泡沫混凝土在地面輕質(zhì)墊層中的應(yīng)用*

顏慶智，耿錦川，劉曉輝

(中國石油大學(xué)(華東) 儲(chǔ)運(yùn)與建筑工程學(xué)院，山東 青島 266580)

泡沫混凝土在地面輕質(zhì)墊層中的應(yīng)用*

顏慶智，耿錦川，劉曉輝

(中國石油大學(xué)(華東) 儲(chǔ)運(yùn)與建筑工程學(xué)院，山東 青島 266580)

摘要：泡沫混凝土是一種具有輕質(zhì)、保溫、耐火和隔音等特性的新型建筑材料。因其流動(dòng)性較強(qiáng)，易于施工，短期強(qiáng)度高，在工程上常用于屋面找坡和地面回填。加氣混凝土砌塊是一種優(yōu)良的新型建筑材料，同泡沫混凝土有著相似的特性，工程中所使用的加氣混凝土砌塊常作為填充墻，抗壓強(qiáng)度均>2.5 MPa。在具體工程中，充分利用砌體工程中產(chǎn)生的廢舊加氣混凝土砌塊作為底部墊層，上部澆筑泡沫混凝土，兩者共同作為地面的輕質(zhì)墊層；并根據(jù)相關(guān)規(guī)范分別留置了泡沫混凝土試塊、混合墊層試塊。通過檢測發(fā)現(xiàn)，混合墊層試塊的強(qiáng)度比泡沫混凝土試塊的強(qiáng)度高約5%。該方法具有可行性、經(jīng)濟(jì)性和實(shí)用性，完全滿足設(shè)計(jì)要求。

關(guān)鍵詞：泡沫混凝土；輕質(zhì)墊層；加氣混凝土砌塊；抗壓強(qiáng)度

隨著建筑材料的不斷改革和節(jié)能政策的推行，泡沫混凝土以其質(zhì)量輕、節(jié)能環(huán)保、保溫隔熱性能好、流動(dòng)性較強(qiáng)、隔音效果好、短期強(qiáng)度高和施工簡便等諸多優(yōu)點(diǎn)被廣泛采用[1-2]。近年來，建筑業(yè)迅速發(fā)展，由建筑業(yè)產(chǎn)生的建筑垃圾也空前增加，巨量的建筑垃圾處理費(fèi)用相當(dāng)驚人，且由此引發(fā)的環(huán)境問題和社會(huì)公害也很多[3]。建筑工程中，尤其以混凝土和磚砌體等廢料居多，處置起來十分困難。

泡沫混凝土是指用物理方法將發(fā)泡劑加入到由水泥、集料、摻合料、外加劑和水等制成的漿料中，再經(jīng)混合攪拌、輸送、澆注成型和養(yǎng)護(hù)而形成的輕質(zhì)多孔材料[4]。隨著研究的不斷擴(kuò)展和深入，泡沫混凝土也從傳統(tǒng)的建材制品行業(yè)逐步轉(zhuǎn)向建(構(gòu))筑工程，如密度等級為160 kg/m3的泡沫混凝土用于建筑物的補(bǔ)償?shù)鼗芏鹊燃墳?00～500 kg/m3的泡沫混凝土用作建筑物現(xiàn)澆節(jié)能屋面復(fù)合層，密度等級為500 kg/m3的泡沫混凝土用作建筑物的輕質(zhì)墊層，密度等級為1 200 kg/m3的泡沫混凝土用作建筑物的非承載結(jié)構(gòu)[5]?，F(xiàn)澆泡沫混凝土已經(jīng)在屋面保溫隔熱、建筑地面墊層、大型隧道、高等級公路和地鐵回填工程等領(lǐng)域體現(xiàn)出了獨(dú)特的優(yōu)勢和巨大的市場需求。

山東省中醫(yī)院國家中醫(yī)臨床研究基地綜合樓工程為綜合性三級甲等醫(yī)院，位于濟(jì)南市經(jīng)十路北側(cè)，山師東路東側(cè)，地上14層，地下1層，框架剪力墻結(jié)構(gòu)，總建筑面積為50 056.44 m2，建筑高度為75.3 m。該工程首層地面回填部分采用密度等級為500 kg/m3的泡沫混凝土施工，回填工程量約為2 000 m3；屋面找坡層約為500 m3，采用密度等級為300 kg/m3的泡沫混凝土施工；標(biāo)準(zhǔn)層砌體工程采用強(qiáng)度等級為A3.5的600 mm×240 mm×200 mm的加氣混凝土砌塊作為主要材料。由于砌體工程存在大量接茬位置，所以產(chǎn)生了尺寸為200 mm×240 mm×200 mm～300 mm×240 mm×200 mm的廢舊加砌塊。首層回填厚度為550 mm，并鋪設(shè)有大量直徑約為200 mm的排水管道、供熱管道。為了充分利用資源，節(jié)約施工工作面，建設(shè)方、設(shè)計(jì)方和監(jiān)理決定采用在回填部位底部鋪設(shè)加氣混凝土砌塊，上部澆筑泡沫混凝土的方法進(jìn)行施工。首層地面輕質(zhì)墊層示意圖如圖1所示。

