设为首页   加入收藏
 
   
泡沫混凝土在高寒、高海拔地区适用性研究
发布日期:2018-7-24 10:07:33 点击数:50新闻来源:

 一.  前言

温室是利用太阳能,实现寒冷地区和冬季蔬菜栽培的设施。它的特点是保温好、长期投资低、节约能源,非常适合我国广大农村使用。 发泡混凝土是国内近年来新开发出的具有防火不燃、保温隔热、吸音隔声、吸能抗震、耐久优异、绿色环保等技术特点的新型建筑材料。我单位在多年建造日光节能温室所积累经验的基础之上将土墙与发泡混凝土相结合,在日光节能温室建造领域独辟蹊径,充分利用发泡混凝土的性能特性将发泡混凝土应用土墙和砖墙之间,对温室墙体起到保温隔热作用。玉树县属典型的高原高寒气候,地方偏远蔬菜的新鲜供应很难保证尤其是冬季,但却具有日照时间长,光辐射强的独特气候条件,非常适合发展日光节能温室,只要解决好冬季保温的关键问题,建成日光温室群保证蔬菜规模化生产,即可满足当地居民正常的生活需求,从而改善当地居民的生活条件。因此我们在2010年在玉树县建成了四栋发泡混凝土新型日光节能温室。经测试:我们设计的发泡混凝土新型日光节能温室其保温性能比传统温室好,室外温度零下28度时,室内温度在7度以上,完全满足了蔬菜种植要求。
青海省机械科学研究所多年来专心致力于现代农业设施的研发及推广工作,不断尝试将高效、环保的新技术与现代农业设施有机地结合起来。墙体结构及保温是温室中很重要的一个技术环节,我们在过去的实际工作中不断探索新的墙体结构及保温技术。泡沫混凝土这种新型环保材料的出现带给我们新的思考方向,我们将泡沫混凝土技术应用到现代农业设施中,也为今后在高寒、高海拔地区大力推广这项新技术奠定一定的技术基础。
二. 泡沫混凝土在日光温室墙体适用性研究
(一)试验及施工方案的确定
我们开始确定在日光温室的外墙、前基础的防寒沟内及工作间外墙保温都采用泡沫混凝土技术,特别是温室外墙计划采用钢丝网混凝土纤维板及C型钢组成的外墙结构。为了检验其效果,我们在西宁市用现浇泡沫混凝土液压机组做了不同密度的泡沫混凝土试验(表1),西宁海拔高度约为2300米,当时试验环境温度在15℃—26℃。
表1
水灰比
0.4
0.45
0.3
0.35
备注
泡沫混凝土湿密度(kg/m3)
500
530
375
437.5
泡沫混凝土干密度(kg/m3)
350
400
225
287.5
首先,我们用ZF—100的水泥复合发泡剂,每立方米泡沫混凝土用量0.7升,选用了325#和425#两种标号的水泥分别作了对比试验。我们做了一个长5m,高2m的泡沫混凝土试验墙体,其结构采用两侧为钢丝网,整体固定用C型钢与胶木板组合。经试验其结果是泡沫混凝土的固化强度达不到作为外墙保温的强度。经过试验发现泡沫混凝土在施工中必须掌握容重、抗压强度、导热系数之间的平衡度,因为泡沫混凝土容重与抗压强度成正比,而又与导热系数成反比,发泡剂发泡倍数在20倍,在保温施工过程中的理想容重(干密度)为350 kg/m3,其抗压强度为0.4MPa,导热系数为0.079w/m.k,我们将一个厚度为10cm的泡沫混凝土试块倒上一定量的水,24小时后将试块锯开测量水渗入深度为4.7cm。
因此,我们在玉树代格村承建的四栋日光节能温室外墙采用空心砖,空心砖与土墙留20cm的空隙,在空隙中填充泡沫混凝土,其次在工作间空心砖墙体的空隙中填充泡沫混凝土,前基础防寒沟内填泡沫混凝土。
我们在温室的后墙、山墙及前基础部分用水灰比0.4,泡沫混凝土湿密度500 kg/m3进行了现场浇筑。其浇筑配合比如表2。玉树代格村海拔高度约4000m,施工环境温度7℃—15℃。
                      
