牟世友:发泡水泥的制作工艺及其应用

　　0  前言

　　发泡水泥及其扩展产品“发泡混凝土”或泡沫混凝土经过几十年的发展，已日趋完善，在某些领域已表现出其优越的性能。2008年初，国内有关部门已经组建发泡水泥产品的研究应用机构，以加速发泡水泥产品的开发应用；最近国家出台的发泡混凝土砖的技术标准使其应用推广有了标准依据。正像大多数有识之士对发泡水泥的认识一样，由于其独有的特性，其综合指标是目前其它保温材料所无法比拟的。

　　当然发泡水泥多年的发展并不是刚开始就令人们满意的，多年来很多人员和企业都参与了对发泡水泥的开发完善工作，从发泡剂的研究、发泡设备的改进及发泡水泥的制作工艺和应用，都付出了巨大的努力，使其由原来只用于地暖保温发展到今天的屋面保温等更多的应用领域，尽管如此，发泡水泥仍处在产品的开发阶段。多数领域虽已引入应用发泡水泥，但是尚达不到理想标准，尤其值得注意的是，整个市场表现的比较混乱，工艺标准众说纷纭，无一定论。诚然，在产品的开发阶段出现这种现象应该是发展中的必然过程，也是在所难免的，为此，现将我公司近几年的一些工艺技术应用实践提供给大家，或许能起到抛砖引玉的作用，也为发泡水泥产品发展作出我们自己的贡献，并希望该领域的有识之士给予斧正，不胜感谢！

　　1发泡水泥的制作设备--“水泥发泡机”

　　水泥发泡机，是制取发泡水泥和泡沫混凝土的关键设备，古人云：“工欲善其事，必先利其器”，发泡水泥的发展过程与制作设备的发展有着密切的联系，早期的发泡水泥之所以性能差，产量低，无法实施大面积推广，就因为早期的发泡技术十分原始，直到现在还有部分企业仍保留着搅拌发泡、风扇发泡、水流搅动发泡等原始工艺。由于工艺不同，所以人们对发泡水泥的认识就不同，包括早期对泡沫的检验标准和手段，其是针对当时的工艺制定的，这些标准在当时是合理的也是有效的，譬如：对发泡剂的起泡量检测，对当时那种发泡工艺，这种方法是十分有效的，而对现在的发泡技术则失去了指导意义。

　　我们现在所谈的设备与技术是指经过多年发展的新型设备，关于旧工艺和旧设备不再讨论，下面探讨一下有关新型水泥发泡机的有关问题。

　　（1）发泡机的分类：

　　水泥发泡机近几年尽管出现了不少新机型，但是不外乎以下几类：按发泡方式分可分为低压发泡和高压发泡两种；按产量分可大致分为每小时产量小于2立方米的微型机、每小时产量在4到8立方米之间的小型机、每小时产量在8到15立方米的中型机和每小时产量大于15立方米的大型机四种，现有大型机产量大致在每小时20至30立方米；按输送方式分为自流式与泵送式，而泵送式按照使用不同的泵送机型还可细分为：螺杆输送机、液压柱塞输送机、气动隔膜泵输送机和工业软管泵输送机；按组合方式可分为分体机和组合一体机；按功能分一般可分为起泡机、泡沫水泥制作机、地暖专用机、泡沫混凝土制作机、屋面保温现浇机及多用途机型等，目前发泡机的选用多以用途和产量作为选型主要依据。

　　（2）发泡机的选型

　　前面提到，发泡机的选型主要依据用途和产量，同时因为发泡水泥应用目前尚处于成长期，需要一定的开发空间，对设备要求有相当的升级空间，以满足除现有生产需求外的产品开发的功能。目前市场上很多机型除了是技术上的差异外，多数是因为功能上的需求而开发的，如烟台汇福节能保温技术有限公司开发的四个系列十一种机型，主要是为目前市场对不同产品不同施工，不同的产量需求而开发的：如分体机FP－16/18型，适合个体低成本的小工程量，可进行多种作业，产品标准质量极易掌握，产品稳定可靠，是入门本行业及小量施工的理想机型；另外有适合较小规模工程的多功能成套机型，自动化程度高，体积小、重量轻，机动灵活，适应多类型低产量施工和流动作业，该类机型8小时产量在40至60立方米，能满足中小工地的要求；除此之外，每小时产量大于15立方米的机型为满足大工程施工的标准机型，其产量是根据人员最佳配置而设定的，所谓最佳配置是按照人的体能最佳工作量对设备产量和工位的合理分配，并且能满足施工工艺的人机最佳配置方案，这种配置能够最大限度的发挥整体效能。

　　另外每种设备都具备了产品要求的功能，如：专做地暖的发泡工艺，配备有专用于保温产品和专用于屋面高强度防裂的两种配方，可以做出不同要求的产品；也有专用于墙砖、墙板生产的，间歇施工的，预制品专用机型和多用机型，该机型可满足工厂化产品的流水生产，配置了一套严格的制造工艺和多个产品配方，以满足不同产品的性能要求。

