隨著(zhù)我國經(jīng)濟建設的快速發(fā)展，人民生活水平不斷提高，對建筑物使用功能要求越來(lái)越高。建筑節能是指在保證建筑物原有功能要求前提下，通過(guò)采取技術(shù)措施，降低建筑物使用過(guò)程中的能源消耗，減少環(huán)境污染和廢棄物排放，從而提高建筑物使用功能。泡沫混凝土是以水泥為膠凝材料，將發(fā)泡劑、水和外加劑等混合攪拌成型并在一定溫度條件下發(fā)泡固化而成的一種輕質(zhì)隔熱保溫材料。由于其具有輕質(zhì)、隔熱、吸音和抗震等性能，已成為近幾年建筑工程領(lǐng)域研究開(kāi)發(fā)的熱點(diǎn)。
本文結合實(shí)際工程案例對泡沫混凝土的性能特點(diǎn)及應用進(jìn)行了分析，以期為泡沫混凝土在我國建筑行業(yè)的推廣應用提供參考。
泡沫混凝土概述
泡沫混凝土是一種多孔結構的多孔性材料，是以水泥為主要膠凝材料的無(wú)機非金屬固體物質(zhì)，也是經(jīng)發(fā)泡成型的建筑產(chǎn)品。泡沫混凝土是通過(guò)發(fā)泡機的發(fā)泡系統，將發(fā)泡劑用機械方式充分發(fā)泡，并將泡沫與水泥漿和其他外摻材料按一定的比例充分混合均勻，然后經(jīng)過(guò)發(fā)泡機的泵送系統進(jìn)行現場(chǎng)澆筑施工，經(jīng)自然條件下養護所形成的一種含有大量封閉氣孔的輕型填筑材料。
泡沫混凝土由水泥、砂、水和發(fā)泡劑組成。在生產(chǎn)的過(guò)程中，發(fā)泡劑會(huì )在混凝土中形成大量的氣泡，從而使混凝土的密度比普通混凝土低，強度卻要比普通混凝土高。
泡沫混凝土具有很多優(yōu)點(diǎn)，如重量輕、隔熱性能好、吸水率低、施工方便等，因此被廣泛應用于建筑、隧道、橋梁、地下室、地暖等領(lǐng)域。泡沫混凝土的密度一般在150～300kg/m3，根據其密度和強度等特性，可以分為普通泡沫混凝土、高強度泡沫混凝土、耐火泡沫混凝土、防水泡沫混凝土等不同類(lèi)型。
泡沫混凝土的發(fā)泡原理及性能
泡沫混凝土的發(fā)泡過(guò)程是在水泥中摻入一定量的發(fā)泡劑，經(jīng)機械攪拌后，發(fā)泡劑分解產(chǎn)生大量微小氣泡，這些氣泡會(huì )在水泥顆粒表面形成一定數量和密度的泡孔。當外加劑溶液與水混合時(shí)，溶液中的固體顆粒表面吸附的水分子在一定程度上會(huì )吸收部分水分，這些水分會(huì )被水泥顆粒所吸附，從而增大了水泥顆粒表面的孔隙率。
當泡沫混凝土澆筑成型后，隨著(zhù)內部氣泡數量增多，密度增大，體積增大。在水泥水化反應過(guò)程中，水化產(chǎn)物水化硅酸鈣與水泥顆粒發(fā)生化學(xué)反應形成硅酸鈣凝膠。泡沫混凝土在凝結硬化過(guò)程中，由于水分逐漸被消耗和蒸發(fā)，加上水化硅酸鈣凝膠的約束作用，使混凝土內部形成了大量孔隙結構。泡沫混凝土屬于一種輕質(zhì)多孔材料。在實(shí)際應用過(guò)程中，通常使用兩種方式來(lái)制備泡沫混凝土：第一種是將水泥基材料(包括水泥、石膏、水和外加劑)以一定的配比混合攪拌成型后制成泡沫混凝土;第二種是在泡沫混凝土中加入一定量的水和外加劑等物質(zhì)制成泡沫混凝土。這兩種方式都能制備出結構均勻、氣泡細小的泡沫混凝土。由于兩者制備原理不同，制備方法也有所差異，因此制備出的泡沫混凝土性能也有較大差異。在實(shí)際應用過(guò)程中，通常采用第一種方式來(lái)制備泡沫混凝土。
