A级不燃泡沫砼保温隔热楼面屋面及质量控制

程新生 印志红

摘要：随着国家对环保、节能的重视程度越来越高，加之新的节能规范的实施，新型无机A级不燃保温材料成为一种趋势和潮流。新型A级不燃保温泡沫混凝土因其防火级别高、施工方便、造价低廉等优势，逐渐为广大建筑工程技术人员和施工企业所接受，在建筑平面保温隔热应用也越来越广泛，在施工中针对新材料所显现出的质量问题，通过理论分析和结合施工实际提出了切实可行的解决方案，为今后同类工程的施工积累了经验。

关键词：泡沫混凝土 保温隔热 收缩开裂 吸水

中图分类号：TU37文献标识码： A

1、前言

泡沫混凝土材料及制品是由西方国家传入我国的轻质、保温、隔热、隔音的环保节能材料，以其优良的性能广泛应用于屋面保温隔热、地面保温隔音、非承重墙体等方面。因其环保、节能、低成本、施工方便等优点受到广大工程技术人员或施工企业的欢迎。泡沫混凝土技术经过在国内的多年发展，现已拥有许多配套设备完善、数据和经验积累丰富的专业泡沫混凝土企业。并能根据工程特点提供现场浇灌设备、技术工人等全套服务。虽然泡沫混凝土材料、设备、工艺已相对成熟，但施工过程中材料制备、操作工艺等环节的控制优劣，将影响泡沫混凝土最终成型质量。

2、工程概况

天津市智空间广场一期5-9#楼工程，地下1层，地上22层，总建筑面积98000m2，为全框架剪力墙结构。

本项目屋面工程采用现浇泡沫混凝土保温层兼找坡层，楼地面工程采用现浇泡沫混凝土做隔热兼隔音层，泡沫混凝土现浇工程量大，针对施工中出现的问题，现场有针对性的提出了一些具体对策和方法，可为今后泡沫混凝土的现场施工和质量管理起到引路作用。

3、泡沫混凝土的施工工艺

3.1 施工准备

屋面结构层中各种设施基础、预埋管件等安装完毕并验收合格。各种高差、标高控制点、控制线、管沟、排水沟测定完毕，并验收合格。屋面结构表面应平整，干净。在女儿墙四周和机房墙体抄测好标高线。楼层地暖隔热层施工准备同屋面基本相同。

施工中所需要的原料、设备提前进场，该进行复检的应该提前进行复检，人员应该提前做好安全劳动教育，合格后方可入场生产。具体的生产时间根据现场条件和各工序安排制定出有序的施工日程安排。

3.2 施工操作要点

3.2.1 配制泡沫浆体。按泡沫混凝土发泡剂的配比和生产工艺，配制发泡浆体，拌制水泥浆。按设计选用的泡沫混凝土型号，先将定量的水加入搅拌机，再将称量好的水泥投入搅拌机内搅拌，初次搅拌时间不少于2分钟后方可连续作业。

3.2.2 泵送作业。使水泥泡沫浆料达到均质化要求，即可进行泵送浇筑。预拌好的水泥泡沫浆料应在4小时内用完。基层处理：基层钢筋混凝土板面必须清扫干净，无松动、空鼓、起砂掉灰等现象。将泡沫混凝土中预埋件、预留孔（水管、排水孔等）在浇筑泡沫混凝土前做好隐检，严禁浇筑后在保温隔热层上凿洞打孔。

3.2.3 泡沫混凝土浇筑成型。按设计选定的保温层厚度，设定浇筑面标高线，有找坡要求的屋面尚应设定找坡线。浇筑泡沫混凝土，浇筑面应做到平整，如大面积平面浇筑时，可采用分区逐片浇筑的方法，用模板将施工面分割成若干个小片，逐片施工；也可采用全面分层、分段分层、斜面分层三种分层浇筑方法。当采用平面分层浇筑时需待前一层浇筑1~1.5小时，浆体初凝有一定承重能力后，方可继续浇筑上一层。浇筑达到标定高度后用2-3米铝合金刮尺杆刮平。12~14小时后进行保湿养护，养护时间不小于72小时。

3.2.4泡沫混凝土在一般情况下出于保温隔热的要求可以进行整体浇筑施工，而在抗震结构设计中应依据需要设置分格缝。在泡沫混凝土保温隔热层施工完成时，屋面找坡时应保证最薄处的泡沫混凝土厚度不得小于设计保温要求的厚度。本工程选用泡沫混凝土是根据华北标办所出的（08BJZ16)标准选用304公斤的容重标准。

