页岩陶粒泡沫混凝土在建筑围护结构中的应用★

徐璐 樊晓 杜争 卫欣欣 王林珂

(1.河南理工大学土木工程学院，河南焦作 454000;2.河南省城市规划设计研究总院有限公司，河南郑州 450000;3.河南省对外建设有限公司，河南郑州 450000)

页岩陶粒泡沫混凝土作为一种新型材料已经在美国、德国、意大利等欧美国家以及日本、韩国等亚洲国家中被用于挡土墙、隔墙等围护结构中，为建筑的超高层发展提供保证［1］。我国随着墙体材料改革与65%建筑节能政策的推行，节能型建筑材料的开发和应用受到广泛的重视。然而，过去的研究集中于普通混凝土和蒸压砌块，对页岩陶粒泡沫混凝土的研究甚少，严重制约页岩陶粒泡沫混凝土的应用。页岩陶粒泡沫混凝土因其强度高和良好的保温隔热等特性逐渐被人们认识，并且开始在围护结构中使用。

1 页岩陶粒泡沫混凝土的原材料和特性

1.1 原材料

页岩陶粒泡沫混凝土的生产原材料包括发泡剂、减水剂、粉煤灰、水泥、陶粒和水等。

发泡剂采用HT复合发泡剂，减水剂选用高效减水剂，均应符合现行国家标准GB 8076混凝土外加剂的规定。

水泥宜选用32.5强度等级的复合硅酸盐水泥，并应符合国家标准GB 1-75通用硅酸盐水泥的规定;粉煤灰应符合GB J-146粉煤灰混凝土应用技术规范的规定。

陶粒泡沫混凝土搅拌用水应符合现行行业标准JGJ 63混凝土用水标准有关规定。

陶粒采用的是0 mm～8 mm的页岩陶粒，应符合国家标准GB/T 17431.1轻集料及其实验方法第一部分轻集料有关规定。

1.2 陶粒泡沫混凝土的特点

1)轻质高强。普通混凝土的表观密度为1 950 kg/m3～2 500 kg/m3，陶粒泡沫混凝土的表观密度为 300 kg/m3～1 200 kg/m3，相当于普通混凝土的 1/5 ～1/10［2］。

2)保温隔热。材料的导热系数越小，绝热性能越好。λ≤0.23 W/(m·K)的材料称为绝热材料。普通混凝土的导热系数为1.3 W/(m·K)～1.49 W/(m·K)［3］，而陶粒泡沫混凝土的导热系数仅为0.12 W/(m·K)～0.30 W/(m·K)［2］。由此可见其具有较好的保温性能。

3)吸声性能好。普通混凝土的吸声系数介于0.01～0.02之间。而陶粒泡沫混凝土的吸声系数α介于0.8～1.4［5］之间。

4)安全、防火、耐候性能佳。陶粒泡沫混凝土与建筑物基层粘结牢固，抗风压、耐冲击、耐候性好，为无机不燃材料;陶粒泡沫混凝土为水泥制品，其寿命与建筑物主体寿命相同。

2 页岩陶粒泡沫混凝土内部的孔结构

陶粒泡沫混凝土中有两个孔系统，一个是陶粒中的孔系统，另一是水泥石中的孔系统。由于陶粒是高温烧结而成，内部有很多的微小空隙使其具有较强吸水性，以致陶粒混凝土难以成型密实，其水泥石中存在着不规则的大孔，并且分布较散如图1所示;当掺入泡沫后，产生六边形较小气孔如图2所示，气孔形状规则且排列密集代替了原来不规则的大孔。陶粒混凝土中引入泡沫所产生的孔，使水泥石中的孔结构得以改善。而陶粒混凝土中孔的孔径大，而且形状不规则，必然使陶粒泡沫混凝土的许多性能优于陶粒混凝土。

图1 页岩陶粒混凝土内部孔结构

图2 页岩陶粒泡沫混凝土内部孔结构

3 页岩陶粒泡沫混凝土的工程应用

3.1 工程简介

郑州华润悦府位于二七区铭功路以东，西太康路以南，民主路以西，自由路以北，由华润置地(郑州)有限公司开发。

郑州华润悦府将是河南第一个超高层住宅小区(地上54层)，也是郑州住宅小区的最高标准，占地面积36 666 m2，建筑面积220 000 m2，容积率为6.20，绿化率28%。该项目围护结构采用现浇页岩陶粒泡沫混凝土，泵送高度160 m，现浇墙体高度为4 m，墙体厚度0.2 m，模板采用铝合金模板。

3.2 施工工艺

1)施工准备:按照页岩陶粒泡沫混凝土配合比进行配料计算，购买各种原材料;安装并调试机械设备，建立完善的操作规程和岗位责任制;对作业人员进行技能和安全培训，确保施工能井然有序进行。2)基层处理:在铝合金模板安装前，对基层上的浮灰、散落的混凝土及其他建筑杂物进行清理，并洒水湿润，使基层干净平整。3)铝合金模板安装:根据图纸确定门窗洞口、预留洞口的位置和标高并弹出墙体轴线、墙边线、洞口控制线，安装模板并刷涂脱模剂。4)模板校准:铝合金模板安装后反复检查模板的平整度和垂直度，尤其是模板间的接缝，清理安装过程中残留在模板内部的垃圾，封堵可能漏浆的孔洞，核对图纸与模板安装的结果并整改。5)页岩陶粒泡沫混凝土的制备:将页岩陶粒、水泥、粉煤灰放入搅拌机料斗干混均匀后开始加水及减水剂等其他外加剂制备浆体。开启发泡设备，将所制的泡沫冲入浆体中进行混泡。6)浇筑墙体:将制备好的陶粒泡沫混凝土放入泵车，通过泵管送到安装好的铝合金模板内，如图3所示。7)拆模、养护:拆模必须满足拆模时所需混凝土抗压强度，在自然环境下养护并做好成品保护，如图4所示。

图3 陶粒泡沫混凝土墙体浇筑

图4 拆模后的陶粒泡沫混凝土墙体

4 结语

页岩陶粒泡沫混凝土具有强度高、良好的保温隔热性和耐火耐候性，其应用于围护结构性能将会优于普通混凝土、蒸压砌块和GRC隔墙板。另外，页岩陶粒泡沫混凝土用于现浇墙体是重大的技术突破，其一次成型、施工快、无裂缝，同时墙体使用量要远大于屋面和地面。因此，若这一技术得以推广，不但会降低工程总造价，而且现浇墙体还将成为页岩陶粒泡沫混凝土第一大应用领域，让我们拭目以待。

［1］刘小艳，王新瑞，刘 磊，等.泡沫混凝土的研究进展及应用［J］.混凝土，2012(6)：34-36.

［2］JG/T 266-2011，泡沫混凝土［S］.

［3］侯永生，刘桂军，王联芳.混凝土的配制与施工技术［M］.北京：中国铁道出版社，2010：20.

［4］龚洛书，柳春圃.轻集料混凝土［M］.北京：中国铁道出版社，1996：203.

［5］何艳君.泡沫混凝土多功能材料的性能与用途［A］.中国混凝土与水泥制品协会泡沫混凝土分会成立大会暨第一届中国泡沫混凝土技术交流会论文集［C］.张家界：中国混凝土与水泥制品协会，2009.