0概述

發泡水泥是水泥基輕質多孔混凝土的一種，通常是由矽質材料、鈣質材料、水及泡沫劑或發泡劑等通過物理或化學方式發泡，澆築、養護、固化成型的一種多孔材料。因其自身的結構特點，發泡水泥具有輕質、保溫隔熱、隔音、防火等諸多優點，應用廣泛。根據生産工藝和用途一般分爲兩種，一種是采用化學發泡：將化學發泡劑、水與水泥基材料一起混合攪拌均勻成漿體，在靜停過程中通過化學反應産生氣泡，料漿逐漸膨脹至一定體積，常壓潮濕養護、固化成型，一般用于制作發泡水泥制品；另一種是采用物理方式發泡：將泡沫劑水溶液通過物理方式（或機械方式）預先制備出泡沫，同時將水泥基材料加水攪拌成漿體，泡沫與漿體再攪拌成泡沫漿料，澆築、養護、固化成型，一般用于發泡水泥現澆應用。目前，發泡水泥現澆約占其使用總量的三成左右。

隨著我國城市建築節能65%標准的全面實施，對建築圍護結構部分的節能技術措施也有了更高的要求，除了需要考慮傳統的牆體保溫系統、門窗系統、幕牆遮陽系統等外，樓層地面保溫系統也被納入其中。目前，就武漢市而言，絕大部分商品房建築已經設計了樓層地面保溫，受層高及利用空間限制，一般設計厚度爲3~5cm。樓層地面保溫層比較常見的施工方式有兩種，一是現澆發泡水泥，二是陶粒骨料輕質混凝土，二者之間性能對比如表1所示。

表1 發泡水泥與陶粒混凝土性能對比

性能	陶粒混凝土	發泡水泥	對比說明
幹密度	≥800kg/m3	150~1600 kg/m3	樓層保溫一般設計容重爲600~1000 kg/m3，發泡水泥選擇空間更大
保溫	密度≥800kg/m3，導熱系數≥0.23 W/（m·K）	400~800 kg/m3区间内，導熱系數在0.06~0.23 W/（m·K）之間	地面保溫层受厚度限制（3~5cm），發泡水泥保溫性能远優于陶粒混凝土
防水	陶粒自身易吸水	密閉氣孔結構，吸水率低	發泡水泥優于陶粒混凝土
強度	一般≥5.0MPa	強度因容重变化相差很大，A07级強度≥2.0MPa	陶粒混凝土因其容重较大原因，強度相对高于發泡水泥
泵送	難于泵送，可泵送的陶粒混凝土密度必須≥1000kg/m3	易于泵送，泵送至100m以上高度也較爲輕松	發泡水泥远優于陶粒混凝土
施工	輕骨料易上浮，難以鋪攤、收平	基本實現自流平，只需簡單收平作業	發泡水泥远優于陶粒混凝土
成本	陶粒等骨料價格高，成本相對較高	成本相對較低	發泡水泥经济性略優于陶粒混凝土

1 現澆發泡水泥的配制

1.1原材料

水泥：武漢陽邏水泥廠生産的娲石水泥，P.O 42.5，其物理性能見表2；

表2 水泥的物理性能指標

標准稠度用水量（%）	抗压強度（MPa）		抗折強度（MPa）		凝結時間（min）
	3d	28d	3d	28d	初凝	終凝
26.0	25.4	52.1	5.47	8.90	235	325

礦物摻合料：采用武漢青山電廠粉煤灰，具體性能指標見表3；

表3 粉煤灰的性能指標

摻合料	等級	比表面積(m2/kg)	細度(%)	含水量(%)	流動度比(%)	需水量比(%)	活性指數
							7d	28d
, 粉煤灰	Ⅱ	—	13.4	0.1	—	100	54	79

減水劑：武漢蘇博聚羧酸高性能減水劑，固含量：13.0%，減水率27.50%。

發泡劑：發泡劑是決定發泡水泥质量关键之一，目前可用于現澆發泡水泥的物理發泡劑主要有四種，分別是松香類、合成類表面活性劑、蛋白類和複合型四種。前兩種發泡劑因其自身缺點，已逐步被淘汰使用；蛋白類發泡劑因其發泡倍數大及泡沫穩定性好，被國外發達國家廣泛使用；複合類發泡劑爲第四代發泡劑，是發泡劑未來研究發展方向，目前技術上尚待探索，産品較少。

