1.3 泡沫泡沫是降低泡沫混凝土密度的主要成分。按照添加的方式可以分为预发泡工艺(物理发泡法)或混合发泡工艺(化学发泡法)。预发泡是指先分别产生基础混合物和稳定的水性泡沫,然后再充分混合。混合发泡过程是指直接将发泡剂添加到基础混合物中,在基础混合物搅拌过程中产生泡沫,随着混凝土浆液的硬化而形成蜂窝状结构[7]。据研究表明,添加剂的量越多,混凝土中生成的泡沫的量也就越多,密度降低也更快。虽然将泡沫添加剂与混凝土混合时间越长,生成的泡沫数量就越多,但是长时间的混合会导致混凝土浆液中气泡不稳定、气泡之间彼此结合并产生分离。表面活性剂和发泡剂的类型也是影响泡沫混凝土性能的两个因素。表面活性剂的浓度对泡沫的密度影响较小,天然发泡剂更容易获得,与合成发泡剂相比,含有天然发泡剂的泡沫混凝土具有更强的力学性能。
1.4 水通常将pH值接近7的饮用水作为制备泡沫混凝土的原料。根据相关规定,对于要用于泡沫混凝土的水应进行清洁,确保不含油、酸、碱、盐、有机物等。同时,泡沫水泥要求的水灰比为0.35,这样设置是为了防止当水灰比过小时,水泥水化的同时从泡沫中吸取水分,使得混凝土混合物在搅拌的过程中变硬,导致气泡破裂。相反,当水灰比较高时,会导致混凝土混合物中的气泡活动较弱,从而产生离析现象。因此建议泡沫混凝土的水泥比控制在0.4~1.25。
02
泡沫混凝土具体性能的研究
2.1 稳定性当泡沫混凝土混合水泥浆的密度与设计密度值一致,且浆液无渗漏和离析时,可认为其是一种稳定的混合物。一般而言,对于密度为400 kg/m3的混凝土,当硅酸盐水泥没有被其他胶凝材料取代时,可以形成稳定的混合物,而当密度低于400 kg/m3时,采用5%~10%的硫铝酸钙取代水泥,也可以获得稳定的泡沫混凝土。同样,加入硅灰和粉煤灰,也可以提升泡沫混凝土混合液的稳定性[8]。硅灰可以促进泡沫更加均匀和封闭,有助于提高泡沫混凝土的稳定性。纳米二氧化硅和甲基纤维素可以使泡沫的寿命更长,但加入纳米二氧化硅会逐渐缩小泡沫的尺寸。而加入羟丙基甲基纤维素可以增加泡沫膜的厚度,且不改变孔径大小。
在泡沫混凝土浆液混合好后,混合液中空气泡沫的塌陷会影响混合料的稳定性,适当提升混合浆液的水固比可以防止这种情况发生。泡沫的浮力与泡沫的大小成正比,密度越低,浮力越大。当浮力克服了周围的泡沫混凝土时,泡沫就会取代周围的固体并上升到表面,从而造成混合浆液不稳定。较大的气泡尺寸和较小的固体部分会使分离壁变薄,从而使气体更容易发生迁移。一般从较高的内部压力(较小的气泡)扩散到较低的内部压力(较大的气泡),气泡的浮力会进一步变大。
2.2 干燥收缩、孔隙率和渗透率由于没有粗骨料的限制收缩,泡沫混凝土的干燥收缩率要比正常混凝土的收缩率高。因为纤维具有保留水分和延迟蒸发的能力,因此添加纤维后可以减少泡沫混凝土的干燥收缩量[9]。收缩率受混合料中存在的纤维百分比的影响,百分比越高,收缩率的降低幅度就越大。在对比分别使用如聚纤维、洋麻纤维、玻璃纤维、钢纤维和油棕榈纤维的泡沫混凝土收缩行为中,玻璃纤维和聚纤维的保水能力较强,显示出较小的干燥收缩。


