纖維泡沫混凝土施工技術(shù)要點(diǎn)分析*

王靜文，王偉

（鄂爾多斯應(yīng)用技術(shù)學(xué)院 內(nèi)蒙古 鄂爾多斯 017000）

0 引言

隨著科技的進(jìn)步，工業(yè)與民用建筑逐漸向高層和超高層發(fā)展，隨之而來的減輕建筑材料自重便成為新時代下對建筑材料的新要求。泡沫混凝土便是一種輕質(zhì)保溫、消能耐火、環(huán)境友好且易于施工的新型建筑材料，自20 世紀(jì)70 年代起被廣泛應(yīng)用于屋面及墻面的保溫工程。但普通泡沫混凝土的缺陷也是顯而易見的：1、強(qiáng)度低、2、延性差。這些問題限制了它在建筑領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用：密度在100～1 600kg/m3之間的泡沫混凝土抗壓強(qiáng)度一般在30MPa 以下；同時，普通泡沫混凝土內(nèi)部的孔隙結(jié)構(gòu)雖然能夠?qū)_擊荷載起到一定的緩沖作用，但是因?yàn)槠浔旧淼拇嘈院陀煽紫对斐傻膽?yīng)力集中，使得在沖擊荷載下泡沫混凝土構(gòu)件極易開裂甚至破碎。

大量研究表明，在泡沫混凝土中摻入纖維材料能夠提高泡沫混凝土的力學(xué)性能。為了保持普通泡沫混凝土優(yōu)良特性的同時克服其固有缺陷，從纖維泡沫混凝土原料的構(gòu)成與選用入手，依次從配比設(shè)計、設(shè)備及工藝等方面總結(jié)了纖維泡沫混凝土施工技術(shù)要點(diǎn)以供同行參考。

1 原料

纖維泡沫混凝土主要原料主要包括膠凝材料、外加劑、泡沫劑、摻合料及纖維。值得注意的是因骨料易在濕泡沫混料中沉淀并加重泡沫滅失，故一般僅在設(shè)計干密度較大（如大于1 200kg/m3）時才考慮加入少量細(xì)骨料以減少成品干縮。

1.1 膠凝材料

水泥是纖維泡沫混凝土的主要膠凝材料。P·Ⅰ、P·Ⅱ型硅酸鹽水泥因較大的細(xì)度、較高的熟料比例與較快的凝結(jié)速度與含有較少的混合材而成為纖維泡沫混凝土生產(chǎn)的首選。此外，穩(wěn)定性較佳、低堿與低熱的的普通硅酸鹽水泥亦可選擇。在膠凝材料部分，除需對膠凝材料本身的技術(shù)指標(biāo)了然于胸、合理選用水泥品種外，更應(yīng)以目標(biāo)性能為導(dǎo)向，充分考慮不同工程要求和環(huán)境特點(diǎn)，積極結(jié)合各種外加劑技術(shù)，以獲得強(qiáng)度更高、水化更徹底、發(fā)泡更穩(wěn)定、綜合性能更好的纖維泡沫混凝土。

1.2 發(fā)泡劑

發(fā)泡劑是水泥基料發(fā)泡的核心原料，是膠凝材料硬化體中形成氣孔的主要物質(zhì)基礎(chǔ)，是泡沫混凝土生產(chǎn)中僅次于膠凝材料的第二位原材料。發(fā)泡劑分為化學(xué)發(fā)泡劑與物理泡沫劑2 種?；瘜W(xué)發(fā)泡劑（如雙氧水）是在基料漿體中生成氣體進(jìn)而形成大量微小獨(dú)立的氣孔；物理泡沫劑則是向基料導(dǎo)入氣泡，按其演變歷程可以大致分為松香樹脂類，合成表面活性劑類（如十二烷基苯磺酸鈉等），蛋白類與復(fù)合類泡沫劑。蛋白類泡沫劑因產(chǎn)生的泡沫氣泡直徑更小更均一，泡沫結(jié)構(gòu)更穩(wěn)定而成為纖維泡沫混凝土生產(chǎn)的首選。但因蛋白類泡沫劑成本較高，目前，國內(nèi)市場占有率最高的仍是合成表面活性劑類泡沫劑。復(fù)合類泡沫劑是通過將不同類型泡沫劑復(fù)配實(shí)現(xiàn)兼顧發(fā)泡倍數(shù)與穩(wěn)泡能力的泡沫劑，以后，復(fù)合泡沫劑無疑將成為主導(dǎo)，單一成分的會逐漸被淘汰。