　　总之，设备的选型对于企业的产品性能和质量有着重要的意义，选型的成功与否可能直接影响到业务的成败，这在目前的地暖行业里该现象比较突出，在企业不知情的情况下选购设备，较好的方法是：确定企业的明确目标，根据目标考察机型，针对所选机型征询厂家提供的工艺、配方等技术保障措施，而非简单笼统的质量保证，进行产品制作演示及操作培训，详细了解机型的体积重量是否满足自己的施工需求，及其可操作性、可靠性和可维修性情况。

　　2 发泡水泥制作工艺

工艺流程图

　　根据发泡水泥的工艺流程图不难看出，发泡水泥的制作工艺流程复杂，不可控变量很多，如：水与水泥、水与发泡剂、空气与混合液、泡沫与水泥浆，都存在单种材料间的量变控制和对应关系，而这些变量的本身均无法进行精确计量，即使设备已具备可操控功能，由于操作人员的人为差异和其他因素也会造成极大的不稳定性，目前市场上的发泡机其工艺流程基本类似，但其操控差异很大，各自的配方也因企业的技术深度而有所区别，这种区别造成了产品质量的很大差异。正是这些差异使发泡水泥长期以来无可参照的标准，更使发泡水泥的应用停留在目前有限的几个领域内。工艺的雷同和配方的单一，阻碍了发泡水泥的发展，为此我公司针对这种状况，进行发泡水泥工艺与配方的研究，首先确定目前如下部分产品及工艺的目标。

　　（1）地暖保温材料

　　（2）平屋面现浇施工

　　（3）斜屋面预制施工

　　（4）斜屋面现浇施工

　　（5）地面垫层施工

　　（6）地暖填充层施工

　　（7）保温砖制作工艺

　　（8）隔墙板制作工艺

　　（9）工艺品浇模工艺

　　（10）地基填充施工

　　（11）废矿井回填施工

　　（12）路基、地面填充施工

　　（13）耐火砖工艺

　　（14）保温箱体内夹层填充

　　（15）轻质夹层填充

　　以上这15个工艺目标基本包括了目前市场的基本需求范畴，这些需求对产品的性能要求是不同的，由于对性能要求的差异，不仅工艺要有区别，而且各自的配方也具有较大的区别正象以往的发泡水泥及其设备都是从引进地暖工艺而配套的，但是当多数设备厂家听说发泡水泥可用于屋面保温时，随即在设备原说明书上增加“可以用于屋面保温”等内容，而设备本身并未做任何改进，更没有向用户提供工艺配方，所以致使发泡水泥向其他领域扩展的不严肃性，当然近几年我国发泡水泥技术进步是主流，多数厂家也在不断完善，特别是在设备的可靠性方面做出了大量的工作，使目前的设备性能有了明显的提高。

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　　3  发泡混凝土的应用

　　发泡水泥的应用范围十分广泛，前面已经讲过，发泡水泥的应用是看发泡水泥产品的性能，也就是说发泡水泥成品的性能与性质决定了其应用领域和用途，如保温性能优良的产品适应做保温，而对其强度要求就低一些，而强度高、重量轻的产品则适合做兼有保温效果的砌块，如果对其耐高温有要求，则其配方就应该是以耐高温为目标。根据不同的性能要求进行工艺配方设计才能满足不同的使用要求，只有不同的工艺和配方，才能生产出不同应用的产品。由于不同的工艺与配方对设备的工艺适配能力就有了不同的要求，所以发泡混凝土的应用最终不仅要有不同的工艺和配方，更要有能实现这种工艺的设备和技术措施。由于发泡水泥目前处于发展推广阶段，因此对设备的完善和开发存在较大的依赖性，选购设备的施工企业必须明确提出自己的应用目标与性能要求，才能推动设备生产厂家在现有条件下尽力提供能够满足产品开发应用的设备，同时也能推动发泡水泥产品的发展。

　　发泡混凝土的广泛应用，不仅是其性能指标问题，还存在应用创新和多项技术改革问题，如果一种新材料的使用以旧材料工艺为依据参照使用，会阻碍创新的发展，只有根据不同新材料的性质在应用于新领域的同时制定出新工艺，才能发挥出新材料的优越性，发泡水泥尤其如此，它需要使用过程中不断开发完善新工艺，创造性的去发掘应用，相信这种材料必将在节能环保建材领域里大放异彩。

　　4  生产泡沫混凝土保温砖可行性分析

　　4.1  发泡轻质保温隔热建材市场机遇

　　2006年七月一日国家颁布建筑保温节能有关技术标准和法规要求，这是我国建筑保温节能产品的一次大整合，对于一些优质产品是一个良好机遇，而对于一些劣质产品将是一次考验。为了达到国家建筑节能 60% 的目标要求，目前各地均已启动旧房节能改造和新房节能设计工作。这将需要大量的保温隔热性能好的轻质材料，如屋面保温设计用的保温砖、保温板、现浇泡沫混凝土屋面；墙面保温设计用的保温板、保温砖、保温文化石；墙体保温设计用的轻质砌块、现浇保温墙体、泡沫混凝土隔墙板；地面保温设计用的保温泡沫混凝土地砖、现浇泡沫混凝土地面等。新的建筑节能法规给这些保温产品均带来了千载难逢的市场机遇，一个巨大的节能环保建材市场正在形成，特别是低密度，低导热系数产品十分畅销，无论是建筑业内还是业外人士，建筑环保节能创造的这一市场良机不可错过，尽快地找到切入点，抢占市场先机，必然会获得成功，2008年3月份北京已成立首家“发泡混凝土保温产品研究中心”，主要从事泡沫混凝土保温材料在建筑领域的产品应用开发，以适应和满足市场的需求。

