泡沫混凝土在日光溫室墻體中的適用性研究

張海云 肖棠 吳海峰

（青海省機(jī)械科學(xué)研究所，青海西寧 810021）お

摘要 立足于青藏高原地區(qū)氣候特點(diǎn)和溫室生產(chǎn)的需要，通過發(fā)泡混凝土在溫室墻體中的技術(shù)應(yīng)用，對(duì)日光溫室的山墻、后墻及前基礎(chǔ)處都用發(fā)泡混凝土進(jìn)行澆筑試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果表明澆筑后溫室的保溫性能明顯高于其他同類溫室。文章給出了發(fā)泡混凝土澆筑的生產(chǎn)操作要點(diǎn)及推廣示范注意事項(xiàng)，對(duì)新材料在溫室墻體中的應(yīng)用起到了促進(jìn)作用。

關(guān)鍵詞 日光溫室；發(fā)泡混凝土；土墻；磚墻；澆筑

中圖分類號(hào) SB26文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼

A文章編號(hào) 0517-6611（2014）19-06446-02

基金項(xiàng)目 青海新能源利用與建筑一體化項(xiàng)目“泡沫混凝土和土壤固化劑在高寒、高海拔地區(qū)適用性研究”（2010睪128）。

ぷ髡嘸蚪 張海云（1964- ），男，青海湟源人，高級(jí)工程師，從事設(shè)施農(nóng)業(yè)設(shè)計(jì)研發(fā)工作。

收稿日期 20140603

日光節(jié)能溫室是利用太陽能，實(shí)現(xiàn)寒冷地區(qū)和冬季蔬菜栽培的設(shè)施。它的特點(diǎn)是保溫好、長(zhǎng)期投資低、節(jié)約能源，非常適合我國(guó)廣大農(nóng)村使用。 發(fā)泡混凝土是國(guó)內(nèi)近年來新開發(fā)出的具有防火性能、保溫隔熱、吸音隔聲、吸能抗震、耐久優(yōu)異、綠色環(huán)保等技術(shù)特點(diǎn)的新型建筑材料。青海省機(jī)械科學(xué)研究所在多年建造日光節(jié)能溫室所積累經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)之上將土墻、磚墻與發(fā)泡混凝土相結(jié)合、在日光節(jié)能溫室建造領(lǐng)域獨(dú)辟蹊徑，充分利用發(fā)泡混凝土的性能特性將發(fā)泡混凝土應(yīng)用土墻和磚墻之間，對(duì)溫室墻體起到保溫隔熱作用。2010年在青海玉樹縣建成了四棟土墻+發(fā)泡混凝土+空心磚的新型日光節(jié)能溫室（圖1）。經(jīng)測(cè)試，該設(shè)計(jì)的發(fā)泡混凝土新型日光節(jié)能溫室其保溫性能比傳統(tǒng)溫室好，室外溫度-28℃時(shí)，室內(nèi)溫度在7℃以上，完全可滿足蔬菜種植要求；同時(shí)2012年在大通蔬菜辦示范園區(qū)又建了一棟磚墻+發(fā)泡砼的新型試驗(yàn)日光溫室（圖2）。經(jīng)測(cè)試，其保溫性能高于其他磚墻+保溫材料的日光溫室3~5℃，冬季室外最冷溫度-28℃，溫室內(nèi)在5℃以上，也滿足了蔬菜種植要求。如果將泡沫混凝土技術(shù)應(yīng)用到現(xiàn)代農(nóng)業(yè)設(shè)施中，可為今后在高寒、高海拔地區(qū)大力推廣這項(xiàng)新技術(shù)奠定一定的技術(shù)基礎(chǔ)。

1 試驗(yàn)及施工方的確定

該設(shè)計(jì)施工方案在日光溫室的外墻、前基礎(chǔ)的防寒溝內(nèi)及工作間外墻保溫都采用泡沫混凝土技術(shù)。為了檢驗(yàn)其效果，首先在西寧市用現(xiàn)澆泡沫混凝土液壓機(jī)組做了不同密度的泡沫混凝土試驗(yàn)（表1），西寧海拔高度約為2 300 m，當(dāng)時(shí)試驗(yàn)環(huán)境溫度在15~26℃。建成后，經(jīng)過2個(gè)冬天的種植試驗(yàn)，在整個(gè)冬季溫室內(nèi)溫度都能保持在5℃以上，能滿足蔬菜生長(zhǎng)要求。

圖1 發(fā)泡砼在溫室土墻中的應(yīng)用（單位：mm)

圖2 發(fā)泡砼在溫室磚墻中的應(yīng)用（單位：mm)

表1 不同密度的泡沫混凝土試驗(yàn)

