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      發泡混凝土施工質量研究

      1  目前市場和未來發展

      1.1目前市場

      隨著墻體材料的不斷革新,國家建筑節能政策的逐步推進,節能型建筑材料的研發與應用受到建筑業界的廣泛關注。發泡混凝土是一種新型保溫節能建筑材料,因其具有輕質、保溫、隔熱、隔音、 抗震、 不燃、 耐久等特點,在我國得到了長足發展。目前國內市場上應用的發泡混凝土產品一般可分為預制和現澆兩大類。預制類的如輕質墻板、砌塊、保溫磚、夾心構件、裝配式構件以及墻體保溫掛板等。其生產工藝基本成熟,大部分均有相關的國家標準,生產質量相對穩定可靠?,F澆的發泡混凝土產品有屋面保溫隔熱層、地暖保溫層、外墻隔熱層、公路護坡、隧道填充、軟路基處理、樓房基礎回填、地下停車場及鍋爐房保溫隔熱、隔音墻體及外墻保溫隔熱層現澆等。這些工程就其結構和要求不同,施工中影響質量的變量亦較多。例如施工人員的素質及機手操作水平的參差不齊,施工機械技術水平的不同,各地原材料的差異,以及水泥、發泡劑等外加劑摻量配比的變化,都會給產品質量帶來很大差異。目前現澆發泡混凝土的國家標準尚在研討制定中,僅部分廠家及施工單位制定了企業標準(規范)及施工工法,絕大多數施工隊伍既無資質又無規范,技術水平良莠不齊,施工質量存在諸多問題。

      1.2 未來發展

      我國是一個人口眾多的國家,未來也將面臨能源危機,中國要走可持續發展的道路,必須重視建筑節能。我國南北跨度較大,北方采暖和南方降溫的能耗都十分大,建筑節能至關重要。發泡混凝土以其具有保溫節能、輕質、不燃、隔音、防火等優點,必將得到廣泛關注和普遍應用。目前除了生產預制保溫輕質墻板、砌塊、復合保溫砌塊、陶粒發泡混凝土砌塊以外,已經有部分廠家在致力研究和實施發泡混凝土墻體現澆技術。其中有框架結構發泡混凝土墻體、鋼結構發泡混凝土現澆墻體、磚混結構夾心發泡混凝土現澆墻體等。這些技術都將逐步成熟推廣應用。據初步調查,2009年我國僅房屋建筑面積達三十多億平米,墻體面積是建筑面積的三至四倍,若五分之一墻體使用發泡混凝土,其使用量也將達到二十多億平米,市場用量驚人。發泡混凝土現澆保溫墻體項目若能成熟推廣應用,必將使建筑業的保溫節能工作提高到一個嶄新的階段。同時在礦山、公路護坡、隧道回填、油田穩固等土建領域發泡混凝土也將得到大量應用。發泡混凝土還具有飄浮承載、防磁、防輻射、軍事上防爆抗震等特點。因此,發泡混凝土的未來應用前景將越來越廣闊。


      2  現澆發泡混凝土施工中的若干問題

      發泡混凝土是多種材料和外加劑的混合膠凝體。原材料的材質不同、物料混合比的不同、外加劑性質的不同、水液混合比的不同、施工機械及施工人員操作水平的不同、施工環境及養護情況的不同都會給發泡混凝土的產品質量帶來很大影響,是一個多變量控制技術的施工工程。每一個變量參數的介入,都會使發泡混凝土的質量產生很大差異。因此,施工中的混合比就顯得十分重要。如何解決現澆發泡混凝土施工中影響產品質量的相關問題是本文討論的重點。