　　这里和大家探讨一种新型泡沫混凝土保温材料，该材料性能优越、应用广泛，是一种能满足目前和未来环保节能保温的理想材料。我公司在以往的几年中已成功的在地面、屋面施工几十万平米，效果良好，预测在未来将会有更大的市场。最近我国有一项调查表明我国以往的建筑有99%达不到新的建筑节能要求，这里我们重点对发泡混凝土的开发应用进行一些可行性探讨。

　　4.2  泡沫混凝土的优越性：

　　实现建筑节能60％的目标，需要对建筑屋面、墙面、墙体、地面全都实行保温隔热处理，需采用导热系数很低的节能型保温隔热材料。目前，符合建筑节能技术要求的四大材料为：聚胺脂制品（MDI），发泡聚苯颗粒(EPS)及其衍生产品、加气混凝土、泡沫混凝土。其中，聚胺脂成本太高，一立方一千多元，苯板造价也高，每平方墙体外贴苯板加抹面处理总造价约 60-140 元，开发商难以承受，不能大面积推广；加气混凝土墙体价低但由于保温系数大，节能效果一般，只能用于砌筑墙体，不能用于旧房墙面处理，也不能用于新旧房屋的屋面地面处理，还不能现场施工。而且，加气混凝土投资大难度大。泡沫混凝土性能比加气混凝土优越，（设备简单，材料普及）投资远低于加气砖的投资，很容易生产，规模不限，可大可小，作业灵活，而且既可生产泡沫砌块、墙板、贴面板，屋面板或砖、墙面砖和文化石，又可现浇泡沫墙体、屋面、地面，应用范围包括屋面、墙体、地面、墙体、公路、护坡、矿井回填等涵盖了建筑领域的所有工程。它是四大轻质保温隔热材料中用途最广、投资最小、产品最多、市场最大的一种材料。其优点如下：

　　（1）轻质，保温隔热优异 它的密度为200～600㎏，导热系数仅0.065～0.125（W/m·K），（加气混凝土导热系数0.15--0.22W/m.K），

　　（2）强度好，可满足建筑各部分使用的强度要求200～600㎏/m?产品抗压强度为0.8～6.5MPa,与加气混凝土相当，完全能满足使用要求。

　　（3）防火性能优异 耐火极限可在4小时以上，达A级防火标准，克服苯板易燃，和其他材料高温老化的不足,用于建筑更安全。

　　（4）使用成本低 用于墙体保温，苯板造价140元/m ?，泡沫混凝土仅60元 /m?。用于屋面地面保温，聚苯颗粒水泥砖总造价25～45元/m?，而本泡沫混凝土仅24～30元/m?。用于墙体加气混凝土20cm厚总造价（含外粉刷）50～100元，而装饰泡沫混凝土仅25～35元/m?；

　　（5）隔音好，发泡水泥墙体、地面屋面均有良好的隔音性能，近几年已有一些大型商场采用发泡水泥做地面垫层用于隔音，效果良好。

　　（6）环保抗老化，发泡水泥无毒，是理想的环保材料，由于其性质是和水泥相同，因此其抗老化性优于其他材料。

　　4.3  泡沫混凝土砖的优点及应用前景

　　泡沫混凝土砖的应用前景十分可观，其主要原因是它与目前的加气砖及其它砖比有以下几点优势；

　　(1)容重低强度高，其它砖其容重一般高于800公斤，而泡沫混凝土低于600公斤，目前我公司做的泡沫混凝土砖可控制在300-580公斤范围，其强度500公斤的容重能达到800公斤加气砖的强度。

　　(2)保温系数低，目前市场使用的加气砖保温系数一般在0.15-0.17W,而泡沫混凝土的保温系数一般在0.08-0.125W之间，可作为一种保温材料直接用于墙体施工，而加气砖和其它砖还需进行内外墙保温。

　　(3)生产工艺比加气砖简单，能耗低，（见流程图）

　　发泡混凝土工艺流程：

　　原工艺流程:

　　从图中可以看出两种工艺区别较大。

　　(1)两种砖的生产周期差别较大，加气混凝土单班生产周期为18小时，发泡混凝土砖单班生产周期是11小时，因此发泡混凝土可组织两班生产，加气砖每天只能组织一斑生产，如果以发泡工艺改造加气砖工艺其产量可增加50%以上。

　　(2)发泡混凝土砖生产成本低于加气砖的生产成本，其主要区别在于发泡混凝土的骨料要比加气砖要求低一些，骨料来源广一些。

　　(3)发泡混凝土生产能耗低，单日用电能耗较加气砖低于50%，断季生产可转于半自然养护，能耗更低。

　　(4)加气砖只作为一种轻质材料用于墙体砌块，发泡混凝土不仅具备加气砖的所有功能，还具有良好的保温隔音性能，仅保温性能的价值已远超出加气砖的市场价值，是目前国家极力推广的新型建材，如果用于新建墙体自保温体系，他将会引起中国建筑墙体的一场革命。