1.2配制實驗

發泡水泥配合比設計應满足抗压強度、密度、和易性及保溫性能指標的要求，需着重考虑几个方面的问题： 1）水灰比：會對發泡水泥強度以及其流动性有较大影响。2）泡沫的摻量：泡沫的摻量與泡沫的穩定性有較大關系，直接影響到發泡水泥的密度和強度。3）減水劑等添加剂的掺量。本实验设计的幹密度爲700kg/m³，粉煤灰摻量爲30%。首先，通過以下公式計算確定用水量及各膠凝材料用量：

ρ_d=S_a（m_c+m_m）

m_w=B（m_c+m_m）

式子中ρ_d爲發泡水泥设计幹密度；S_a爲质量系数，这里取1.2；m_c、m_m、m_w分别爲1m³發泡水泥水泥用量、粉煤灰用量及用水量；B爲水膠比值。

然後，計算所摻入的泡沫體積：

V₁=m_c/ρ_c+m_m /ρ_m+m_w /ρ_w

V₂=K(1-V₁)

式中，V₁爲料浆总体积(m³)；ρ_c爲水泥密度，取3100 kg/m³；ρ_m爲粉煤灰密度，取2200 kg/m³；ρ_w爲水的密度，取1000 kg/m³；V₂爲泡沫体积(m³)；K爲富余系数，这里取1.2.

最後，通過摻入的泡沫體積，計算發泡劑的用量：

m_f=m_y/(β+1)

m_y=V₂ρ_f

式中m_f爲1m³發泡水泥泡沫劑用量(kg)；m_y爲形成泡沫液质量(kg)；β爲泡沫剂稀释倍数，这里取30；ρ_f爲按此稀释倍数发泡的泡沫密度，实测爲36 kg/m³。

根據《泡沫混凝土應用技術規程》（JGJ/T31-2014），當發泡水泥中掺入減水劑時，水灰比應通过实验来确定。根据经验，本实验初步设定水灰比分别爲0.3、0.4、0.5，外加剂掺量统一爲0.8%，按照上述計算方法，得到如下配合比：

表4 不同水灰比的發泡水泥配合比設計

編號	水灰比	水 (kg)	水泥 (kg)	粉煤灰 (kg)	發泡劑 (kg)	減水劑 (kg)
1	0.30	175	408	175	0.86	4.7
2	0.40	233	408	175	0.77	4.7
3	0.50	292	408	175	0.70	4.7

將上述三個配合比配制後，按照《泡沫混凝土應用技術規程》標准方法測試了其流動性指標；成型40*40*160mm試樣用于測試其導熱系數（采用日本京都電子QTM-500型熱線法導熱系數測定儀測定）；成型100*100*100mm试样测试其幹密度及抗压強度值。实验结果如表5所示：

表5 不同水膠比發泡水泥性能測試

編號	水膠比	流動度 （mm）	導熱系數 （W/（m·K））	幹密度 （kg/m3）	28d抗压強度 （MPa）
1	0.30	378	0.183	755	2.83
2	0.40	454	0.168	694	2.18
3	0.50	587	0.162	685	1.72

由表5可以看出，水灰比爲0.30時，發泡水泥流動度小，实验反映就是比较稠，流速慢且不易流平，这会导致施工时不易找平，试块成型后幹密度和導熱系數均超过A07等級设计值，但28d強度值较好。水灰比爲0.50時，發泡水泥流動度很好，浆体较“稀”，粘稠度不夠，內部氣泡的穩定性變差，成型後會發生一定的“坍縮”， 強度也下滑很快。本实验的最佳水灰比爲0.40，拌合物流動度适中，试样導熱系數小于0.18 W/（m·K），幹密度符合A07的要求，強度值能达到FC2等級。

根據《泡沫混凝土應用技術規程》，在計算出發泡水泥配合比後，需要通過改變水泥用量來對配合比進行調整和校正。在實際生産中，根據泵送施工的情況，又對配合比進行了一定的微調和優化，形成了最佳配合比，如表6所示。