泡沫混凝土的基本性能主要包括密度、強度和導熱系數三個(gè)方面。密度是衡量材料性能的重要指標之一，它可以直接反映材料的密度大小、抗壓強度、吸水率和隔聲等性能;強度是指材料抵抗外力破壞的能力;導熱系數是指單位面積內材料與空氣或其他介質(zhì)(如水)接觸時(shí)的傳熱速率。通過(guò)對這三個(gè)性能指標進(jìn)行綜合分析可確定不同用途和要求的泡沫混凝土最優(yōu)配合比。一般來(lái)說(shuō)，密度越小、抗壓強度越高、吸水率越低、導熱系數越小，則其綜合性能越好。由于密度與強度呈反比關(guān)系，因此密度較大的泡沫混凝土強度較低;導熱系數與強度呈正相關(guān)關(guān)系，因此導熱系數較大的泡沫混凝土其隔熱性能也就相對較好。綜合考慮建筑使用功能、經(jīng)濟成本和節能要求等因素，通常選擇密度在800～1200kg/m3、強度在30～40MPa、導熱系數在0.055～0.03W/(m·K)的泡沫混凝土作為建筑材料使用。
泡沫混凝土的應用案例
1.應用工程概述
某建筑工程項目建筑面積為8.39×104m2，其中地上建筑面積為6.58×104m2，地下建筑面積為1.81×104m2，在建造過(guò)程中，需從經(jīng)濟效益、安全、進(jìn)度等方面入手進(jìn)行全面考慮。在地下室承重結構和平屋面找坡施工中采用泡沫混凝土，為更加全面清晰地闡述泡沫混凝土的應用要點(diǎn)，本文主要結合平屋面找平層施工進(jìn)行探討。
2.屋面找坡施工對泡沫混凝土的性能要求
案例工程屋面找坡坡度在2%～3%，為提升屋面找坡質(zhì)量，本工程采用了現澆泡沫混凝土的施工技術(shù)，泡沫混凝土的級別為700，干體積密度應控制在650～750kg/m3，抗壓強度不應小于2.5MPa，導熱系數不應超過(guò)0.140W/(m·K)，吸水率不應超過(guò)20%，保證泡沫混凝土為不燃燒體。
3.泡沫混凝土應用的工藝技術(shù)
(1)施工前的準備工作。在屋面找坡施工中應用泡沫混凝土時(shí)，對施工的連續性有很高的要求，需要切實(shí)做好施工前的準備工作。就案例工程而言，由于泡沫混凝土的用量比較大，施工準備是否到位直接關(guān)系到最終的施工質(zhì)量和應用效果。對此，該工程在應用泡沫混凝土之前，從以下幾個(gè)方面同時(shí)入手，以實(shí)現屋面找坡不間斷施工，取得良好的施工效果。
按照泡沫混凝土施工現場(chǎng)條件和施工進(jìn)度的要求，切實(shí)做好施工人員、施工設備、施工材料的準備工作。對參與泡沫混凝土施工的人員進(jìn)行全方位的技術(shù)交底，確保每位施工人員都能明確設計意圖，對用于泡沫混凝土施工的設備進(jìn)行定期維護檢修，保障每臺機械設備都處于良好的工作狀態(tài)。并對泡沫混凝土配制原材料的性能和質(zhì)量進(jìn)行檢測，滿(mǎn)足設計要求后方可使用。
在泡沫混凝土施工之前，需要對屋面基層上的雜物進(jìn)行清理，若發(fā)現基層存在裂縫、蜂窩等問(wèn)題，需用水泥砂漿進(jìn)行封堵處理，保證基層平整、無(wú)裂縫、無(wú)蜂窩后方可進(jìn)行泡沫混凝土施工。
需充分結合工程屋面找坡的施工要求和設計目的，切實(shí)做好泡沫混凝土試驗配比工作，從多次配比試驗中找到最佳的配比，以保證泡沫混凝土的性能能夠滿(mǎn)足實(shí)際施工的要求。明確水泥、外加劑、發(fā)泡劑、水的添加量，以便為后期泡沫混凝土配制拌和提供良好的參考和指導。