　　4.4发泡混凝土砖生产可行性

　　发泡混凝土砖的专业化生产已成为现实，烟台汇福节能保温技术有限公司用三年的时间，做了大量的研究实验自2007年11月份完成了成套技术、设备、工艺、材料、配方等全部项目的开发工作，特别在工艺方面的研究已走在全国的前面，由于工艺的超前也推动了设备的进步，目前公司的发泡水泥设备已形成系列化，能满足市场的各种需求，新的工艺设备还可以对市场已有的加气砖生产线进行更新改造，改造后的生产线能耗下降50%，产量可增加40%---100%，简化工艺流程节省劳力，由于成本降低产量翻番经济效益是显而易见的。

　　目前发泡混凝土砖的所有生产设备可分成两个系列；一是原来已有的成套设备，根据需要进行选购即可，二是新研发的专用设备，这部分设备的比例只占全套设备的六分之一或十分之一，所以无论是对旧设备进行改造还是建设一套新的生产线，其投资额都会远低于加气砖的设备投入，到目前为止发泡混凝土砖的生产已完全具备规模化专业化条件。

　　发泡混凝土砖的经营可行性：发泡混凝土砖的市场前景已象前面所讲，应该说发泡混凝土砖的诞生已滞后于市场的需求，特别国家确立的建筑节能目标对各地来说是一项十分艰巨的任务，目前市场已用的保温材料基本满足不了目标的要求，鉴于发泡混凝土砖各方面优越的性能和其生产成本低下及工艺的可行性马上即可进入建材市场，特别是原加气砖的成本因涨价因素已超过120元/每立方，而我们开发的发泡混凝土砖的生产成本已低于120元/每立方米，但是发泡混凝土砖保温系数低于0.1W/mk,加气砖的保温系数大于0.14W/mk,发泡混凝土砖的使用价值远大于加气砖，另外在不改变两砖的使用环境的情况下可以互相代用其轻质建材的功能，而用发泡混凝土砖砌的墙体再不需进行外墙内外保温，这就比原来需进行外墙外保温的墙体成本大幅度降低（约每平米节省30多元），实质发泡混凝土砖是加气砖的换代产品，因此发泡混凝土砖是已经成熟的产品，而且投资少见效快，完全具备了经营的可行性，并且有着十分良好的市场前景，不久它将成为建筑节能的主要材料。

　　4.5设备投资：

　　(1)锅炉；3吨一台

　　(2)蒸养釜；3台

　　(3)钢模；3立方12只

　　(4)切割机；钢丝锯一套（包括吊车一套）

　　(5)搅拌机；3-9立方一台

　　(6)发泡机；大于60立方/每小时

　　(7)上料机；与上料组分配套（包括皮带运送机）

　　(8)内料场；够两个班时用料

　　(9)养护场；根据产量而定，一般不小于5000平米

　　(10)生产车间；2000平米

　　(11)附属厂房；300平米

　　(12)水电设施；水量：每班大于240吨，电量：80千瓦，

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　　4.6工艺组织方案：

　　4.6.1 自然养护生产方案；

　　自然养护是指发泡水泥砖在生产全过程中是靠水泥自身的水化反映进行初凝、初硬，这种工艺的优点是：

　　(1)一次投入成本低，

　　(2)工艺简单适合创业初期开发，

　　(3)自然养护的产品后期强度增长期长，强度高，

　　缺点是；

　　(1)生产养护场地大，

　　(2)生产周期长，

　　(3)质量不稳定，破碎率高。

　　4.6.2组合养护生产方案；

　　组合养护生产是指在生产过程中采用两种以上的养护措施，对影响生产质量、产量的工序进行改进，如对开模前进行促凝措施以缩短开模切割期，而在切割后进行促硬措施（蒸养、温室养护），待达到可搬运强度时即转于自然养护场地进行自然养护。这种养护生产方案的优点是；

　　(1)综合投资成本低（设备和场地）。

　　(2)生产周期：车间生产周期比任何方式都短，外养护周期小于自然养护期。

　　(3)班产量高，适合大生产。

　　(4)产品质量稳定，强度稳定性好。

　　缺点是：

　　(1)外养护场地占地大于蒸养生产。

　　(2)养护期较蒸养、蒸压期长。

　　4.6.3蒸压养护生产方案：

　　蒸压养护生产是指其生产全过程采用蒸养、蒸压养护措施，工艺流程紧凑，生产能力强，生产周期短，适合组织大生产。

　　其优点是：

　　(1)工艺规范，机械化程度高。

　　(2)生产周期短，产量高。

　　(3)产品质量稳定，

　　缺点是：

　　(1)一次投资大，

　　(2)生产成本高，

　　(3)设备管理、维修难度大，故障率高。

　　综以上几种方案，用户可根据自身的环境情况选用，比较其综合性能笔者认为b方案是目前可行性较高的方案，该方案一次性投资较原加气轻质砖的投资低50%左右，特别是后期养护措施可视投资条件而定，另外该工艺对原料配方的适应性较强，所以具有很高的产品开发功能，由于不同地区、不同配方都有一些区别，因此其设备的配置会有所差异，其价格也有所区别。每一个项目只有在考察设计后方可提出具体方案。参考；加气混凝土生产工艺流程