圖1　首層地面輕質(zhì)墊層示意圖

1泡沫混凝土和蒸壓加氣混凝土砌塊混合墊層生產(chǎn)流程

1.1原材料

1)水泥：山東山水水泥集團(tuán)有限公司生產(chǎn)的42.5普通硅酸鹽水泥，產(chǎn)品達(dá)到國家相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)。

2)發(fā)泡劑：動(dòng)物蛋白發(fā)泡劑，外觀質(zhì)量呈棕色或淺黃色透明液體，允許有少量沉淀，無肉眼可見外來雜物[6]。其物理指標(biāo)見表1。

表1　發(fā)泡劑各項(xiàng)物理指標(biāo)

3)速凝劑：快速硬化脫模的PCS-2型普通硅酸鹽水泥專用速凝劑。使用速凝劑的目的：a.提高泡沫混凝土的早期強(qiáng)度，盡快可以上人行走，方便下一道施工工序；b.防止現(xiàn)澆泡沫混凝土在凝固前發(fā)生沉降和泌水。

4)蒸壓加氣混凝土砌塊：山東山水水泥集團(tuán)有限公司生產(chǎn)的強(qiáng)度級別為A3.5的蒸壓加氣混凝土砌塊。

1.2試樣制備

本工程采用專業(yè)泡沫混凝土設(shè)備(見圖2)，其各項(xiàng)參數(shù)見表2。

圖2　泡沫混凝土設(shè)備

漿桶容量/m3攪拌速度/r·min-1產(chǎn)量/m3·h-1質(zhì)量/kg發(fā)泡機(jī)外型尺寸/mm攪拌機(jī)外型尺寸/mm給料機(jī)外型尺寸/mm0.839259002100×700×11001800×700×8003000×500×450

1.3制作工藝

泡沫混凝土的制作工藝流程如圖3所示。

圖3　泡沫混凝土的制作工藝流程

1.4施工配合比

水泥是泡沫混凝土的主要材料，也是影響其強(qiáng)度的主要因素。采取的配合體系不同，對泡沫混凝土的強(qiáng)度影響規(guī)律也不一致[7]。在材料組成和制備工藝確定的前提下，經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，泡沫混凝土的抗壓強(qiáng)度和泡沫混凝土的密度均與水泥的用量呈一一對應(yīng)關(guān)系，因此，在工程實(shí)施時(shí)，采用直接控制單位體積混合料中水泥用量的方法來保證泡沫混凝土的抗壓強(qiáng)度。實(shí)踐證明,該技術(shù)路線是可行的、科學(xué)的[8-9]。本工程泡沫混凝土材料施工參考配合比見表3。

表3　泡沫混凝土施工參考配合比

1.5技術(shù)關(guān)鍵

技術(shù)關(guān)鍵如下：1)在澆筑泡沫混凝土前，基層應(yīng)清掃干凈(見圖4a)，洞口已封閉；2)砌體工程中填充墻部位以采用600 mm×240 mm×200 mm的加氣塊(強(qiáng)度等級為A3.5)為主，挑選200 mm×240 mm×200 mm～300 mm×240 mm×200 mm的加砌塊將其滿堂鋪設(shè)在基層上，砌塊與砌塊之間預(yù)留一定縫隙，以保證泡沫混凝土能流入，澆筑邊界部位做好圍擋(見圖4b)，防止泡沫混凝土漏漿，并在澆筑前一天對加砌塊澆水濕潤，防止加砌塊吸收泡沫混凝土中的水分引起開裂、起鼓；3)剛澆注的泡沫混凝土禁止用腳踩，更不允許將石塊、木塊及其他任何物品壓在上面；4)待凝固后，蓋上塑料布，防止表面過度失水，養(yǎng)護(hù)期間不許上人和加壓重物。

