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              發(fā)泡混凝土施工質(zhì)量研究

              1  目前市場(chǎng)和未來(lái)發(fā)展

              1.1目前市場(chǎng)

              隨著(zhù)墻體材料的不斷革新,國家建筑節能政策的逐步推進(jìn),節能型建筑材料的研發(fā)與應用受到建筑業(yè)界的廣泛關(guān)注。發(fā)泡混凝土是一種新型保溫節能建筑材料,因其具有輕質(zhì)、保溫、隔熱、隔音、 抗震、 不燃、 耐久等特點(diǎn),在我國得到了長(cháng)足發(fā)展。目前國內市場(chǎng)上應用的發(fā)泡混凝土產(chǎn)品一般可分為預制和現澆兩大類(lèi)。預制類(lèi)的如輕質(zhì)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(chǎn)工藝基本成熟,大部分均有相關(guān)的國家標準,生產(chǎn)質(zhì)量相對穩定可靠?,F澆的發(fā)泡混凝土產(chǎn)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(chē)場(chǎng)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(zhì)量的變量亦較多。例如施工人員的素質(zhì)及機手操作水平的參差不齊,施工機械技術(shù)水平的不同,各地原材料的差異,以及水泥、發(fā)泡劑等外加劑摻量配比的變化,都會(huì )給產(chǎn)品質(zhì)量帶來(lái)很大差異。目前現澆發(fā)泡混凝土的國家標準尚在研討制定中,僅部分廠(chǎng)家及施工單位制定了企業(yè)標準(規范)及施工工法,絕大多數施工隊伍既無(wú)資質(zhì)又無(wú)規范,技術(shù)水平良莠不齊,施工質(zhì)量存在諸多問(wèn)題。

              1.2 未來(lái)發(fā)展

              我國是一個(gè)人口眾多的國家,未來(lái)也將面臨能源危機,中國要走可持續發(fā)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(guān)重要。發(fā)泡混凝土以其具有保溫節能、輕質(zhì)、不燃、隔音、防火等優(yōu)點(diǎn),必將得到廣泛關(guān)注和普遍應用。目前除了生產(chǎn)預制保溫輕質(zhì)墻板、砌塊、復合保溫砌塊、陶粒發(fā)泡混凝土砌塊以外,已經(jīng)有部分廠(chǎng)家在致力研究和實(shí)施發(fā)泡混凝土墻體現澆技術(shù)。其中有框架結構發(fā)泡混凝土墻體、鋼結構發(fā)泡混凝土現澆墻體、磚混結構夾心發(fā)泡混凝土現澆墻體等。這些技術(shù)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(fā)泡混凝土,其使用量也將達到二十多億平米,市場(chǎng)用量驚人。發(fā)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(yè)的保溫節能工作提高到一個(gè)嶄新的階段。同時(shí)在礦山、公路護坡、隧道回填、油田穩固等土建領(lǐng)域發(fā)泡混凝土也將得到大量應用。發(fā)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(diǎn)。因此,發(fā)泡混凝土的未來(lái)應用前景將越來(lái)越廣闊。


              2  現澆發(fā)泡混凝土施工中的若干問(wèn)題

              發(fā)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(zhì)不同、物料混合比的不同、外加劑性質(zhì)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(huán)境及養護情況的不同都會(huì )給發(fā)泡混凝土的產(chǎn)品質(zhì)量帶來(lái)很大影響,是一個(gè)多變量控制技術(shù)的施工工程。每一個(gè)變量參數的介入,都會(huì )使發(fā)泡混凝土的質(zhì)量產(chǎn)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(fā)泡混凝土施工中影響產(chǎn)品質(zhì)量的相關(guān)問(wèn)題是本文討論的重點(diǎn)。

              2.1 物料混合比對工程質(zhì)量的影響

              眾所周知,發(fā)泡混凝土施工中材料的混合比是影響工程質(zhì)量的主要因素。發(fā)泡混凝土的性能受許多因素的影響。我國目前還沒(méi)有建立完善的發(fā)泡混凝土施工規范及技術(shù)標準,大都靠經(jīng)驗或實(shí)驗來(lái)進(jìn)行施工。質(zhì)量控制存在很多問(wèn)題,具有智能化、自動(dòng)化的施工機械仍在進(jìn)一步的研制之中。發(fā)泡混凝土的現澆工程施工中的混料比、施工方法、現場(chǎng)管理等方面仍處于初級發(fā)展階段。經(jīng)試驗表明,粉煤灰在摻量以?xún)饶苁巩a(chǎn)品強度有所增加,超過(guò)摻量后其強度呈下降趨勢;水泥也是如此,超過(guò)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(huì )造成浪費。因此使用機電一體化的勻速計量系統進(jìn)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(jué)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(jué),很不科學(xué),使得產(chǎn)品質(zhì)量不穩定。因此,為提高發(fā)泡混凝土的施工質(zhì)量,本文倡導可否由協(xié)會(huì )或社會(huì )責任心較強的企業(yè)家們牽頭,研制和推廣精準的自動(dòng)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(yè)內推廣應用。共同努力來(lái)提高發(fā)泡混凝土的施工質(zhì)量,為工程質(zhì)量負責,為社會(huì )多作貢獻。

