发泡混凝土施工质量研究

1  目前市场和未来发展

1.1目前市场

    随着墙体材料的不断革新，国家建筑节能政策的逐步推进，节能型建筑材料的研发与应用受到建筑业界的广泛关注。发泡混凝土是一种新型保温节能建筑材料，因其具有轻质、保温、隔热、隔音、 抗震、 不燃、 耐久等特点，在我国得到了长足发展。目前国内市场上应用的发泡混凝土产品一般可分为预制和现浇两大类。预制类的如轻质墙板、砌块、保温砖、夹心构件、装配式构件以及墙体保温挂板等。其生产工艺基本成熟，大部分均有相关的国家标准，生产质量相对稳定可靠。现浇的发泡混凝土产品有屋面保温隔热层、地暖保温层、外墙隔热层、公路护坡、隧道填充、软路基处理、楼房基础回填、地下停车场及锅炉房保温隔热、隔音墙体及外墙保温隔热层现浇等。这些工程就其结构和要求不同，施工中影响质量的变量亦较多。例如施工人员的素质及机手操作水平的参差不齐，施工机械技术水平的不同，各地原材料的差异，以及水泥、发泡剂等外加剂掺量配比的变化，都会给产品质量带来很大差异。目前现浇发泡混凝土的国家标准尚在研讨制定中，仅部分厂家及施工单位制定了企业标准（规范）及施工工法，绝大多数施工队伍既无资质又无规范，技术水平良莠不齐，施工质量存在诸多问题。

1.2 未来发展

    我国是一个人口众多的国家，未来也将面临能源危机，中国要走可持续发展的道路，必须重视建筑节能。我国南北跨度较大，北方采暖和南方降温的能耗都十分大，建筑节能至关重要。发泡混凝土以其具有保温节能、轻质、不燃、隔音、防火等优点，必将得到广泛关注和普遍应用。目前除了生产预制保温轻质墙板、砌块、复合保温砌块、陶粒发泡混凝土砌块以外，已经有部分厂家在致力研究和实施发泡混凝土墙体现浇技术。其中有框架结构发泡混凝土墙体、钢结构发泡混凝土现浇墙体、砖混结构夹心发泡混凝土现浇墙体等。这些技术都将逐步成熟推广应用。据初步调查，2009年我国仅房屋建筑面积达三十多亿平方米，墙体面积是建筑面积的三至四倍，若五分之一墙体使用发泡混凝土，其使用量也将达到二十多亿平方米，市场用量惊人。发泡混凝土现浇保温墙体项目若能成熟推广应用，必将使建筑业的保温节能工作提高到一个崭新的阶段。同时在矿山、公路护坡、隧道回填、油田稳固等土建领域发泡混凝土也将得到大量应用。发泡混凝土还具有飘浮承载、防磁、防辐射、军事上防爆抗震等特点。因此，发泡混凝土的未来应用前景将越来越广阔。

2  现浇发泡混凝土施工中的若干问题

    发泡混凝土是多种材料和外加剂的混合胶凝体。原材料的材质不同、物料混合比的不同、外加剂性质的不同、水液混合比的不同、施工机械及施工人员操作水平的不同、施工环境及养护情况的不同都会给发泡混凝土的产品质量带来很大影响，是一个多变量控制技术的施工工程。每一个变量参数的介入，都会使发泡混凝土的质量产生很大差异。因此，施工中的混合比就显得十分重要。如何解决现浇发泡混凝土施工中影响产品质量的相关问题是本文讨论的重点。