充分結合建筑屋面坡度和設計指標，設計好泡沫混凝土施工厚度，提前做好拉線(xiàn)沖筋操作。若在泡沫混凝土施工中遇到較為干燥的天氣，為控制施工裂縫，需及時(shí)灑水潤濕，但應控制好灑水量，不能出現積水情況。
(2)施工工藝控制。按照設計配制比向發(fā)泡瓶中加入發(fā)泡劑，并經(jīng)稀釋加壓處理之后，加入配制好的水泥漿液，通過(guò)機械高速攪拌，形成泡沫混凝土。發(fā)泡瓶反應罐和空壓機連接成一個(gè)整體后，及時(shí)關(guān)閉所有的閥門(mén)，再開(kāi)啟空壓機，持續加壓4～6min后，再開(kāi)始下一道工序施工。在此環(huán)節施工中需要注意，保證空壓機一直處于工作狀態(tài)，直到所有材料全部使用完成后，方可關(guān)閉進(jìn)氣閥，開(kāi)啟減壓閥進(jìn)行減壓，減壓到指定的壓力之后，再開(kāi)始下一次進(jìn)料操作。在實(shí)際施工中，為有效提升泡沫混凝土施工效率，應盡量采用分段流水作業(yè)模式。泡沫混凝土澆筑施工中，應控制虛鋪厚大于設計厚度的1.2～1.3倍，泡沫混凝土澆筑后及時(shí)用鋁合金刮杠刮平。
待泡沫混凝土完全凝固后，使用專(zhuān)用的切割設備，在屋面上精準地切割出分隔縫作為排氣槽，這些分隔縫將作為屋面的通風(fēng)渠道?？刂葡噜徢懈羁p之間的間距在6m左右，這樣的距離既能保證通風(fēng)效果，又不會(huì )過(guò)于密集。將分隔縫的寬度嚴格控制在50mm左右，縫體保持平滑、整齊，以確保其通風(fēng)效果和整體美觀(guān)度。切割完成后，及時(shí)覆蓋厚度在120mm左右的水泥壓力板，以保護切割后的泡沫混凝土表面。同時(shí)，順著(zhù)屋面邊沿布置排氣管道，確保排氣管道的布置與屋面邊緣平滑過(guò)渡，避免突兀和不平整的情況出現。排氣管的雙向間距嚴格控制在20m以?xún)?，以確保屋面的通風(fēng)效果和整體美觀(guān)度。
在案例工程中，為了充分發(fā)揮泡沫混凝土的優(yōu)勢和作用，需高度重視天氣變化情況。若當外界溫度不足5℃，或者是超過(guò)35℃時(shí)，應停止施工，以避免因溫度不適宜而影響泡沫混凝土的施工質(zhì)量。此外，若遇到陣雨天氣，或者是大風(fēng)天氣，為防止出現裂縫，也需停止施工，并采取有效的防雨措施，以降低雨水對泡沫混凝土施工質(zhì)量造成的不良影響。始終堅持嚴格的質(zhì)量控制和精細的施工管理，以確保泡沫混凝土在案例工程中發(fā)揮出最大的作用和效益。
(3)泡沫混凝土的養護。和傳統混凝土相比，泡沫混凝土具有重量輕、隔熱性能好、吸水率低、施工方便等特點(diǎn)，但水泥依然是主要材料。水泥和水相遇后會(huì )發(fā)生水化反應，釋放出熱量，若水化熱得不到有效散失，則會(huì )導致泡沫混凝土內部和外部出現溫度差，形成溫度應力，從而引起溫度裂縫，影響屋面施工質(zhì)量和抗滲能力。因此，必須做好養護管理工作。本工程規模大，工期長(cháng)，為追趕施工進(jìn)度在一年四季都有施工。不同季節外界氣溫差異較大，需采用有針對性的養護方法。比如，夏季氣溫高，干燥炎熱，為防止泡沫混凝土出現裂縫，每天需要澆2次水進(jìn)行保濕控溫養護;冬季氣溫低，不能采取灑水養護的方法，需要覆蓋上草席、土工布、棉織物等進(jìn)行保溫養護。在配制泡沫混凝土時(shí)使用的水泥種類(lèi)不同，養護時(shí)間也不相同。若采用普通硅酸鹽水泥，則養護時(shí)間應控制在7d以上;若采用礦物質(zhì)水泥，或者是加入外加劑，則養護時(shí)間需要控制在14d以上。在整個(gè)養護期間都要做好管理工作，嚴禁在屋面養護層上堆積其他重物和人員行走，以免破壞泡沫混凝土內部氣泡結構。養護工作結束后，及時(shí)開(kāi)展砂漿找平層施工，形成一層封閉的保護膜，保護泡沫混凝土免受破壞。