              2.2  外加劑對發(fā)泡混凝土質(zhì)量的影響與控制

              發(fā)泡混凝土的外加劑較多,主要有發(fā)泡劑、速凝劑、減水劑等。其配比參數均應以準確為要。如發(fā)泡劑,其初始水液混合比的控制以及發(fā)泡率的控制都會(huì )對發(fā)泡混凝土的質(zhì)量產(chǎn)生很大影響。目前國內生產(chǎn)發(fā)泡機的廠(chǎng)家大都以仿造為多,自主研發(fā)較少,核心技術(shù)掌握有限。發(fā)泡劑等原料的混合比控制均不夠準確,使得施工質(zhì)量不夠穩定。目前使用的發(fā)泡劑控制系統可分為三大類(lèi),即齒輪泵控制類(lèi)、軟管泵控制類(lèi)和吸管截面比控制類(lèi)。相比之下,齒輪泵控制類(lèi)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(fā)泡劑計量系統還有待于改進(jìn),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(pán)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(fā)泡劑從理論上是中性物質(zhì),但實(shí)際上很多發(fā)泡劑呈弱堿性或弱酸性,會(huì )對齒輪泵內的碳鋼齒輪產(chǎn)生一定的腐蝕,使其磨損加快;加之發(fā)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(lái)越大,繼而影響發(fā)泡劑的水液混合比,致使發(fā)泡質(zhì)量不能穩定,直接影響發(fā)泡混凝土的產(chǎn)品質(zhì)量。這也是目前急需解決的問(wèn)題。

              2.3  水液混合比對工程質(zhì)量的影響

              目前生產(chǎn)發(fā)泡劑的廠(chǎng)家很多,他們將發(fā)泡劑的水液混合比設計成固定方式,使水液混合比無(wú)法調節,這就給用戶(hù)在選擇發(fā)泡劑的品種上帶來(lái)局限性。因為不同工程的功能要求不同,要根據工程的實(shí)際情況,選擇發(fā)泡劑的種類(lèi)。不同的發(fā)泡劑其水液混合比也不同,沒(méi)有水液混合比調整機構的發(fā)泡機,將會(huì )對發(fā)泡混凝土的施工帶來(lái)困難。發(fā)泡劑的種類(lèi)較多,目前可簡(jiǎn)單分為:植物型、動(dòng)物型和復合型三大類(lèi)。還有特殊型發(fā)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(fā)泡劑溶液的濃度直接影響泡體的穩定性和泌水性,進(jìn)而影響發(fā)泡混凝土的質(zhì)量。就同類(lèi)發(fā)泡劑來(lái)說(shuō),其濃度越小,泡體的穩定性越差,泌水破泡越快;但濃度過(guò)大,起泡性能差、發(fā)泡倍數低,會(huì )造成浪費。因此不同發(fā)泡劑有不同的水液混合比,這就要求生產(chǎn)發(fā)泡劑的廠(chǎng)家一定要設計有發(fā)泡劑水液混合比的調整機構,便于用戶(hù)調整使用,以產(chǎn)出高質(zhì)量的發(fā)泡混凝土。目前,大多數廠(chǎng)家生產(chǎn)的發(fā)泡劑都設有發(fā)泡量大小的調整機構,卻沒(méi)有發(fā)泡劑水液混合比的調整機構。這在一定程度上會(huì )影響發(fā)泡混凝土的生產(chǎn)質(zhì)量。筆者建議可否由發(fā)泡混凝土協(xié)會(huì )牽頭,組織研制專(zhuān)用齒輪泵和專(zhuān)用計量系統,以及專(zhuān)用發(fā)泡劑水液混合比調整機構,包括易損件配套,在全國行業(yè)內統一推廣應用,以解決上述疑難問(wèn)題,提高發(fā)泡混凝土的施工質(zhì)量。