　　4.7  发泡混凝土现浇工艺介绍

　　发泡混凝土是近几年由韩国引进的建筑保温工艺，最早引进的是韩国地暖保温产品，在我国推广后受到市场的青睐，家用地暖系统原起源于欧洲发达国家，至今已有几十年的历史，现在欧洲已有50％以上的住宅采用了地暖系统（包括电暖和水暖），80年代传入韩国和日本，90年代传入我国东北和山东，目前国内的地暖系统以低温热水辐射地板采暖系统。现已被国家正式推广。地暖保温进入我国后，由于其保温性能和产品的特点优于以往的聚氨酯和聚苯板及珍珠岩等保温材料，因而逐步向其它保温领域扩展应用，我公司是最早将其进行屋面保温开发和应用的单位，并获得了良好的效果，由于从韩国引进的设备只能应用于地暖保温施工，所以设备和施工工艺妨碍了发泡水泥应用范围的开发，近几年我公司在一边施工，一边探索的基础上，逐渐研发出适合不同施工要求的系列设备：驰龙牌水泥发泡机。因此要掌握发泡水泥的制作技术，首先要学习和掌握两方面的知识：一是发泡水泥设备的原理；二是发泡混凝土的特点和制作工艺。下边就水泥发泡机和发泡水泥混凝土的制作工艺进行简单的阐述：

　　4.7.1  水泥发泡机的工作原理

　　水泥发泡机，是用于水泥发泡的机械，其工作原理是，利用机械的作用，将含有多种化学成分的发泡剂，在一定配比下实现泡沫化的一套工艺。其发泡剂是一种液态化学剂，将其与水按一定比例配成药液，通过泵送机和流量压力控制，按需求量送至专用的发泡装置，在高压空气的作用下，产生大量的泡沫体，其泡沫直径一般在0.1－2.5毫米之间，这些泡沫体再与一定比例的水泥浆混合成泡沫水泥浆，即成为所需要的制品原料。

　　水泥发泡机，其原始机型是利用搅拌扰动原理，使其产生气泡。这种原始的发泡方法不能够形成大生产，近几年，人们不断的改进，使其发泡技术越来越优化，所以就形成了多种发泡方式。从泡沫性质分，可分为常压泡沫，低压泡沫和高压泡沫几种。从成泡方法看，可分为机械成泡，化学成泡，一次成泡和二次成泡等，从泡沫与水泥混和的工艺分，可分为搅拌混合和泵后发泡混合两种工艺。目前比较流行的是压力发泡，泵后混合的工艺。这种工艺适合连续大生产作业，但是这种工艺目前只适合地暖施工。我公司目前已突破生产范围，成功的将此工艺应用于屋面施工，现在常用的屋面施工主要是我公司开发的小型移动式发泡机。可将设备直接吊在屋顶现场作业，质量稳定，作业方便，中型设备既可做地暖，也可进行屋面和其它保温施工作业。FP-Z80/Z160型发泡机制出的产品其堆放高度已超过一米，而目前市场上的其它产品超过30厘米即出现沉淀分离现象，所以我公司的发泡机已可用于墙体的直接浇注。

　　4.7.2  发泡混凝土的制作

　　(1)发泡混凝土的特性

　　发泡混凝土是由普通水泥或特种水泥与水按一定比例搅拌成水泥浆，再与已制作的泡沫混合成泡沫水泥，所制成的混凝土制品，其发泡水泥制品特性与水泥相同，因不同的配比和添加辅料对水泥的强度等性质有所影响，就水泥发泡来说，其水泥性质不变，一般其强度和凝固特性不变，其硬度增长较普通水泥缓慢，随着时间的延长，其强度会达到原水泥的强度，但是其整体强度会因其泡沫的直径和水泥的比重而改变，即水泥比重越低，其强度越低，但保温性能与其成反比，即容重越低，保温性能越高。另外由于发泡水泥的基本性质与水泥相同，因此在保温材料领域发泡水泥在各种保温材料中是最适合目前建筑保温的材料，其强度和抗老化性是最佳选择，也符合环保要求。另外其性价比也是最好的，例如，在地暖施工中其施工方便，价格低，寿命长等特点已很快取代了聚苯板、珍珠岩等材料，由于发泡水泥的很多优点，其开发领域也十分广阔，是一种前景十分可观的项目。（见发泡水泥性能对比表）