2.1 物料混合比对工程质量的影响

    众所周知，发泡混凝土施工中材料的混合比是影响工程质量的主要因素。发泡混凝土的性能受许多因素的影响。我国目前还没有建立完善的发泡混凝土施工规范及技术标准，大都靠经验或实验来进行施工。质量控制存在很多问题，具有智能化、自动化的施工机械仍在进一步的研制之中。发泡混凝土的现浇工程施工中的混料比、施工方法、现场管理等方面仍处于初级发展阶段。经试验表明，粉煤灰在最佳掺量以内能使产品强度有所增加，超过最佳掺量后其强度呈下降趋势；水泥也是如此，超过最佳用量后其强度随水泥用量的增加而降低。这就警示我们，必须合理控制物料的最佳用量，尤其是硅灰等微量元素的添加更要精准。添加多了或不均匀都会造成浪费。因此使用机电一体化的匀速计量系统进行控制是比较理想的方案。但目前国内大部分施工队伍均采用人工凭感觉的方法，用铁锹估算添加。主料水泥与粉煤灰的添加大多用皮带输送机或螺旋输送机给料，只能粗略计量，误差很大。尤其是水灰比控制，仅凭感觉，很不科学，使得产品质量不稳定。因此，为提高发泡混凝土的施工质量，本文倡导可否由协会或社会责任心较强的企业家们牵头，研制和推广精准的自动化的综合配料系统，及具有较准确计量系统的施工机械在全国行业内推广应用。共同努力来提高发泡混凝土的施工质量，为工程质量负责，为社会多作贡献。

2.2  外加剂对发泡混凝土质量的影响与控制

    发泡混凝土的外加剂较多，主要有发泡剂、速凝剂、减水剂等。其配比参数均应以精准为要。如发泡剂，其初始水液混合比的控制以及发泡率的控制都会对发泡混凝土的质量产生很大影响。目前国内生产发泡机的厂家大都以仿造为多，自主研发较少，核心技术掌握有限。发泡剂等原料的混合比控制均不够精准，使得施工质量不够稳定。目前使用的发泡剂控制系统可分为三大类，即齿轮泵控制类、软管泵控制类和吸管截面比控制类。相比之下，齿轮泵控制类比较精准。但目前使用的齿轮泵多为代用品，将其用于液压系统可以，但用于发泡剂计量系统还有待于改进，因代用品齿轮泵壳体是铝合金的，内部齿轮是碳钢淬火件，两者硬度相差甚远，在润滑不良的情况下其内部配流盘铝合金极易磨损，造成内泄漏。再者内部碳钢齿轮具有易腐蚀、磨损快、内泄漏大等缺陷，直接影响计量精度。究其原因，发泡剂从理论上是中性物质，但实际上很多发泡剂呈弱碱性或弱酸性，会对齿轮泵内的碳钢齿轮产生一定的腐蚀，使其磨损加快；加之发泡剂本身具有一定的粘稠度，若工作后不清洗或清洗不净，很容易积垢堵塞齿轮泵内的配流通道，使齿轮泵的内阻增加，磨损加快，使计量误差越来越大，继而影响发泡剂的水液混合比，致使发泡质量不能稳定，直接影响发泡混凝土的产品质量。这也是目前急需解决的问题。

2.3  水液混合比对工程质量的影响

    目前生产发泡剂的厂家很多，他们将发泡剂的水液混合比设计成固定方式，使水液混合比无法调节，这就给用户在选择发泡剂的品种上带来局限性。因为不同工程的功能要求不同，要根据工程的实际情况，选择发泡剂的种类。不同的发泡剂其水液混合比也不同，没有水液混合比调整机构的发泡机，将会对发泡混凝土的施工带来困难。发泡剂的种类较多，目前可简单分为：植物型、动物型和复合型三大类。还有特殊型发泡剂，就水液混合比有1∶20、1∶30、1∶40……1∶100等不同档次，常用的有1∶30~1∶50。因发泡剂溶液的浓度直接影响泡体的稳定性和泌水性，进而影响发泡混凝土的质量。就同类发泡剂来说，其浓度越小，泡体的稳定性越差，泌水破泡越快；但浓度过大，起泡性能差、发泡倍数低，会造成浪费。因此不同发泡剂有不同的最佳水液混合比，这就要求生产发泡剂的厂家一定要设计有发泡剂水液混合比的调整机构，便于用户调整使用，以产出高质量的发泡混凝土。目前，大多数厂家生产的发泡剂都设有发泡量大小的调整机构，却没有发泡剂水液混合比的调整机构。这在一定程度上会影响发泡混凝土的生产质量。笔者建议可否由发泡混凝土协会牵头，组织研制专用齿轮泵和专用计量系统，以及专用发泡剂水液混合比调整机构，包括易损件配套，在全国行业内统一推广应用，以解决上述疑难问题，提高发泡混凝土的施工质量。