表2
水灰比
发泡剂稀释倍数
泡沫混凝土湿密度
备注
0.4
20
500 kg/m3
325#与425#水泥发泡性能比较(表3)
项目
干容重
kg/m3
抗压强度
MPa
导热系数
w/m·k
抗渗性(水平下降高度)
mm
燃烧
性能
325#
350
≥0.25
≤0.1
≤5
不燃烧
425#
350
≥0.37
≤0.079
≤5
不燃烧
(二)泡沫混凝土生产操作要点
泡沫混凝土的生产过程包括基层清理,按设计要求支好模板并浇水湿润,泡沫制备、泡沫混凝土混合料制备、浇筑成型、养护和检验。
1、泡沫制备
泡沫制备采用专门的泡沫发生器,通过空气压缩机将发泡剂输入自动发泡系统制备成泡沫。
2、混合料制备
将配合好的水泥和水等用发泡机搅拌均匀,然后与发泡剂在管道中混合并由高压泵输送至施工部位浇筑成型。在温室墙体浇注中浆体泵送压力范围为:12MPa—14MPa。
3、浇筑成型
施工现场的气温不得低于5℃,浇筑前应把基层杂物清理清扫干净,并用水湿润;泡沫混凝土为粘稠的流体,其中含有大量的空气和吸附水;出料管不得在泡沫混凝土中来回摆动并且及时对泡沫混凝土的表面找平;泡沫混凝土在拌合料气泡比较稳定后开始浇筑,检测取样数量同加气混凝土砌块标准要求(三块)进行现场取样,待泡沫混凝土凝固72小时后才能拆除模板以免破坏成品。如果浇筑的泡沫混凝土高度超过100cm就要进行分层浇筑,确保浇筑好的成品或半成品不出现裂缝,保证现浇泡沫混凝土表面的平整度。
4、养护
自然养护采取毛毡或草帘子覆盖并洒水养护的方式。
5、检验与成品保护
    泡沫混凝土浇筑完毕后应派专人负责监管,在浇筑完48小时内不允许堆放材料及上人施工,做好成品检验及保护工作。
6、泡沫混凝土施工配合比及注意事项
泡沫混凝土混合料要充分搅拌均匀,严格控制发泡剂的拌合用量保证泡沫混凝土配合比的准确性;搅拌泡沫混凝土混合料时必须严格控制水的用量;由于发泡剂是碱性物质,所以施工用水必须采用非酸性物质的水掺入泡沫剂中以免产生化学反应影响泡沫剂的发泡效果,可用ph试纸测试施工用水的酸碱性。
7、质量控制
现浇泡沫混凝土的原材料质量要求符合设计要求;现浇结构泡沫混凝土的配合比严格按照设计要求的材料密度等级进行控制,确保泡沫混凝土的技术性能指标达到设计要求;泡沫混凝土浇筑后半小时内要对它的表面进行找平以免破坏已成型的泡沫混凝土的质量;浇筑完泡沫混凝土后对其质量的技术指标进行取样检测。
(三)泡沫混凝土检测方法
在泡沫混凝土的使用当中有很多人都不注意其检测方法,从而造成了使用中出现了各种错误,我们在使用中经过多次试验与对比,总结出了以下检测方法,可为大家在今后实际使用中作为借鉴,确保大家快速、准确地使用泡沫混凝土。
1、使用前用泡沫沉降距衡量泡沫稳定性。泡沫发生后,用下述方法测量泡沫沉降距:取内径为6cm,高9cm的容器(或用尺寸相近而容积约为250 ml的容器),盛满新发生的泡沫,刮平表面,在泡沫上复纸一张,平静地放在无风处40分钟后量取沉降距。技术指标:发泡倍数为20倍,沉降距不大于1cm。
2、发泡倍数的测定方法是将制成的泡沫注满容积为250 ml、直径为6cm的无底玻璃桶内,两端刮平,称其重量。计算公式为:M=VY/(G2-G1),其中:M-发泡倍数;V-玻璃桶容积(ml);Y-泡沫剂水溶液密度(近于1g /ml);G1-玻璃桶质量(g);G2-玻璃桶和泡沫质量(g)。
3、在检测泡沫混凝土时当试块浮于水中不产生溶融、降沉,从而说明该泡沫混凝土已完全凝固和气孔是全封闭型的。封闭型的泡沫混凝土空气在体内不会产生对流,从而也减少了温度的辐射、传导、扩散,从而使热能在气孔逐渐减弱,以达到绝热的效果。而且吸水率低,大约在5%左右,并且隔声、抗压、防水、抗折等的物理性能最好。        
4、如果在检测时试块缓慢下沉,吸水率达到30%,从而说明泡沫混凝土气孔是半开放型的,如果部份气孔从表到里是相连通,空气就会在体内产生对流,因此隔热时间会随着气孔的开放程度增加而缩短,从而吸储水率也会随着气孔的连通率增加至50%左右,保暧、抗压、隔声、隔热、防水、抗折物理性能将大幅度的降低。
5、在检测中如果试块很快沉入水中。就说明吸水率超过30%,因此该材料中的气孔是全开放的,从而形成从表到里的通道,空气在通道中产生对流,所以空气在对流中通过水份将材料的温度进行辐射、传导、扩散,吸储水率也会逐渐随气孔连通率增加至50%以上,所以该材料失去隔热保暖的性能要求。
四.试验研究结果
泡沫混凝土的性能基本不受海拔高度的影响,建议在高寒、高海拔地区温室墙体浇筑中选用425#水泥作原料,选用ZF—100型水泥复合发泡剂,发泡剂稀释倍数为20倍,浇筑施工时环境温度应在5℃以上,选用水灰比0.4,湿密度为500 kg/m3的泡沫混凝土进行浇筑;墙体浇筑宽度为20cm,浇注高度大于100cm时应进行分层浇注。
上一个:泡沫混凝土在岸墙后用作轻质回填材料可降低垂直载荷...  下一个:泡沫混凝土在高速公路中的应用研究...