4、泡沫混凝土的性能差异性

泡沫混凝土是由水泥、粉煤灰等胶凝材料、定量水搅拌成净浆，根据需配制的泡沫混凝土物性能，在水泥净浆中掺入一定比例的泡沫剂，通过泡沫剂的掺入量，确定泡沫体积、实测泡沫密度，并最终确定泡沫混凝土物理性能。泡沫混凝土物理性能如表一。

序号 项目 数值

1 干密度（kg/m3） 300-1200

2 抗压强度MPa 0.5-22.2Mpa

3 导热系数w/(m·K) 0.08-0.3

4 吸水率（%） 5-35

表1 泡沫混凝土物理性能

配制泡沫混凝土的过程中，胶凝材料、水灰比、泡沫体积等因素对泡沫混凝土的性能均会产生影响，会使泡沫混凝土在实际生产过程中和使用性能上表现出一定差异性。通过本工程的实际应用，主要存在以下三方面问题：

（1）强度偏低：体积密度为300～350kg/m3的泡沫混凝土的抗压强度较低，不足1.0MPa。

（2）裂缝：硬化后泡沫混凝土表面出现裂缝。

（3）吸水性：超出正常吸水率范围。

5、泡沫混凝土性能影响因素

5.1 泡沫混凝土强度影响因素

泡沫混凝土所具备的轻质、隔音、保温等性能和特殊加工制作工艺，如引气发泡工艺和骨料的组成成分等决定了其自身所存在的缺陷。由于泡沫混凝土中的孔隙率一般高达40％～60％，而且孔径主要为10μm 以上为主，与普通混凝土一样，泡沫混凝土的强度同样会存在一定的波动范围，胶凝材料种类、水泥品种和用量、配合比、水灰比、泡沫用量、发泡剂、养护条件等均为影响泡沫混凝土强度的重要因素。

5.1.1 配合比

泡沫混凝土制备时既可以只采用水泥作胶凝材料，也可同时采用除水泥以外的其它材料，如硅粉、矿渣、粉煤灰砂子等。

当只采用水泥做胶凝材料时，所用水泥的强度等级越高、用量越多，制备的泡沫混凝土强度也就越大。

当掺入其它胶凝材料时会导致泡沫混凝土早期强度的显著降低，但后期强度的影响不大。如果采用超细混合材时，如硅灰粉、矿渣粉、粉煤灰等，则强度影响较小。掺用砂子作细集料，泡沫混凝土的强度原则上也会发生不同程度的降低，实际施工中会同时掺用混合材、砂子，因此，泡沫混凝土的配合比中各种用料存在一个适宜的掺量比例，需试验确定。

5.1.2 水灰比

因为泡沫混凝土最终凝结与普通混凝土相同，一般情况水灰比对泡沫混凝土强度的影响成反比关系。但是水灰比对泡沫混凝土强度影响又有别于普通混凝土，实验证明，当水灰比在一定条件增加时，泡沫混凝土的强度与水灰比成正比关系（见图1）。

图1 水灰比对泡沫混凝土强度影响关系

分析原因，在浆体的流动性主要依靠水的用量来控制时，随着水灰比的增大强度增大反之减小。当较高的成型水灰比保证了浆料的良好流动性,且能确保将泡沫均匀引入到水泥浆料中并均匀分布,从而实现强度的增长。相反,水灰比的降低,浆体材料流动性不足,将引起气泡分布不均,从而降低混凝土的强度。综合以上情况,泡沫混凝土的水灰比对强度的影响是多方面的,应结合具体情况具体分析,调整水灰比的大小,使泡沫混凝土内部材料结构均匀且分布多封闭独立气泡是提高泡沫混凝土强度的重要途径。

5.1.3 体积密度

泡沫混凝土的体积密度越小，强度就越低，这一现象与泡沫的引入有关。理论和实验都证明，泡沫混凝土的强度与其内部的孔隙率之间存在一定数学关系。密度一定的泡沫混凝土，当配合比、水灰比等其它工艺条件改变时，强度会在一个较大范围内变动。

5.1.4 养护

养护条件对泡沫混凝土早期强度发展和最终强度均会产生影响。养护温度提高，水泥水化速度加快，泡沫混凝土早期强度发展较快，但对后期强度有一定的不利影响。但对现浇泡沫混凝土实际影响较小。

泡沫混凝土成型水灰比较大，成型后要加强早期养护和保水，防止水分过早散失。从而保证泡沫混凝土强度得以顺利增长。

5.1.5 外加剂

泡沫混凝土使用的外加剂主要包括水泥强度激发剂、减水剂和发泡剂等。水泥强度激发剂主要在水泥混合材的场合采用，可以减缦泡沫混凝土早期强度降低。但激发剂会降低泡沫混凝土的最终强度。