1.3 摻合料

常見于纖維泡沫混凝土的摻合料有粉煤灰、硅灰與高爐礦渣。

以粉煤灰代替部分水泥可以在節(jié)約造價、顯著改善混合料和易性、緩解成品開裂、減小干縮的同時實(shí)現(xiàn)纖維泡沫混凝土后期強(qiáng)度的增加。粉煤灰摻量一般不超過水泥摻量的70%，超過此摻量后對水泥基料的增強(qiáng)效應(yīng)即不再明顯；硅灰配合高效減水劑可以在不影響和易性的前提下大幅提升纖維泡沫混凝土強(qiáng)度，提升幅度可達(dá)10%～20%，與此同時，多項其他性能，如發(fā)泡倍數(shù)、漿體穩(wěn)定性、干表觀密度、抗壓強(qiáng)度、體積吸水率和導(dǎo)熱系數(shù)等也都有不同程度的改善。這是源于極細(xì)的硅灰顆粒在進(jìn)入水泥顆粒間隙后可以起到潤滑和填充作用，一方面提高了漿體黏聚性，增強(qiáng)了泡沫穩(wěn)定性，另一方面減少了泌水，加大了膠凝材料硬化體與氣孔壁的密實(shí)度，從而提升基體強(qiáng)度。而硅灰過多時反而易導(dǎo)致強(qiáng)度退化，故其摻量不宜過高；高爐礦渣的加入可以顯著改善纖維泡沫混凝土遠(yuǎn)期強(qiáng)度，同時降低水化熱。因礦渣的水化活性隨細(xì)度的增加而增大，故為滿足泡沫混凝土凝結(jié)速度要求，推薦選用礦渣微粉，而非普通粒化礦渣。值得注意的是，礦渣的加入易導(dǎo)致纖維泡沫混凝土干縮加重，此現(xiàn)象可以通過應(yīng)用外加劑技術(shù)改善。

2 配比設(shè)計

纖維泡沫混凝土配合比設(shè)計參照常規(guī)泡沫混凝土采用絕對體積法按設(shè)計所需表觀密度設(shè)計。該方法的基本思路是將1m3纖維泡沫混凝土的體積看作是由水、水泥、骨料、摻合料、泡沫五大類組成，質(zhì)量則是由水泥、骨料與摻合料組成。選定目標(biāo)表觀密度ρ、水泥用量mc、摻合料用量mm、與水膠比w 后即可根據(jù)式（1）、（2）求出單位體積的用水量mw以及骨料用量ma，式中Sa為經(jīng)現(xiàn)場試驗(yàn)確定的質(zhì)量系數(shù)。最后依據(jù)公式（3）得出單位體積纖維泡沫混凝土所需泡沫用量V，式中K 為經(jīng)現(xiàn)場試配確定的富余系數(shù)，ρc、ρm、ρa(bǔ)、ρw分別為水泥、摻合料、骨料以及水的重度[4]。此處纖維摻入的影響主要通過K 與Sa 考慮。

3 設(shè)備及工藝

纖維泡沫混凝土制備推薦選用物理發(fā)泡混泡法來制備纖維泡沫混凝土，主要步驟為：將泥、水、外加劑按配合比混合制備水泥基凝膠材料；將發(fā)泡劑按最佳稀釋比例用水稀釋，倒入與空氣壓縮機(jī)連通的塑料容器內(nèi)，開啟空氣壓縮機(jī)，利用壓縮空氣與發(fā)泡劑混合溶液共同作用制取泡沫；將凝膠材料與泡沫按要求混合，小心翻拌，得到泡沫漿體；在泡沫漿體在漿體中加入纖維，并均勻攪拌。澆筑成型、養(yǎng)護(hù)、脫模。

4 結(jié)語

開發(fā)新型節(jié)能建筑材料已經(jīng)成為當(dāng)今社會的重要課題，纖維泡沫混凝土兼顧輕質(zhì)、強(qiáng)度、環(huán)保三大優(yōu)點(diǎn)，將在建筑材料領(lǐng)域迎來廣闊的應(yīng)用空間。