好输送准备。
2.3 配制发泡溶液
将发泡剂按照配合比发泡剂:水=l:100(重量比)进行称量配制,发泡剂量小时,产生泡沫量少,泡沫混凝土强度高,发泡剂量大时,产生泡沫多,泡沫混凝土强度低,易产生质量隐患,因此必须严格控制好配合比。
2.4 二次搅拌
首先将初步搅拌好的混合物.输送至带有高压输送泵的特制搅拌机内,然后将配制好的发泡水溶液经空压机形成泡沫加入特制搅拌机内,随即进行充分搅拌。
2.5 输送
混合液经搅拌均匀后,专用搅拌机的高压泵送机构可直接将混合液输送至所施工的屋面。
2.6 浇筑
操作工人手持泵管,按照弹好的坡度线及支好的模板进行浇注,一次浇筑低于控制线高度,待泡沫混凝土达到一定强度时,进行二次浇注,并随即用尺杆刮平。
2.7 养护成型
浇注完成后要进行7天以上自然养护,终凝前不得上人,以防踩踏破坏。
3泡沫混凝土施工操作要点及质量控制措施
3.1 施工操作要点
(1)结构施工时首先要保证结构混凝土的自防水。结构基层表面平整无建筑垃圾,防水层表面干燥,不可有积水。
(2)泡沫混凝土组成的原材料为水泥+水+发泡剂,其性能基本与水泥性能相同,在水泥与水拌和成浆后 2 小时内必须浇筑完成,超过2小时的泡沫混凝土严禁使用。
(3)泡沫混凝土是随和即用的新型保温节能材料,根据其施工工艺流程,关键在于后台设备的操作控制和泵送输送软管。施工时将水泥倒入干料斗内,利用转送带均匀送入成浆斗,成浆斗内的水和水泥均匀同时加入,充分搅拌成纯水泥浆后,通过输送管道输入发泡机箱内。纯浆和发泡剂通过电脑控制板的操作进行发泡剂用量的控制在发泡容器内充分拌和。最后利用高压泵送至屋面进行浇筑。
(4)根据工程泡沫混凝土的实际设计厚度要求(设计平均厚度150MM左右,屋面成高低跨),需分二次浇筑。第一层浇筑时用竹扫把扫平泡沫混凝土;第二层浇筑泡沫混凝土时要及时将面层用2M铝合金刮尺刮平。待第一层混凝土凝固后才能再浇筑第二层。
(5)泡沫混凝土成形后待表面发白时即需进行浇水养护,开始养护时必须保持表面处于湿润状态,养护时间根据气温情况不得少于7天。泡沫混凝土成形后在24小时内不得上人、不得堆放重物,更不得雨淋水泡。
(6)待泡沫混凝土强度达到设计强度要求的 75% 以后,进行下道工序的连续施工。
(7)泡沫混凝土在施工过程中每天需留置2组试压试件,试件留置方法同砂浆试件。
3.2 质量控制措施
(1)泡沫混凝土施工前必须对进场水泥进行安定性和强度检测,检测合格后才能使用。
(2)泡沫混凝土屋面保温隔热工程质量验收按照国家现行标准《建筑工程施工质量验收统一标准》(GB50300-2001)和《建筑节能工程施工质量验收规范》(GB50411-2007)的规定进行施工质量验收。
(3)泡沫混凝土的技术指标应符合下表的要求:
(4)泡沫混凝土施工前,必须对进场设备的检查和试运行,保证系统设备正常运行的前提下才能确保泡沫混凝土的质量。施工过程中必须经常检查和维护设备。
(5)严格控制泡沫混凝土的配合比、每立米水泥用量、发泡剂用量,不得降低用量。
结束语
近年来,我国越来越重视建筑节能工作,国内外都非常重视对泡沫混凝土的理论和实践的探索与研究,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,泡沫混凝土的开发与应用,不仅加快了工程进度,提高了工程质量,增加了建筑物的抗震性,而且使工程总成本降低,达到了节能降耗的效果,促进了超高层建筑物的发展。
参考文献
1. 陈志锋.现浇泡沫混凝土隔热层屋面渗漏的处理[J].建筑技术,2002,33(7)