常规的回填方式:
管线施工采用放坡开挖的方式成本低,但土方开挖、回填量大,对环境影响较大;
市政管线工程工期短、环境控制严格,放坡开挖的方式不太适用,市政施工应尽量减小开挖作业面的大小,以减小对环境的影响及缩短工期;
但作业面减小后,无法采用重型机械对沙、土等常规回填材料进行压实,易因回填材料的压实度不够而发生工后沉降。
管槽回填工后沉降病害原因:
对即有道路进行开挖、管线敷设、回填施工后,易形成工后沉降病害;
沉降发生后不仅路面需要重新维修,下方管道也随之出现位移;
传统的处理方法是:在沉降发生后加铺路面结构层,不但很难从根本上解决问题,还存 在反复维修、地下管道易受压破坏、经济性不强等问题。
分析工后沉降的成因,主要有以下两点:
① 回填的沙、石、土等材料密实度不够,工后自然压缩或遇水压缩造成沉降;
② 填料容重过大,造成地基荷载增加,地基沉降从而造成路面沉降。
管槽回填工后沉降原理示意图
气泡混合轻质泡沫混凝土管槽填充技术解决管槽回填工后沉降病害的基本原理
浇注后初凝前,具有很好的流动性,填充自密实,无需夯实、碾压可避免常规填料充填不饱满、不密实的缺陷,施工性强。
泡沫混凝土具有密度小、质量轻、强度大于常规回填土;避免由于填料容重过大引起的地基沉降发生。使用泡沫混凝土的几大优势

泡沫混凝土是通过发泡机的发泡系统将发泡剂用机械方式充分发泡,并将泡沫与水泥浆均匀混合。然后经过发泡机的泵送系统进行现浇施工或模具成型,经自然养护所形成的一种含有大量封闭气孔的新型轻质保温材料。
1、 轻质
发泡混凝土的密度小,密度等级一般为300-1800kg/m3,常用发泡混凝土的密度等级为300-1200 kg/m3,近年来,密度为 160 kg/m3的超轻泡沫混凝土也在建筑工程中获得了应用。由于发泡混凝土的密度小,在建筑物的内外墙体、层面、楼面、立柱等建筑结构中采用该种材料,一般可使建筑物自重降低25%左右,有些可达结构物总重的30%-40%。而且,对结构构件而言,如采用发泡混凝土代替普通混凝土,可提高构件的承截能力。因此,在建筑工程中采用发泡混凝土具有显著的经济效益。
2、 保温隔热性能好
由于发泡混凝土中含有大量封闭的细小孔隙,因此具有良好的热工性能,即良好的保温隔热性能,这是普通混凝土所不具备的。通常密度等级在300-1200 kg/m3范围的发泡混凝土,导热系数在0.08-0.3w/(m·K)之间,热阻约为普通混凝土的10-20倍。采用发泡混凝土作为建筑物墙体及屋面材料,具有良好的节能效果。
3、 隔音耐火性能好
发泡混凝土属多孔材料,因此它也是一种良好的隔音材料,在建筑物的楼层和高速公路的隔音板、地下建筑物的顶层等可采用该材料作为隔音层。发泡混凝土是无机材料,不会燃烧,从而具有良好的耐火性,在建筑物上使用,可提高建筑物的防火性能。
4、 整体性能好
可现场浇注施工,与主体工程结合紧密。
5、低弹减震性好
发泡混凝土的多孔性使其具有低的弹性模量,从而使其对冲击载荷具有良好的吸收和分散作用。
6、防水性能强
现浇发泡混凝土吸水率较低,相对独立的封闭气泡及良好的整体性,使其具有一定的防水性能。
7、耐久性能好
与主体工程寿命相同。
8、生产加工方便
发泡混凝土不但能在厂内生产成各种各样的制品,而且还能现场施工,直接现浇成屋面、地面和墙体。
9、环保性能好
发泡混凝土所需原料为水泥和发泡剂,发泡剂为中性,不含苯、等有害物质,避免了环境污染和消防隐患。
10、施工方便
只需使用水泥发泡机可实现自动化作业,可泵送实现垂直高度200米的远距离输送,工作量为150-300立方/工作日。
11、其它性能
发泡混凝土还具有施工过程中可泵性好,抗压强度高(0.5-22.2Mpa),冲击能量吸收性能好,可大量利用工业废渣,价格低廉等优点。
二、 发泡混凝土的应用范围:
泡沫混凝土以其良好的特性,广泛应用于节能墙体材料中,在其他方面也获得了应用。目前,泡沫混凝土在我国的应用主要是屋面泡沫混凝土保温层现浇、泡沫混凝土面块、泡沫混凝土轻质墙板、泡沫混凝土补偿地基。但是,充分利用泡沫混凝土的良好特性,可以将它在建筑工程中的应用领域不断扩大,加快工程进度,提高工程质量,具体如下:
(1)用作挡土墙。主要用作港口的岩墙。泡沫混凝土在岸墙后用作轻质回填材料可降低垂直截荷,也减少了对岸墙的侧向载荷。这是因为泡沫混凝土是一种粘结性能良好的刚性体,它并不沿周边对岸墙施加侧向压力,沉降降低了,维修费用随之减少,从而节省很多开支。泡沫混凝土也可用来增进路堤边坡的稳定性,用它取代边坡的部分土壤,由于减轻了质量,从而就降低了影响边坡稳定性的作用力。


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