泡沫混凝土的研究及常见问题分析与对策

文章编号:1009 6825(2008)32 0166 02

泡沫混凝土的研究及常见问题分析与对策

收稿日期:2008 06 27

作者简介:郑 健(1976 ),男,工程师,浙江省宁波住宅建设集团股份有限公司,浙江宁波 315010

郑 健

摘 要:介绍了泡沫混凝土的性能优点、发泡剂的研究与应用、生产工艺,提出了我国目前泡沫混凝土生产和使用过程中

存在的问题,分析了问题的产生原因和施工操作上的影响因素,指出制备优质泡沫混凝土的可能途径。关键词:泡沫混凝土,强度,收缩,影响因素,对策中图分类号:T U 528.2

文献标识码:A

0 引言

近年来,随着我国墙体材料的改革与建筑节能政策的推行,

节能型材料的开发和应用受到越来越多的关注,泡沫混凝土正是体现了发展节能、利废、保温、轻质、隔热等性能的一种材料。我国对泡沫混凝土也进行了深入的研究和开发,其种类和应用领域也在不断扩大。

由于泡沫混凝土在性能上的优点,其应用广泛,国际上有许多既拥有完善的配套设备,又拥有完整数据和经验的专门承揽泡沫混凝土施工工程的大公司。相比之下,国内的公司还并不成熟,严重影响了泡沫混凝土的质量及应用。

1 泡沫混凝土的研究现状1.1 泡沫混凝土的特性

泡沫混凝土是一种轻质、保温、隔热耐火、隔音和抗冻的混凝土材料,料浆可以自流平、自密实,施工和易性好,便于泵送及整平,与所有其他建材几乎都有较好的相容性,且强度可调整[3]。

1.2 发泡剂的研究与应用

泡沫剂质量的好坏直接关系到泡沫混凝土的质量。发泡剂生成泡沫的质量以坚韧性、发泡倍数、泌水量等指标来衡量。泡沫的坚韧性就是泡沫在空气中在规定时间内不破坏的特质,常以泡沫柱在单位时间内的沉陷距离来确定;发泡倍数是泡沫体积大于发泡剂溶液体积的倍数;泌水量是指泡沫破坏后所产生发泡剂溶液的体积[5]。

泡沫剂多为阴离子表面活性剂。泡沫剂总体上说不够理想,如质量偏低、功能偏少,尽管有些发泡倍数够大,但稳定性差、制品强度不高。泡沫本身不稳定,会很快发生衰变。泡沫破坏主要是因为液膜中的液体受重力作用或膜中各点的压力不同,不断排液使得膜壁变薄而破裂。稳泡剂的作用是增大液膜粘度,阻碍液体的流动。

1.3 胶凝材料

泡沫混凝土是一种大水灰比的流态混凝土,普通硅酸盐水泥、硫铝酸盐水泥、铁铝酸盐水泥、火山灰质复合胶凝材料等均可作为泡沫混凝土的胶凝材料,但是采用普通硅酸盐水泥时,干缩较大,而因其他两种水泥具有早强、微膨胀、低干缩等特点,用于泡沫混凝土能使其迅速凝结,降低泡沫破裂机会,提高泡沫混凝土性能。火山灰质胶凝材料也具有高水化、低干缩等特性,适合用于配置泡沫混凝土。

1.4 外加剂

泡沫混凝土具有干缩大、吸湿性强等缺点,为弥补这些缺点应对其添加复合外加剂。复合外加剂应与胶凝材料相匹配,具有

早强、减水、促凝等功能。

1.5 生产工艺

泡沫混凝土生产流程基本上是先将水泥、掺合料、集料、复合外加剂和水分别计量、搅拌混合,加入制得的泡沫溶液内继续搅拌均匀,再注模、低幅振动密实、预养护、脱模、养护得到成品。当采用普通硅酸盐水泥时,搅拌时间的长短对泡沫混凝土的影响很大。试验表明,随着水化时间的延长,泡沫混凝土的强度呈上升趋势,密度呈下降趋势,软化系数呈上升趋势,气孔变化率不大。

2 泡沫混凝土存在的问题及改善途径

由于用料、施工方法和管理等方面的因素,使配制的泡沫混凝土往往不尽人意,尤其是在使用性能上表现出一些不足:1)强度偏低:体积密度为800kg/m 3~850kg/m 3的泡沫混凝土的抗压强度严重偏低,一般低于2.0MPa,有的甚至不足1.0MPa;

2)开裂:硬化泡沫混凝土表面开裂,导致吸收大量外来水分。

2.1 影响泡沫混凝土强度的因素

1)配合比的影响。如单独使用水泥制备泡沫混凝土,则随所用水泥强度等级的提高,泡沫混凝土的强度增大。但实际施工中

往往要同时掺加混合材,如粉煤灰、硅灰、矿渣和砂子。混合材的加入会导致泡沫混凝土的早期强度降低,但对后期强度影响不大,若同时引入激发剂,则也可在一定程度上缓解早期强度的损失。当使用砂子作为细集料时,一般也不会引起泡沫混凝土的强度降低,反而对体积稳定性及减小收缩十分有利。

2)水灰比的影响。如果仅从泡沫混凝土内部结构变化分析,水灰比的提高必然会导致强度的降低。但是,大量的试验证明,当水灰比在一定范围内增加时,强度不仅不会降低,反而有提高的趋势。但在低水灰比的条件下,采取适当的措施也可以保证水泥浆具有良好的流动性,从而制得高强度的泡沫混凝土。