      2.1 物料混合比對工程質量的影響

      眾所周知,發泡混凝土施工中材料的混合比是影響工程質量的主要因素。發泡混凝土的性能受許多因素的影響。我國目前還沒有建立完善的發泡混凝土施工規范及技術標準,大都靠經驗或實驗來進行施工。質量控制存在很多問題,具有智能化、自動化的施工機械仍在進一步的研制之中。發泡混凝土的現澆工程施工中的混料比、施工方法、現場管理等方面仍處于初級發展階段。經試驗表明,粉煤灰在摻量以內能使產品強度有所增加,超過摻量后其強度呈下降趨勢;水泥也是如此,超過用量后其強度隨水泥用量的增加而降低。這就警示我們,必須合理控制物料的用量,尤其是硅灰等微量元素的添加更要精準。添加多了或不均勻都會造成浪費。因此使用機電一體化的勻速計量系統進行控制是比較理想的方案。但目前國內大部分施工隊伍均采用人工憑感覺的方法,用鐵鍬估算添加。主料水泥與粉煤灰的添加大多用皮帶輸送機或螺旋輸送機給料,只能粗略計量,誤差很大。尤其是水灰比控制,僅憑感覺,很不科學,使得產品質量不穩定。因此,為提高發泡混凝土的施工質量,本文倡導可否由協會或社會責任心較強的企業家們牽頭,研制和推廣精準的自動化的綜合配料系統,及具有較準確計量系統的施工機械在全國行業內推廣應用。共同努力來提高發泡混凝土的施工質量,為工程質量負責,為社會多作貢獻。

      2.2  外加劑對發泡混凝土質量的影響與控制

      發泡混凝土的外加劑較多,主要有發泡劑、速凝劑、減水劑等。其配比參數均應以準確為要。如發泡劑,其初始水液混合比的控制以及發泡率的控制都會對發泡混凝土的質量產生很大影響。目前國內生產發泡機的廠家大都以仿造為多,自主研發較少,核心技術掌握有限。發泡劑等原料的混合比控制均不夠準確,使得施工質量不夠穩定。目前使用的發泡劑控制系統可分為三大類,即齒輪泵控制類、軟管泵控制類和吸管截面比控制類。相比之下,齒輪泵控制類比較準確。但目前使用的齒輪泵多為代用品,將其用于液壓系統可以,但用于發泡劑計量系統還有待于改進,因代用品齒輪泵殼體是鋁合金的,內部齒輪是碳鋼淬火件,兩者硬度相差甚遠,在潤滑不良的情況下其內部配流盤鋁合金極易磨損,造成內泄漏。再者內部碳鋼齒輪具有易腐蝕、磨損快、內泄漏大等缺陷,直接影響計量精度。究其原因,發泡劑從理論上是中性物質,但實際上很多發泡劑呈弱堿性或弱酸性,會對齒輪泵內的碳鋼齒輪產生一定的腐蝕,使其磨損加快;加之發泡劑本身具有一定的粘稠度,若工作后不清洗或清洗不凈,很容易積垢堵塞齒輪泵內的配流通道,使齒輪泵的內阻增加,磨損加快,使計量誤差越來越大,繼而影響發泡劑的水液混合比,致使發泡質量不能穩定,直接影響發泡混凝土的產品質量。這也是目前急需解決的問題。

      2.3  水液混合比對工程質量的影響

      目前生產發泡劑的廠家很多,他們將發泡劑的水液混合比設計成固定方式,使水液混合比無法調節,這就給用戶在選擇發泡劑的品種上帶來局限性。因為不同工程的功能要求不同,要根據工程的實際情況,選擇發泡劑的種類。不同的發泡劑其水液混合比也不同,沒有水液混合比調整機構的發泡機,將會對發泡混凝土的施工帶來困難。發泡劑的種類較多,目前可簡單分為:植物型、動物型和復合型三大類。還有特殊型發泡劑,就水液混合比有1∶20、1∶30、1∶40……1∶100等不同檔次,常用的有1∶30~1∶50。因發泡劑溶液的濃度直接影響泡體的穩定性和泌水性,進而影響發泡混凝土的質量。就同類發泡劑來說,其濃度越小,泡體的穩定性越差,泌水破泡越快;但濃度過大,起泡性能差、發泡倍數低,會造成浪費。因此不同發泡劑有不同的水液混合比,這就要求生產發泡劑的廠家一定要設計有發泡劑水液混合比的調整機構,便于用戶調整使用,以產出高質量的發泡混凝土。目前,大多數廠家生產的發泡劑都設有發泡量大小的調整機構,卻沒有發泡劑水液混合比的調整機構。這在一定程度上會影響發泡混凝土的生產質量。筆者建議可否由發泡混凝土協會牽頭,組織研制專用齒輪泵和專用計量系統,以及專用發泡劑水液混合比調整機構,包括易損件配套,在全國行業內統一推廣應用,以解決上述疑難問題,提高發泡混凝土的施工質量。

