泡沫混凝土在日光温室墙体中的适用性研究

张海云 肖棠 吴海峰

（青海省机械科学研究所，青海西宁 810021）お

摘要 立足于青藏高原地区气候特点和温室生产的需要，通过发泡混凝土在温室墙体中的技术应用，对日光温室的山墙、后墙及前基础处都用发泡混凝土进行浇筑试验。试验结果表明浇筑后温室的保温性能明显高于其他同类温室。文章给出了发泡混凝土浇筑的生产操作要点及推广示范注意事项，对新材料在温室墙体中的应用起到了促进作用。

关键词 日光温室；发泡混凝土；土墙；砖墙；浇筑

中图分类号 SB26文献标识码

A文章编号 0517-6611（2014）19-06446-02

基金项目 青海新能源利用与建筑一体化项目“泡沫混凝土和土壤固化剂在高寒、高海拔地区适用性研究”（2010睪128）。

ぷ髡呒蚪 张海云（1964- ），男，青海湟源人，高级工程师，从事设施农业设计研发工作。

收稿日期 20140603

日光节能温室是利用太阳能，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性能、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。青海省机械科学研究所在多年建造日光节能温室所积累经验的基础之上将土墙、砖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。2010年在青海玉树县建成了四栋土墙+发泡混凝土+空心砖的新型日光节能温室（图1）。经测试，该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-28℃时，室内温度在7℃以上，完全可满足蔬菜种植要求；同时2012年在大通蔬菜办示范园区又建了一栋砖墙+发泡砼的新型试验日光温室（图2）。经测试，其保温性能高于其他砖墙+保温材料的日光温室3~5℃，冬季室外最冷温度-28℃，温室内在5℃以上，也满足了蔬菜种植要求。如果将泡沫混凝土技术应用到现代农业设施中，可为今后在高寒、高海拔地区大力推广这项新技术奠定一定的技术基础。

1 试验及施工方的确定

该设计施工方案在日光温室的外墙、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。为了检验其效果，首先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2 300 m，当时试验环境温度在15~26℃。建成后，经过2个冬天的种植试验，在整个冬季温室内温度都能保持在5℃以上，能满足蔬菜生长要求。

图1 发泡砼在温室土墙中的应用（单位：mm)

图2 发泡砼在温室砖墙中的应用（单位：mm)

表1 不同密度的泡沫混凝土试验

水灰比 泡沫混凝土湿密度∥kg/m3 泡沫混凝土干密度∥kg/m3

0.4 500 350

0.45 530 400

0.3 375 225

0.35 437.5 287.5

首先，采用ZF—100的水泥复合发泡剂，泡沫混凝土用量0.7 L/m3，选用了325#和425#两种标号的水泥分别作了对比试验。做成了一个长5 m，高2 m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型钢与胶木板组合显示（表2）。试验结果显示，泡沫混凝土的固化强度达不到作为外墙保温的强度。在试验过程中发现，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0.4 MPa,导热系数为0.079 w/m·k，将一个厚度为10 cm的泡沫混凝土试块倒上一定量的水，24 h后将试块锯开测量水渗入深度为4.7 cm。因此，在玉树代格村承建的四栋日光节能温室墙体采用了240空心砖+20 cm发泡砼+80 cm土墙+240空心砖，空心砖与土墙留20 cm的空隙；大通蔬菜办示范园区建的一栋日光温室墙体采用240红砖+50 cm发泡砼+240红砖，砖墙之间留50 cm的空隙，在空隙中填充泡沫混凝土，前基础防寒沟内填泡沫混凝土。

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 ﹌g/m3进行了现场浇筑。其浇筑配合比分别为：水灰比0.4；发泡剂稀释倍数20；泡沫混凝土湿密度500 ﹌g/m3。玉树代格村海拔高度约3 710 m，施工环境温度7~15 ℃，大通县海拔高度约2 720 m, 施工环境温度13~23 ℃。

表2 325#与425#水泥发泡性能比较

项目 干容重kg/m3 抗压で慷泉MPa 导热は凳w/m·k 抗渗性ぃㄋ平下降じ叨龋∥mm 燃烧ば阅

325# 350 ≥0.25 ≤0.1 ≤5 不燃烧

425# 350 ≥0.37 ≤0.079 ≤5 不燃烧

2 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12~14 MPa。

（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应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 h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100 cm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 h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 0.5 h内要对他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。

（8）温室墙体在砌筑时一定要用水泥砂浆抹面，并且待水泥砂浆凝固后，方可进行浇注发泡砼。

3 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。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。

（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6 cm,高9 cm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 min后量取沉降距。技术指标为发泡倍数为20倍，沉降距不大于1 cm。

（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6 cm的无底玻璃桶内，两端刮平，称其重量。计算公式为：

玀=V玒/(獹2-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）；獹1-玻璃桶质量（g）；獹2-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，如果部分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分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。

4 结论

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20 cm，浇注高度大于100 cm时应进行分层浇注。试验结果表明，发泡混凝土在温室土墙、砖墙结构中的应用及保温性能明显高于其他同类温室，推广应用前景广阔。

参考文献

［1］ 闰振甲，何艳君.泡沫混凝土实用生产技术［M］.北京:化学工业出版社， 2006.

［2］ 住房和城乡建设部.中华人民共和国建筑工业行业标准 泡沫混凝土JG/T 266—2011［S］.北京：中国标准出版社，2011.