3)养护条件的影响。养护条件对泡沫混凝土的强度及强度发展均有重大影响。泡沫混凝土成型水灰比较大,故应加强早期养护,防止水分蒸发过快而导致的强度降低和开裂等,当养护温度提高时,水泥的水化速度加快,泡沫混凝土早期发展迅速,但对后期强度有一定的负面影响。

4)外加剂的影响。泡沫混凝土中所涉及的外加剂主要有发泡剂、减水剂和掺合料的激发剂。发泡剂如上文所述对泡沫混凝土的影响较大,需选用对体系副作用小,发泡能力大,泡沫强度高的发泡剂;激发剂主要针对掺合料的加入会导致泡沫混凝土的早期强度降低,可减小降低的幅度,但是也会使最终强度有所降低;减水剂主要使得体系在较低水灰比之下也可将泡沫与料浆混合均匀。

由以上分析可以看出,提高泡沫混凝土强度的技术途径主要

水 暖 电 气

文章编号:1009 6825(2008)32 0167 03

隧道火灾烟气中CO 的PDF 数值模拟研究

收稿日期:2008 06 12

作者简介:赵 轶(1983 ),女,大连交通大学环境与化学工程学院环境科学专业硕士研究生,辽宁大连 116028

乔 健(1980 ),男,大连交通大学环境与化学工程学院环境科学专业硕士研究生,辽宁大连 116028

赵轶 乔健

摘 要:结合隧道火灾发生发展的特点及火灾烟气的反应机理,提出了一种用PDF 模型进行非预混燃烧模拟的方法,介绍了PDF 非预混模型在隧道火灾烟气湍流反应中的应用,分析了烟气对人类的毒性作用。关键词:隧道火灾,烟气毒性,P DF ,非预混模型中图分类号:U 453

文献标识码:A

0 引言

隧道空间相对封闭,发生火灾后,烟气中会含有大量CO 等不

完全燃烧产物,当启动机械通风排烟系统时,隧道内迅速补充氧气,此时,不完全燃烧的中间产物继续发生氧化反应,这是个湍流反应的过程。在整个过程中,烟气中的有毒物质的浓度会发生变化,对人体的毒性危害也会发生变化,其中CO 是火灾烟气中最主要的毒性气体,其与CO 2的非线性作用也直接影响到烟气对人员的毒性作用。可见研究机械通风情况下火灾烟气中CO 的湍流反应及其浓度变化情况对于人员疏散及事故救援有一定的意义。而非预混模拟方法已被明确用于模拟进行快速化学反应的紊态扩散火焰的研究。非预混模型允许预测中间组分、溶解效应和严格的紊流化学耦合。因为不需要解大量的组分输运方程,所以该方法在计算上很有效。当流动为湍流、反应系统包括燃料流和氧化剂流并且流动接近化学平衡时,非预混模拟方法就能很好

有以下几点:选择适当的配合比并确保低水灰比;采用优质发泡剂和高效减水剂制备泡沫混凝土;加强早期养护。

2.2 影响泡沫混凝土收缩开裂的因素

1)水泥用量和种类的影响。普通硅酸盐水泥在水化硬化过程中固相体积是增加的,而水泥+水体系是收缩的。其次,水泥水化过程中还伴随放热,引起初始体积膨胀而冷却时又收缩,导致表观收缩量增大。另外,水泥水化过程中还存在自收缩现象。所以,一般情况下如果其他条件基本相同,水泥用量增加,泡沫混凝土的收缩也会相应增大。并不是所有的水泥水化时都是收缩的,如膨胀水泥,其水化后体积不但不收缩,反倒有所增加,可以在一定程度上弥补体系的体积收缩。但是膨胀水泥也会影响泡沫混凝土的其他一些性能。

2)集料的影响。掺加体积不变的集料可有效地减少混凝土的收缩,但是在泡沫混凝土中只能掺加细集料。不过由于集料是惰性物质,过多的掺入会导致混凝土强度的降低。

3)水灰比和养护条件的影响。如上文所述水分的蒸发对泡沫混凝土的开裂有着直接的影响。根据经典水泥的水化理论,水泥完全水化的水灰比为0.38,但是泡沫混凝土的水灰比往往高达0.7甚至0.8。多余的水分当遇高温或干燥环境时就会蒸发逸出,从而使得泡沫混凝土收缩开裂。尤其在成型的早期,当缺乏有效养护时,这种情况尤为严重。由此可见,低水灰比是保证泡沫混凝土不开裂的一个关键因素。

由以上分析可见,防止泡沫混凝土收缩开裂从而引发大的吸

水性的主要技术措施有:选用适当的水泥品种及用量;成型时采用低水灰比;优化养护,加强保水措施。

3 结语

我国正在大力推进符合生态节能、资源利用的建筑材料的研究和开发,泡沫混凝土由于其良好的性能使得其应用前景广泛。目前我国在泡沫混凝土的制备和施工过程中存在一定的问题,但是只要对用料、配合比、水灰比、早期养护、外加剂等主要环节层层把关,建立严格的施工程序,制定合理的质量控制方案,即可制备出高质量的泡沫混凝土。参考文献:

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Study on foam concrete as well as analysis and measure of familiar problems

ZHENG Jian

Abstract:It intr oduces functional adv antage of foam concr ete,study and application of frot h dose,pr oducing craft,puts for ward pr esent prob lems ex isted in the process of foam concr ete pro duction and application in China,analy zes the reason w hy problems appeared and influent ele ment in constr ucting operation,points out the possible w ay to preparate high quality foam concrete.Key words:foam concrete,intensity ,contraction,influent element,measur e