圖4　基層清理及澆筑現(xiàn)場

2泡沫混凝土與砌塊混合墊層的抗壓強(qiáng)度測試

本工程中，泡沫混凝土用于地面輕質(zhì)墊層，其主要是承重，而大多數(shù)承重產(chǎn)品主要強(qiáng)調(diào)抗壓強(qiáng)度，對抗折及抗沖擊強(qiáng)度則不予重點(diǎn)考慮。在養(yǎng)護(hù)齡期滿28 d后，采用機(jī)鋸割取試件，進(jìn)行立方體抗壓強(qiáng)度測試[10]。試件割取位置示意圖如圖5所示。首先，在泡沫混凝土與加氣混凝土砌塊的接觸層面位置，分別深入泡沫混凝土50 mm，深入加氣混凝土砌塊50 mm(兩者之和作為試件的高)，長和寬均為100 mm，即試件尺寸為100 mm×100 mm×100 mm，記作混合墊層試件；然后，在非接觸層面位置割取3組6塊相同尺寸的試件，記作泡沫混凝土試件?；旌蠅|層試件測試結(jié)果見表4。泡沫混凝土試件測試結(jié)果見表5。

圖5　試件割取位置示意圖

組別規(guī)格/mm齡期/d抗壓強(qiáng)度/MPa平均值/MPa1組100×100×10031.695100×100×10031.7341.7152組100×100×100281.759100×100×100281.7661.7633組100×100×100281.745100×100×100281.7531.750

表5　泡沫混凝土試件測試結(jié)果

表4和表5的測試結(jié)果表明，采用“水泥—發(fā)泡劑—水—速凝劑”工藝技術(shù)生產(chǎn)的泡沫混凝土和蒸壓加氣混凝土砌塊共同作為墊層，其接觸面處抗壓強(qiáng)度在3 d時(shí)就已經(jīng)趨于穩(wěn)定，28 d齡期的抗壓強(qiáng)度為1.75～1.76 MPa。純泡沫混凝土試塊3 d的抗壓強(qiáng)度也基本趨于穩(wěn)定，28 d齡期的抗壓強(qiáng)度為1.67～1.68 MPa，均在設(shè)計(jì)要求范圍之內(nèi)。而所使用的蒸壓加氣混凝土砌塊的抗壓強(qiáng)度約為3.5 MPa。從測試結(jié)果可知，使用混合墊層可提高強(qiáng)度約5%，完全滿足強(qiáng)度要求。

3結(jié)語

綜上所述，可以得出如下結(jié)論。

1)經(jīng)過試驗(yàn)驗(yàn)證后，采用“泡沫混凝土+蒸壓加氣混凝土砌塊”做輕質(zhì)墊層的施工方法，首層澆筑泡沫混凝土共1 200 m3，比預(yù)期節(jié)省了900 m3，節(jié)省施工費(fèi)用30多萬元，受到了業(yè)主的一致好評。

2)現(xiàn)階段我國泡沫混凝土的設(shè)計(jì)與施工尚缺乏標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)規(guī)范，只能靠經(jīng)驗(yàn)或通過大量試驗(yàn)來實(shí)施泡沫混凝土應(yīng)用，所以本工程對廢棄加砌塊的使用進(jìn)行了大膽的嘗試，這不僅節(jié)約了資源、能源，也更有利于環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展，為今后的建筑垃圾回收再利用提供了一定借鑒作用，并在一定的技術(shù)和試驗(yàn)支持下，更好地拓展了泡沫混凝土的應(yīng)用領(lǐng)域。

Application of Foamed Concrete in the Light of the Ground Cushion

YAN Qingzhi, GENG Jinchuan, LIU Xiaohui

(College of Pipeline and Civil Engineering, China University of Petroleum, Qingdao 266580, China)

Abstract：Foamed concrete is a new kind of building materials which has properties such as light weight, heat preservation, fireproof and sound insulation. Due to its strong liquidity, easy construction and high short-term strength, foamed concrete is commonly used in roof leveling and ground backfilling on the engineering. Aerated concrete block is a new building material and has the similar characteristics with foamed concrete. It’s commonly used as a filler wall in engineering and its compressive strength is larger than 2.5 MPa. Innovative use of foamed concrete and concrete block cushion is illustrated according to specific engineering. It makes full use of waste aerated concrete block which produced in masonry engineering, and foamed concrete is in the above, they both make up ground light cushion. Foamed concrete block and mixed cushion block are left behind according to relevant code. Through the test of their compressive strength, it is illustrated that the strength of the mixed cushion block is about 5% higher than that of foamed concrete, thus verifying the feasibility, economy and practicability of the method. So this method fully meets the design requirement.

Key words:foamed concrete, light cushion, aerated concrete block, compressive strength

中圖分類號(hào)：TU 745.5

文獻(xiàn)標(biāo)志碼:B