　　(2)发泡水泥技术性能（见物理性能表一）

　　1??  保温性能优越：导热系数为0.06-0.125w(mk),热阻约为普通混凝土的20-30倍，比目前使用的珍珠岩保温优越。

　　2??隔音效果佳：泡沫混凝土中包含大量的独立气泡，分布均匀，吸音能力为0.09-0.19%，是普通混凝土的5 倍，具有良好的隔音功能。

　　3??整体性好：现场浇注施工，与主体工程结合紧密，不需留界隔缝和透气管，不需做刚性防水。

　　4??密度低：干体积密度为180-800kg/m3，是普通混凝土密度的1/5-1/10，可减轻建筑物整体载荷。

　　5??抗压强度高：抗压强度为0.3-5.5Mpa。

　　6??抗渗水性好：由于独立密集而均匀的气泡和良好的整体性，使其具有良好的抗渗性，因此具有一定的防水性能。

　　7??抗裂纹：收缩率低，抗膨胀，抗裂性可与普通混凝土相比。

　　8??耐高温性好：由于其抗膨胀性及保温性，其在高温下的性能稳定，选材得当其耐温可达800度以上。

　　9??寿命长：与主体工程寿命相同。

　　10) 环保防火性好：无毒无污染、抗温防火。

　　11) 施工简单：现浇制块工序简单易于施工，平屋面不需另找坡（坡度达2%--3%），各施工面均不需找平层和结合层。

物理性能表一

项　　　　目		指　　　　　　　　标
干容重，kg/m3		300	350	400	450	500	550	600
抗压强度，MPa	7天	≥0.55	≥0.6	≥0.7	≥0.9	≥1.0	≥1.2	≥1.6
	28天	≥1.8	≥2.0	≥2.5	≥3.0	≥3.5	≥4.0	≥4.5
导热系数，W/(m•k)		≤0.0780	≤0.080	≤0.090	≤0.100	≤0.105	≤0.110	≤0.125
最大吸水率，%		≤20
抗冻性（采暖地区），%		强度损失≤25，质量损失≤5 （提高水泥标号其强度和导热系数会相应提高）

常用保温材料在不同使用场合下导热系数计算值比较

材料名称	干密度ρ0 （kg/ m3）	标准值 λ （w/m·k）	修正系数	计算值λc（w/m·k）	使用场合及 影响因素
加气混凝土	500	0.19	1.5	0.29	屋面保温层吸湿
加气混凝土	500	0.19	1.25	0.25	墙体及屋面板灰缝
粘土实心砖	1800	0.81	1	0.81	墙体
聚苯乙烯泡沫板	20—30	0.042	1.5	0.063	屋面保温层压缩、吸湿
高强度珍珠岩板	400	0.12	1.2	0.4	墙体保温层、灰缝
憎水型珍珠岩板	200	0.07	1.3	0.09	屋面保温层、灰缝
1：6水泥珍珠岩	400	0.18	1	0.18	找坡垫层
发泡水泥	300—400	∠0.09	1	∠0.09	屋面、楼地面及其它场合

　　(3)发泡水泥的制作准备和要求

　　生产发泡水泥制品，首先要根据产品要求，选择好加工设备，运用设备，根据配方进行生产。发泡水泥的生产，一是操作人员对产品的了解要详细，二是准备工作要做完善，三是设备要完好（按发泡水泥机调试要求进行调试运行）。各工作人员要坚守岗位，认真负责，特别是机械操作人员要随时观察设备的工作状态是否正常良好，发现异常要及时排除，否则生产的产品将会出现质量不稳定的现象。

不同发泡水泥配比表

	用  途	水（kg）	水泥(kg)	水与药液比
1	平屋面层	120	300	1：50
2	地暖	180	300	1：50
3	预制品	120	300	1：50
4	泵后混合	120	300	自调比例

　　备注：不同的容重是通过发泡剂的加量调整好，单搅拌是直接向搅拌机按比例添加各种材料。如：0.35 m3搅拌机制作300kg比重的制品，则一次加2包（100kg）水泥、40kg水，搅拌均匀后再加入一定量的泡沫（发泡剂与水按1：40的比例混合后的混合物12kg发出的泡沫加至搅拌筒80％的容量）后搅拌均匀后即可获得320－350kg/m3容重的制品。

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　　发泡水泥容重的控制，一般是先按水与水泥的比为46：100混合后，再由不同量的泡沫来控制，其方法是：分体式搅拌机是通过向搅拌机内加入泡沫量来实现不同的容重，当需要增加稠度时，制作水泥浆时可适当减少水的比例，如：40：100或38：100。此比例也因水泥标号不同、质量不同而有所变化，每个施工单位只能根据其配比原理自己从实践中试验获得当地的准确配方。对于自动上料机，容重控制是通过加大或减少单位时间的水泥量，或者通过调整泵送量来调整容重，如果想获得稠度大的产品，也可通过减少水量加大泡量的方法实现。通过增加发泡量调整容重，对稠度影响较大，通过调整水和水泥的比例调整容重对稠度影响不大，根据以上两种调整方法可以实现不同产品的制作要求，前一种适应屋面的调整，后一种适应地暖产品的要求。但是容重的主要影响因素是泡沫量与水泥浆的比例。

　　4.7.3  发泡剂的选用

　　(1)发泡剂的分类：目前市场出售的发泡剂分为，动物型、植物型和合成型三大类，这些类型又有不同的加工工艺，因此在质量上有较大的区别对不同的设备，不同的用途应有不同的选择，无论是选用那一种发泡剂首先要看其发泡量，发泡量越大产量越高成本越低。

　　(2)发泡剂的质量检测：发泡剂的质量检测目前各地执行的不一样，大部分认为主要通过查看发泡机发出的泡沫堆放高度、弹性强度、消泡时间，再通过做试块的泡孔直径、均匀度、强度等，甚至长期分出动物型强度高，抗渗水性好，植物型有连孔现象抗渗水性差。这一切认识都是在以往的地暖施工中总结的一些认识，我们认为好的发泡剂一是看其发泡量，二是看其稳泡时间，发泡量是测其一定量的发泡剂原液配一定量的水后能制出多大体积的标准泡沫（或者有效泡沫），稳泡时间是指这些泡沫能在多长时间保持原状态（破碎率最低），一般认为稳泡时间越长越好，其实并非如此，稳泡时间只要能够大于满足水泥凝固时间的要求即可，稳泡时间最好的检验方法是通过成品试块进行确定，我们在做工地时发现，不同的设备、不同的工艺、不同的配比、不同的操作等都会影响到发泡水泥的质量，这些质量的变化以往有多数认为是发泡剂的问题，所以就出现了某种设备只能用某一种发泡剂，某一种工地只能用一种发泡剂，这种错误的认识是因为以往的设备性能和传统工艺造成的，根据实践发泡水泥的最佳容重稠度为300-350Kg，也是应用最广的产品，是设备的最佳运行状态。低于该容重稠度大强度下降，高于该容重则稠度下降流动性好，做坡度难。流动性好的产品易出现碎泡和浮泡，好的产品不出现浮泡，表面油性亮度好。