表6 發泡水泥最終配合比

水灰比	水 (kg)	水泥 (kg)	粉煤灰 (kg)	發泡劑 (kg)	減水劑 (kg)
0.39	220	400	170	0.80	5.1

在施工現場，對泵送至樓層面的泡沫混凝土進行了取樣送檢，檢測結果如表7所示。

表7 發泡水泥性能指標

檢測項目		指標標准		檢測結果
幹密度ρ（kg/m3）		JGJ/T314-2014	650<ρ≤750	684
抗压強度（MPa）	單塊最小值		≥1.700	2.35
	每組平均值		≥2.00	2.98
導熱系數（W/（m·K））			≤0.18	0.167

2現澆發泡水泥在楼面保溫中的應用

2.1、工程應用簡介

武漢市連城村城中村改造項目，建築面積約10萬平方米，其中高層住宅全部設計采用發泡水泥楼层地面保溫层，设计厚度爲3cm，要求幹密度不大于700 kg/m³，強度大于2.0 MPa，且要求表面平整，保溫层施工完成后，直接铺设一层抗裂砂浆，达到交房验收标准。工程难点在于泵送高度大，最高100m，施工作業面複雜，工期短，存在交叉施工等不利因素。施工單位是一家商品混凝土企业。搅拌站生产現澆發泡水泥有兩種方式，一種是充分利用攪拌站優勢，可在站內生産水泥料漿，用攪拌車將料漿運送至工地，現場只需備一台專業的水泥發泡泵，可産生泡沫並能與料漿攪拌，然後泵送至施工作業面。這種方法的好處是發揮了攪拌站優勢，現場便于管理，缺點是受攪拌車左右，且攪拌車清洗不幹淨料漿中有較多碎石。還有一種方式是，在現場樹立粉料罐，固定一台可計量的設備專門攪拌生産水泥漿，並輸送至另一台可隨樓棟轉移的負責生産泡沫和漿料攪拌並泵送至施工面的設備中。這種方法的好處是便于大量連續生産，不受攪拌車的限制，缺點是投入較大，現場協調難度高。但這兩種方式相對采用人工投料的小型機械現場生産，共同點是：能夠確保配料精度，生産出容重穩定、質量可靠的發泡水泥，且不會影響施工現場的環境。

在该工程中，考虑到方量较大，比较集中，搅拌站内生产繁忙，车辆受限，采取了第二种方式生产，必要时用搅拌车运送浆料作爲补充。采用这种方法生产，每层面积约爲250m²的標准層，每天可施工8~10層，不受其它因素影響下，一棟樓4天可以完工。注1

2.2、現場施工要點

發泡水泥最终质量好坏与施工质量密切相关，特别是对于楼面保溫层，需要精细化施工。施工前要做好准备工作，对楼面进行清理，提前一天湿水，要湿透，但不能有明显积水，最好能在施工前对施工面做扫水泥浆处理。对地面铺设的管线要检查固定，此外，还要设定标高和找平线，便于施工找平。

泵送施工時，要有专人负责实时测定發泡水泥的密度，当密度出现较大变化時，要立即停止施工，查找原因。浇筑时要及时抹平，对房屋边角处要有处理，第一次抹平10~20min後進行二次收光，可有效去除表面氣泡，地面平整光澤度更佳

澆築完成後，要在入口處設立警戒線，防止有人踩踏破壞，48小时内不要上人走动。爲防止产生裂纹，当风较大时尽量避免施工，条件允许應尽量在發泡水泥終凝前遮蔽门窗。應采用適當的灑水養護，有利于後期強度增长和裂纹控制。

3展望

利用現澆發泡水泥来铺设楼面保溫层具有设计厚度小、造价低、生产施工工艺相对简单、质量可控、保溫性能好等优点。但是，目前对其推广使用还不够，很多人对其用作楼面保溫不太了解；市场不够规范，质量监管不严格，很多手工投料生产的小型设备也能生产發泡水泥，混杂其中，搅乱市场秩序，使得市场价格并不太高，这些都成爲制约其发展的因素。但随着国家对建築節能的要求越来越高，爲达到相應的节能要求，楼层地面保溫设计已成爲住宅乃至公用建筑的必然选择，这一块市场需求越来越大，市场越来越规范，現澆發泡水泥在楼面保溫层中的應用具有較大的發展前景！

注1：文中所述施工速度與實際施工差距較大，正常施工的下载凯时AG旗舰厅首页每天施工量不低于5000平（施工厚度3公分）

本文轉自網絡。