2.4 施工现场管理对产品质量的影响与控制

    无论是屋面保温层现浇或墙面保温层现浇施工，发泡混凝土与结构层之间的界面湿润处理十分关键，直接影响产品质量。目前国家和行业尚未制定统一的施工工法，部分省、市、地区相关部门虽已制定了施工工法，但缺乏界面湿润处理规定。由于施工队伍水平的差异，很多施工人员对施工界面湿润处理不够重视，以致产生发泡混凝土与结构层之间粘结不牢，出现飘浮、空鼓等很多质量问题。

    施工前，结构层表面应清理干净，除去浮灰。老结构层必须剔除风化和松动的部分。然后打水湿润要适当，打水时间要掌握好，不能过干或过湿，尤其是屋面，很多施工人员对此不做任何处理。夏天非常干燥的情况下，直接现浇，或雨后存水过多也不作去水处理，致使产生很多质量问题。因为结构层太干燥，结构层表面会迅速从发泡水泥浆中吸取水分，致使发泡水泥的接触层迅速失水、消泡，变成沉淀干燥的净水泥浆粉，进而影响水泥的水化反应，导致粘结不牢，形成空鼓。若结构层表面含水过多，会使发泡混凝土接触层迅速稀释。泡体遇水稀释后会串泡、破泡、水泥沉淀，也会使接触层形成一定厚度的净水泥浆，使发泡混凝土水料混合比产生变化，造成滑坡和表面开裂，既影响产品的质量又造成人为浪费。因此，施工现场管理中的每个环节都十分重要，都会直接影响产品的质量，所以施工人员和管理人员的知识水平提高至关重要。笔者建议，可否由协会牵头组织相关人员在全国范围内进行提高施工质量的普及知识教育的轮训班，或会同各省、市、建材、墙改部门的支持和协助，共同提高施工技术水平，推动施工质量向高端发展。

2.5 自动化施工机械和相关问题解决的探讨

     面对未来的能源危机，发展节能保温产品是政府相关职能部门的责任和义务，也是全国人民的企求。大家都要有能源危机的紧迫感。发泡混凝土是一种节能建筑材料，其质量水平直接影响建筑物的整体质量和寿命，因此发泡混凝土的施工质量必须规范化。施工机械的可操作性也至关重要，较理想的施工机械、高素质的施工队伍对产品质量的提高将起决定性作用。因此笔者构想进一步完善目前市场上的施工机械，改进其不足。增加其智能控制部分，细化物料混合比计量系统，将会使施工机械的可操作水平大大提高。

    第一，设计具有计量装置的螺旋输送机替代传统的皮带输送机。因皮带输送机工作时粉尘较大，易打滑，又无计量装置，给料误差大。设计带计量装置的螺旋输送机给料，尤其是粉煤灰和硅灰等微量物料的添加更为适合。

    第二，设计专用的带尼龙齿轮芯的齿轮泵，解决耐磨耐腐蚀问题，作为发泡剂的计量装置，计量较为准确，使用寿命长。或设计精准的隔膜泵，乳动泵替代之。

第三，在水液混合比系统加装专用的分级流量调节阀，可精确调整水液混合比，能实现各种发泡剂水液混合比的调整，提高和稳定发泡质量。

第四，物料控制系统的传感器、液压控制系统的电磁阀、接近开关、电机的温敏控制和过荷控制等控制部件全部用PLC控制，便于程序控制和时间调整，这样可大大降低整机的故障率，逐步实现自动控制和智能化控制。

    第五，设计流量控制器来控制拌和机供水量，由中控PLC统一控制，使水灰比能够方便地调整，产品的绝干密度也就容易控制了。

    第六，为适应城市建设空间小、工期紧的特点，施工机械应转场快。笔者设想将施工机械集成化，全部配有自行走机构，即把成套机械组装在车辆上，实现迅速转场。物料可用小型罐车下面设有螺旋输送机构，便于和拌和机连接。这样既能实现快速转场又能减少粉尘污染，并且使施工效率大大提高，可实现文明生产、现代化施工。

3  结语

    通过对上述发泡混凝土现浇施工中存在的若干质量问题进行剖析、研究表明，发泡混凝土在现浇施工中，各种材料的混合比、现场管理、施工机械的性能等，都是影响产品质量的因素，必须引起足够重视。同时提出了解决问题的办法和建议，旨在参与推动发泡混凝土现浇施工质量的提高，为该项工作做点微薄的贡献。