　　(3)发泡剂的选用：根据前面的讨论，发泡剂的选用已经比较明确，发泡量是首选项目，稳泡时间是质量关键，但是必须是最新可泵送式发泡机，这种新型机克服了只用一种发泡剂的缺点，采用最先进的电子 喷射技术，计量准确，混合彻底，使施工质量大副提高，同时使发泡剂的性能也 得到了真正的发挥。到目前为止用新式水泥发泡机可以满足国  内多种施工要求。

　　(4)发泡水泥产品质量的鉴定：发泡水泥质量的确认以往并未有一个明确的标准，我们认为一是看其泡孔的均匀度，二是看其泡壁泡内面的光洁度，三是看产品表面的光洁度和初硬度（温度对初硬度有影响），四是成品表面无浮泡光洁度好，以上四点是良好的，那么这个产品会是一个合格的产品，也是最好的产品。

　　4.7.4  施工工艺

　　（1）施工准备  材料要求及主要机具

　　水泥：宜用325号以上的普通硅酸盐水泥亦可用矿渣硅酸盐水泥，有侵蚀性介质作用时，应按设计要求选用，低温施工宜选325R型号水泥，高温季节施工宜选凝固慢一些的水泥，对强度要求高的产品应选PO型水泥，一般的可用PC型水泥。

　　粉煤灰：对于已含粉煤灰的水泥不必再加，对高纯度的水泥可适当加一些粉煤灰。

　　外加剂：外加剂的选择及用量应符合设计要求及国标GB50119-2003规范规定。

　　主要机具：发泡机、搅拌机、泵送机、水泵、水容器、铁抹子、扫帚、木抹子、刮杠等。

　　（2）基层处理

　　把场地杂物清理干净，干燥时需用水润湿，在宜淌流的边沿需用沙料或其他物料堵挡防流。

　　（3）泡抹制取和使用

　　泡抹混凝土所用的泡沫应该使用专用设备制取，其泡沫直径应控制在0.2-2.5mm之间，且应有弹性，不易破碎，稳泡时间应大于水泥初凝时间，泡沫应随制随用，留用时间不宜大于25分钟。

　　（4）找平层与保温层应同时施工，保温坡度应符合设计要求。

　　基层与突出屋面结构（女儿墙、山墙、天窗壁、变形缝、烟囱等）的交接处和基层的转角处，保温层均应做成圆弧形，内部排水的落水口周围，找平层应做成略低的凹坑。

　　（5）总厚度超过10cm时,施工找坡宜采用分层施工，从高的位置开始施工。

　　（6）平屋面采用结构找坡，坡度不应小于3%，采用材料找坡坡度宜为2%，天沟、檐沟纵向找坡，坡度不应与1%，沟底水落差不得超过150mm。

　　（7）斜屋面施工宜用小型（日产量小于80m3）的泵送机分层喷涂施工，分层施工的最低厚度不应小于20mm，由于泡沫混凝土流动性大，斜屋面施工不易控制，可加一定辅料，亦可先制成预制板后再按装施工。

　　（8）当容重低于300kg/m3 而要求强度比较高时，水泥标号也应相应提高。

　　（9）施工现场的气温不宜低于0℃。（室内施工可低于0℃～－4℃）

　　（10）施工完毕后，应进行保湿养护。（阴天或潮湿天气及室内不需养护）

　　（11）室内施工，要保证通风良好。

　　4.7.5工程质量控制

　　(1)保证项目

　　泡沫混凝土所用原材料包括水泥、发泡剂、外加剂应有产品合格证和性能检测报告，材料的品种、规格、性能等应符合现行国家产品标准。

　　平屋顶和天沟、檐沟等部位的表面排水坡度应符合设计要求。

　　屋面与山墙、女儿墙、天沟、檐沟以及突出屋面结构处的连接方式应符合本标准的要求。

　　泡沫混凝土的密度、抗压强度、导热系数、尺寸稳定性、不透水性等性能指标应符合本标准相关条款的要求。

　　(2)允许偏差项目

　　泡沫混凝土保温层的厚度应符合设计要求，厚度偏差为＋10%、－5%。表面平整度为50mm。

　　(3)工程质量应符合下列要求：

　　a）屋面表层不得有积水现象。

　　b）使用的材料应符合设计要求和质量标准的规定。

　　c）保温层面应平整，不得有酥松、起泡、起皮现象。

　　d）保温层的厚度、密度应符合设计要求。

　　e）坡度应符合设计要求。

　　5用泡沫混凝土回填废矿井的探讨

　　废矿井是指已被开发枯竭的矿井，如煤矿、金矿、铜矿、铁矿等矿井，当将可利用的矿藏从地下开采后，便在地下留下了深浅不等、纵横交错的空井，这些空井隧洞，分布在农田、道路、建筑物的下方，随着时间变迁，或受地震、地下水的升降影响，多会出现下沉、塌陷，对地面设施和人员安全构成威胁，因此废矿回填是非常重要的安全措施。