      2.4 施工現場管理對產品質量的影響與控制

      無論是屋面保溫層現澆或墻面保溫層現澆施工,發泡混凝土與結構層之間的界面濕潤處理十分關鍵,直接影響產品質量。目前國家和行業尚未制定統一的施工工法,部分省、市、地區相關部門雖已制定了施工工法,但缺乏界面濕潤處理規定。由于施工隊伍水平的差異,很多施工人員對施工界面濕潤處理不夠重視,以致產生發泡混凝土與結構層之間粘結不牢,出現飄浮、空鼓等很多質量問題。

      施工前,結構層表面應清理干凈,除去浮灰。老結構層必須剔除風化和松動的部分。然后打水濕潤要適當,打水時間要掌握好,不能過干或過濕,尤其是屋面,很多施工人員對此不做任何處理。夏天非常干燥的情況下,直接現澆,或雨后存水過多也不作去水處理,致使產生很多質量問題。因為結構層太干燥,結構層表面會迅速從發泡水泥漿中吸取水分,致使發泡水泥的接觸層迅速失水、消泡,變成沉淀干燥的凈水泥漿粉,進而影響水泥的水化反應,導致粘結不牢,形成空鼓。若結構層表面含水過多,會使發泡混凝土接觸層迅速稀釋。泡體遇水稀釋后會串泡、破泡、水泥沉淀,也會使接觸層形成一定厚度的凈水泥漿,使發泡混凝土水料混合比產生變化,造成滑坡和表面開裂,既影響產品的質量又造成人為浪費。因此,施工現場管理中的每個環節都十分重要,都會直接影響產品的質量,所以施工人員和管理人員的知識水平提高至關重要。筆者建議,可否由協會牽頭組織相關人員在全國范圍內進行提高施工質量的普及知識教育的輪訓班,或會同各省、市、建材、墻改部門的支持和協助,共同提高施工技術水平,推動施工質量向高品質發展。

      2.5 自動化施工機械和相關問題解決的探討

      面對未來的能源危機,發展節能保溫產品是政府相關職能部門的責任和義務,也是全國人民的企求。大家都要有能源危機的緊迫感。發泡混凝土是一種節能建筑材料,其質量水平直接影響建筑物的整體質量和壽命,因此發泡混凝土的施工質量必須規范化。施工機械的可操作性也至關重要,較理想的施工機械、高素質的施工隊伍對產品質量的提高將起決定性作用。因此筆者構想進一步完善目前市場上的施工機械,改進其不足。增加其智能控制部分,細化物料混合比計量系統,將會使施工機械的可操作水平大大提高。

      一,設計具有計量裝置的螺旋輸送機替代傳統的皮帶輸送機。因皮帶輸送機工作時粉塵較大,易打滑,又無計量裝置,給料誤差大。設計帶計量裝置的螺旋輸送機給料,尤其是粉煤灰和硅灰等微量物料的添加更為適合。

      二,設計專用的帶尼龍齒輪芯的齒輪泵,解決耐磨耐腐蝕問題,作為發泡劑的計量裝置,計量較為準確,使用壽命長?;蛟O計準確的隔膜泵,乳動泵替代之。

         

      第三,在水液混合比系統加裝專用的分級流量調節閥,可準確調整水液混合比,能實現各種發泡劑水液混合比的調整,提高和穩定發泡質量。

          

      第四,物料控制系統的傳感器、液壓控制系統的電磁閥、接近開關、電機的溫敏控制和過荷控制等控制部件全部用PLC控制,便于程序控制和時間調整,這樣可大大降低整機的故障率,逐步實現自動控制和智能化控制。

      第五,設計流量控制器來控制拌和機供水量,由中控PLC統一控制,使水灰比能夠方便地調整,產品的絕干密度也就容易控制了。

      第六,為適應城市建設空間小、工期緊的特點,施工機械應轉場快。筆者設想將施工機械集成化,全部配有自行走機構,即把成套機械組裝在車輛上,實現迅速轉場。物料可用小型罐車下面設有螺旋輸送機構,便于和拌和機連接。這樣既能實現快速轉場又能減少粉塵污染,并且使施工效率大大提高,可實現文明生產、現代化施工。


      3  結語

      通過對上述發泡混凝土現澆施工中存在的若干質量問題進行剖析、研究表明,發泡混凝土在現澆施工中,各種材料的混合比、現場管理、施工機械的性能等,都是影響產品質量的因素,必須引起足夠重視。同時提出了解決問題的辦法和建議,旨在參與推動發泡混凝土現澆施工質量的提高,為該項工作做點微薄的貢獻。


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