混凝土减水剂使泡沫混凝土即使在较低水灰比下仍然能够顺利完成浆料与泡沫的混合，制备出泡沫分布均匀的泡沫混凝土。

发泡剂对泡沫混凝土强度的影响体现在泡沫的大小、均匀性、泡沫的稳定性、发泡能力。要求发泡剂的发泡能力强、密度低、单位携水量小，泡沫牢固、细小、在混凝土中分布均匀。

5.1.6 提高泡沫混凝土强度措施

通过上述分析，可通过以下措施来提高泡沫混凝土的强度：

（1）选择合适的材料是保证泡沫混凝土强度的基础；

（2）根据选用泡沫混凝土特性实验确定合适的配合比；

（2）使用高效减水剂并控制适宜的水灰比；

（3）采用优质高效发泡剂；

（4）加强泡沫混凝土的早期养护。

5.2 泡沫混凝土裂缝、吸水影响因素

泡沫混凝土早期养护不当、保水措施不够、环境的不利影响，致使其内部的水分蒸发，必然会导致泡沫混凝土体积收缩、开裂。从泡沫混凝土的材料特性和实际切断面的观察研究发现，泡沫混凝土内的孔隙绝大多数是相对独立的封闭孔洞，试验表明，当完好养护的泡沫混凝土浸泡于水中时，其吸水主要集中于表层，内部不具有大的吸水性。影响泡沫混凝土收缩、开裂、吸水的主要原因有以下几点：

5.2.1 水泥用量

一般来说普通水泥在水化硬化过程中固相体积是增加的，水泥水化过程中伴随热效应，引起初始体积膨胀但冷却后又收缩，从而使泡沫混凝土表观收缩。水泥水化过程中还存在自吸水引起的自收缩现象。此此如果其它条件基本相同，泡沫混凝土的收缩与水泥用量成正比关系。

收缩裂缝一旦产生，必然导致泡沫混凝土吸水性增强，吸水性增强同时会影响其保温效果。

5.2.2 其它集料

试验表明，水泥基材料收缩率在一定范围内波动，具体为：水泥净浆(1500～3000)×10-6；水泥砂浆(900～1500)×10-6； 水泥混凝土(600～900)×10-6；水泥泡沫混凝土(1500～3500)×10-6。由数据可知，普通水泥混凝土的收缩率最小，水泥净浆收缩率较大，泡沫混凝土的收缩率最大。泡沫混凝土收缩最大，一是因为其中没有粗集料，另外就是其中含有大量的孔隙，空隙的大部分被水填充，使用过程随着孔隙中水分的逸出，外观表现出体积收缩。因此掺加集料是减少泡沫混凝土收缩的有效措施。

5.2.3水灰比、养护

水分逸出与硬化泡沫混凝土收缩变化有着明显和密切的同步性。这说明水分逸出直接导致泡沫混凝土的收缩，而当水分停止逸出时，泡沫混凝土也即停止收缩。

水泥完全水化所需的理论水灰比应为0.38，而泡沫混凝土的成型水灰比高达0.70-0.80。其多余的水分残留于硬化泡沫混凝土的孔隙中，这部分水约占成型水量的1/2。当周围相对湿度较低或环境温度较高时，水分就会蒸发。尤其在硬化的早期阶段，泡沫混凝土的结构比较薄弱，如果养护不当造成水分损失，会使泡沫混凝土产生收缩和表面裂缝，引发泡沫混凝土内部结构破坏，致使硬化泡沫混凝土吸水性增大。

5.2.4 避免泡沫混凝土收缩、裂缝和降低吸水性的措施

根据以上分析，可采用以下措施避免泡沫混凝土收缩、裂缝和降低吸水性：

（1）适宜的水泥用量；

（2）低的成型水灰比；

（3）适当掺加细骨料；

（4）加强早期养护、保水。

6、结束语

现浇泡沫混凝土在现场保温隔热的应用仍属于新工艺，现场搅拌成型质量受诸多条件限制或影响较大，要制备优质泡沫混凝土，需从材料、配比、工艺、养护等多方面加以控制和管理。根据材料特性和条件制定合理的施工方案和切实有效的质量控制措施是现浇泡沫混凝土施工的关键。

参考文献：

[1]《泡沫混凝土实用生产技术》化学工业出版社闫振甲 何艳君

[2]《徐州工程学院学报(自然科学版)》2011年第02期 作者：李应权;朱立德;李菊丽;扈士凯;段策;王笑帆

[3]《泡沫混凝土材料与工程应用》中国建筑工业出版社 唐明徐立新