　　矿井回填对一些小规模或较浅的矿坑而言，用废矿渣等开矿废弃物填充即可，也有地下水自然填充，因其空间较小所以无明显塌陷下沉现象。但是有的矿井废坑，其深度和广度相对较大，无法用废料简单回填，而且需要回填材料坚实稳定，因此回填材料的选择受到一定限制。首先，回填的物理特性应满足要求；其次，取材应该方便，成本也要尽量的低；再次，施工需要方便快捷。根据以上条件，近年兴起的泡沫混凝土成为了矿井回填的理想材料。

　　5.1泡沫混凝土的特性

　　泡沫混凝土又名“发泡水泥”或“发泡混凝土”，它是用普通水泥与石灰、石膏、骨料等混合物经过制浆、发泡、输送、混合等工艺生产出不同性质的泡孔，均匀的轻质混凝土，其容重可控制在180kg/m3~1200kg/m3之间，其强度是随容重的变化而变化，也受水泥标号的影响，即标号越高，强度也越高。其制成品的初凝初硬时间同水泥制品一样，是随时间的延长而增强。就目前常用的325R普通硅酸盐水泥制成容重350~450kg/m3的发泡水泥其（28天）强度应大于0.8-1.2Mpa/cm2，若用添加骨料或用高标号水泥，强度会明显提高。

　　发泡水泥的制作目前国内采用较先进的方法是高压空气发泡、混合镀浆工艺，其产品是在高压、高流速下制成，所以其可输送性比较理想。泡沫混凝土制成后，应在较短时间内用完，其最长存留时间不应超过40分钟,因此其输送和使用过程一般被限制在30多分钟内，而发泡水泥的输送速度一般控制在每秒1.5米以内，如果流速过快会导致泡沫的分离，而过慢则会发生水泥沉淀，因此设备设定的水平输送距离控制在500米，向上输送高度最大在100米左右，向下输送可大于500米。

　　目前市场上的发泡水泥生产工艺是沿用地暖施工工艺的改进，其制品流动性大、泡沫破损率高，制成的产品只能满足地暖薄层（4cm）施工，施工厚度超过10cm则会产生分离沉淀现象。近几年在我国市场上已经开发出专用于屋面保温和墙体浇注的发泡混凝土施工设备，其性能有了很大的提高，其一次浇注厚度可达3米多不沉淀不缩体，该产品如果用于矿井回填可以达到理想效果。首先，该发泡工艺每立方产品水泥用量可以减至300kg一下，若加入尾矿砂作为骨料，水泥用量可以降至200kg，成本大幅度下降。用该配方回填的矿井稳定性，保水性和持久性好。发泡水泥在自然养护状态下，其后期强度增长缓慢，一年后可达28天强度的2~4倍。因此用发泡混凝土回填矿井，是一种可行性很高的方案。

　　5.2发泡混凝土制作设备与施工

　　发泡混凝土制作设备称为水泥发泡机，它由上料机，制浆搅拌机，发泡机，泵送机及控制系统组成。还有水囊、高压输送管、水泵等附属设施组成一套完整的施工设备，设备安装调试后可连续作业，自动化程度高，作业量大，现场施工对水泥、矿砂、水、电的供应要求是持续不间断的，现场作业人员主要保证物料供应及时，同时监控设备运行状态变化即可，作为回填作业，需要将输送管路送至回填处末端或下端，一边施工，一边回收管道。由于水泥的初凝特性每个作业面或作业单元最好控制在一个小时内为最佳，若是大容量坑道填充可以使用多台机器同时作业，也可以选用近期市场上推出的大产量发泡混凝土浇筑设备快速作业，其施工工艺和产量均可满足矿井回填的需要。

　　5.3  矿井回填方案

　　(1直填法；这种方法适合深度小于100米横道深度小于500米的小型矿井，方法是发泡机置于矿井的井口，将发泡机的输出管直接送入井底，如果有多条巷道，可先填离井口远的巷道，深度不一样先填深的。

　　(2)分段回填法：这种方法是针对巷道大于500米的矿井，为保证发泡水泥不受损伤，从地面上对地下坑道每300-400米打一个树井，用多台发泡机同时施工，也可用一台发泡机移动施工。

　　(3)回填要求；由于发泡水泥的特性决定，每次连续回填要小于4小时，方法是采用移位施工法，即每连续施工三小时再换一个工位，每工位再填间隔时间要超过八小时，最好是20小时。

　　(4)回填容重:400公斤/立方，（水泥50%；矿砂50%，也可用粉煤灰等）。

　　(5)水灰比；100：50，

　　(6)水泥标号；325R普通硅酸盐水泥。

　　(7)发泡水泥泡经要求；?0.05-0.2mm,

　　(8)强度要求；28天大于0.4Mpa,

　　【作者简介】牟世友，烟台驰龙建筑节能科技有限公司。

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