              2.4 施工現場(chǎng)管理對產(chǎn)品質(zhì)量的影響與控制

              無(wú)論是屋面保溫層現澆或墻面保溫層現澆施工,發(fā)泡混凝土與結構層之間的界面濕潤處理十分關(guān)鍵,直接影響產(chǎn)品質(zhì)量。目前國家和行業(yè)尚未制定統一的施工工法,部分省、市、地區相關(guān)部門(mén)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(chǎn)生發(fā)泡混凝土與結構層之間粘結不牢,出現飄浮、空鼓等很多質(zhì)量問(wèn)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(fēng)化和松動(dòng)的部分。然后打水濕潤要適當,打水時(shí)間要掌握好,不能過(guò)干或過(guò)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(guò)多也不作去水處理,致使產(chǎn)生很多質(zhì)量問(wèn)題。因為結構層太干燥,結構層表面會(huì )迅速從發(fā)泡水泥漿中吸取水分,致使發(fā)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(jìn)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(guò)多,會(huì )使發(fā)泡混凝土接觸層迅速稀釋。泡體遇水稀釋后會(huì )串泡、破泡、水泥沉淀,也會(huì )使接觸層形成一定厚度的凈水泥漿,使發(fā)泡混凝土水料混合比產(chǎn)生變化,造成滑坡和表面開(kāi)裂,既影響產(chǎn)品的質(zhì)量又造成人為浪費。因此,施工現場(chǎng)管理中的每個(gè)環(huán)節都十分重要,都會(huì )直接影響產(chǎn)品的質(zhì)量,所以施工人員和管理人員的知識水平提高至關(guān)重要。筆者建議,可否由協(xié)會(huì )牽頭組織相關(guān)人員在全國范圍內進(jìn)行提高施工質(zhì)量的普及知識教育的輪訓班,或會(huì )同各省、市、建材、墻改部門(mén)的支持和協(xié)助,共同提高施工技術(shù)水平,推動(dòng)施工質(zhì)量向高品質(zhì)發(fā)展。

              2.5 自動(dòng)化施工機械和相關(guān)問(wèn)題解決的探討

              面對未來(lái)的能源危機,發(fā)展節能保溫產(chǎn)品是政府相關(guān)職能部門(mén)的責任和義務(wù),也是全國人民的企求。大家都要有能源危機的緊迫感。發(fā)泡混凝土是一種節能建筑材料,其質(zhì)量水平直接影響建筑物的整體質(zhì)量和壽命,因此發(fā)泡混凝土的施工質(zhì)量必須規范化。施工機械的可操作性也至關(guān)重要,較理想的施工機械、高素質(zhì)的施工隊伍對產(chǎn)品質(zhì)量的提高將起決定性作用。因此筆者構想進(jìn)一步完善目前市場(chǎng)上的施工機械,改進(jìn)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(huì )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(shí)粉塵較大,易打滑,又無(wú)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(zhuān)用的帶尼龍齒輪芯的齒輪泵,解決耐磨耐腐蝕問(wèn)題,作為發(fā)泡劑的計量裝置,計量較為準確,使用壽命長(cháng)?;蛟O計準確的隔膜泵,乳動(dòng)泵替代之。

                 

              第三,在水液混合比系統加裝專(zhuān)用的分級流量調節閥,可準確調整水液混合比,能實(shí)現各種發(fā)泡劑水液混合比的調整,提高和穩定發(fā)泡質(zhì)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(kāi)關(guān)、電機的溫敏控制和過(guò)荷控制等控制部件全部用PLC控制,便于程序控制和時(shí)間調整,這樣可大大降低整機的故障率,逐步實(shí)現自動(dòng)控制和智能化控制。

              第五,設計流量控制器來(lái)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(chǎn)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(diǎn),施工機械應轉場(chǎng)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(chē)輛上,實(shí)現迅速轉場(chǎng)。物料可用小型罐車(chē)下面設有螺旋輸送機構,便于和拌和機連接。這樣既能實(shí)現快速轉場(chǎng)又能減少粉塵污染,并且使施工效率大大提高,可實(shí)現文明生產(chǎn)、現代化施工。


              3  結語(yǔ)

              通過(guò)對上述發(fā)泡混凝土現澆施工中存在的若干質(zhì)量問(wèn)題進(jìn)行剖析、研究表明,發(fā)泡混凝土在現澆施工中,各種材料的混合比、現場(chǎng)管理、施工機械的性能等,都是影響產(chǎn)品質(zhì)量的因素,必須引起足夠重視。同時(shí)提出了解決問(wèn)題的辦法和建議,旨在參與推動(dòng)發(fā)泡混凝土現澆施工質(zhì)量的提高,為該項工作做點(diǎn)微薄的貢獻。


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