4.泡沫混凝土施工質(zhì)量控制措施
泡沫混凝土是一種輕質(zhì)、高強度、保溫隔音性能良好的建筑材料，具有非常明顯的優(yōu)勢。然而，在實(shí)際施工中，影響施工質(zhì)量和效果的因素比較多，因此需要嚴格把控好每個(gè)施工細節，方可保障施工質(zhì)量。在本工程屋面找坡施工中應用泡沫混凝土時(shí)，采取了以下施工質(zhì)量控制措施。
首先，對原材料的質(zhì)量進(jìn)行了嚴格的控制。確保所使用的水泥、砂、水和發(fā)泡劑等原材料符合相關(guān)標準和規定，并在施工前進(jìn)行了檢驗和驗收。對于發(fā)泡劑的控制，按照規定的比例和時(shí)間加入混凝土中，并嚴格控制發(fā)泡劑的用量。
其次，注重對施工工藝的控制。在施工過(guò)程中，控制混凝土的攪拌時(shí)間和攪拌強度，確?；炷恋木鶆蛐院头€定性。同時(shí)，注意控制混凝土的坍落度和澆筑速度，以避免出現空洞和裂縫等質(zhì)量問(wèn)題。再次，采取了有效的養護措施。在混凝土澆筑后，及時(shí)進(jìn)行養護，包括覆蓋保濕、噴水養護等措施，確?；炷猎谟不^(guò)程中不受外界環(huán)境的影響。
最后，進(jìn)行檢驗驗收的控制。在施工完成后，對混凝土強度、密實(shí)度、空洞率等指標進(jìn)行了質(zhì)量驗收，確保施工質(zhì)量符合相關(guān)標準和規定。
通過(guò)以上措施的實(shí)施，可成功保障泡沫混凝土在本工程屋面找坡施工中的質(zhì)量和效果。這些措施不僅有助于提高施工質(zhì)量，也有助于增強建筑物的保溫隔音性能和安全性。
5.效益分析
該工程在屋面找坡施工中采用了泡沫混凝土，取得了極佳的施工效果。與常規混凝土屋面找坡相比，泡沫混凝土展現了其卓越的保溫隔熱性能，同時(shí)，由于其自重較輕，使得隔音、防水、防滲漏等效果也得以顯著(zhù)提升。這一選擇不僅有效地降低了建筑工程主體結構的荷載，還對整體建筑結構的穩定性及耐久性起到了積極的提升作用。此外，泡沫混凝土的應用也充分符合可持續發(fā)展理念下的節能減排要求，實(shí)現了良好的經(jīng)濟效益、社會(huì )效益及環(huán)保效益。泡沫混凝土在本工程施工中的成功應用經(jīng)驗，無(wú)疑為類(lèi)似工程應用泡沫混凝土提供了寶貴的參考和指導。
結 語(yǔ)
本文結合理論實(shí)踐，分析泡沫混凝土的性能及應用，結果表明，隨著(zhù)我國經(jīng)濟建設的不斷發(fā)展，建筑業(yè)在國民經(jīng)濟中所占比例將越來(lái)越大。因此，在保證建筑質(zhì)量的前提下，降低建筑工程能耗，提高建筑物使用功能，成為急需解決的問(wèn)題。泡沫混凝土材料的研究開(kāi)發(fā)及應用是目前建筑業(yè)可持續發(fā)展的一個(gè)重要方面，也是我國建筑節能工作中的一個(gè)重要方面。在實(shí)際應用中，為最大化發(fā)揮出泡沫混凝土的作用和價(jià)值，需要切實(shí)做好施工前的準備工作，加強每道工序的控制，保證各項指標和性能滿(mǎn)足建筑工程施工要求。（董 攀 劉 群）