水灰比 泡沫混凝土濕密度∥kg/m3 泡沫混凝土干密度∥kg/m3

0.4 500 350

0.45 530 400

0.3 375 225

0.35 437.5 287.5

首先，采用ZF—100的水泥復(fù)合發(fā)泡劑，泡沫混凝土用量0.7 L/m3，選用了325#和425#兩種標(biāo)號(hào)的水泥分別作了對(duì)比試驗(yàn)。做成了一個(gè)長(zhǎng)5 m，高2 m的泡沫混凝土試驗(yàn)墻體，其結(jié)構(gòu)采用兩側(cè)為鋼絲網(wǎng)，整體固定用C型鋼與膠木板組合顯示（表2）。試驗(yàn)結(jié)果顯示，泡沫混凝土的固化強(qiáng)度達(dá)不到作為外墻保溫的強(qiáng)度。在試驗(yàn)過程中發(fā)現(xiàn)，泡沫混凝土在施工中必須掌握容重、抗壓強(qiáng)度、導(dǎo)熱系數(shù)之間的平衡度，因?yàn)榕菽炷寥葜嘏c抗壓強(qiáng)度成正比，而又與導(dǎo)熱系數(shù)成反比，發(fā)泡劑發(fā)泡倍數(shù)在20倍，在保溫施工過程中的理想容重（干密度）為350 kg/m3，其抗壓強(qiáng)度為0.4 MPa,導(dǎo)熱系數(shù)為0.079 w/m·k，將一個(gè)厚度為10 cm的泡沫混凝土試塊倒上一定量的水，24 h后將試塊鋸開測(cè)量水滲入深度為4.7 cm。因此，在玉樹代格村承建的四棟日光節(jié)能溫室墻體采用了240空心磚+20 cm發(fā)泡砼+80 cm土墻+240空心磚，空心磚與土墻留20 cm的空隙；大通蔬菜辦示范園區(qū)建的一棟日光溫室墻體采用240紅磚+50 cm發(fā)泡砼+240紅磚，磚墻之間留50 cm的空隙，在空隙中填充泡沫混凝土，前基礎(chǔ)防寒溝內(nèi)填泡沫混凝土。

在溫室的后墻、山墻及前基礎(chǔ)部分用水灰比0.4，泡沫混凝土濕密度500 ﹌g/m3進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)澆筑。其澆筑配合比分別為：水灰比0.4；發(fā)泡劑稀釋倍數(shù)20；泡沫混凝土濕密度500 ﹌g/m3。玉樹代格村海拔高度約3 710 m，施工環(huán)境溫度7~15 ℃，大通縣海拔高度約2 720 m, 施工環(huán)境溫度13~23 ℃。

表2 325#與425#水泥發(fā)泡性能比較

項(xiàng)目 干容重kg/m3 抗壓で慷泉MPa 導(dǎo)熱は凳w/m·k 抗?jié)B性ぃㄋ平下降じ叨齲∥mm 燃燒ば閱

325# 350 ≥0.25 ≤0.1 ≤5 不燃燒

425# 350 ≥0.37 ≤0.079 ≤5 不燃燒

2 泡沫混凝土生產(chǎn)操作要點(diǎn)

泡沫混凝土的生產(chǎn)過程包括基層清理，按設(shè)計(jì)要求支好模板并澆水濕潤(rùn)，泡沫制備、泡沫混凝土混合料制備、澆筑成型、養(yǎng)護(hù)和檢驗(yàn)。

（1）泡沫制備。泡沫制備采用專門的泡沫發(fā)生器，通過空氣壓縮機(jī)將發(fā)泡劑輸入自動(dòng)發(fā)泡系統(tǒng)制備成泡沫。

（2）混合料制備。

將配合好的水泥和水等用發(fā)泡機(jī)攪拌均勻，然后與發(fā)泡劑在管道中混合并由高壓泵輸送至施工部位澆筑成型。在溫室墻體澆注中漿體泵送壓力范圍為12~14 MPa。

（3）澆筑成型。

施工現(xiàn)場(chǎng)的氣溫不得低于5 ℃，澆筑前應(yīng)把基層雜物清理清掃干凈，并用水濕潤(rùn)；泡沫混凝土為粘稠的流體，其中含有大量的空氣和吸附水；出料管不得在泡沫混凝土中來回?cái)[動(dòng)并且應(yīng)及時(shí)對(duì)泡沫混凝土的表面找平；泡沫混凝土在拌合料氣泡比較穩(wěn)定后開始澆筑，檢測(cè)取樣數(shù)量同加氣混凝土砌塊標(biāo)準(zhǔn)要求（三塊）進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)取樣，待泡沫混凝土凝固72 h后才能拆除模板以免破壞成品。如果澆筑的泡沫混凝土高度超過100 cm就要進(jìn)行分層澆筑，確保澆筑好的成品或半成品不出現(xiàn)裂縫，保證現(xiàn)澆泡沫混凝土表面的平整度。

(4)養(yǎng)護(hù)。自然養(yǎng)護(hù)采取毛氈或草簾子覆蓋并灑水養(yǎng)護(hù)的方式。

（5）檢驗(yàn)與成品保護(hù)。泡沫混凝土澆筑完畢后應(yīng)派專人負(fù)責(zé)監(jiān)管，在澆筑完48 h內(nèi)不允許堆放材料及上人施工，做好成品檢驗(yàn)及保護(hù)工作。

(6)泡沫混凝土施工配合比及注意事項(xiàng)。

泡沫混凝土混合料要充分?jǐn)嚢杈鶆?，?yán)格控制發(fā)泡劑的拌合用量保證泡沫混凝土配合比的準(zhǔn)確性；攪拌泡沫混凝土混合料時(shí)必須嚴(yán)格控制水的用量；由于發(fā)泡劑是堿性物質(zhì)，所以施工用水必須采用非酸性物質(zhì)的水摻入泡沫劑中以免產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)影響泡沫劑的發(fā)泡效果，可用pH試紙測(cè)試施工用水的酸堿性。

（7）質(zhì)量控制。

現(xiàn)澆泡沫混凝土的原材料質(zhì)量要求符合設(shè)計(jì)要求；現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)泡沫混凝土的配合比嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)要求的材料密度等級(jí)進(jìn)行控制，確保泡沫混凝土的技術(shù)性能指標(biāo)達(dá)到設(shè)計(jì)要求；泡沫混凝土澆筑后 0.5 h內(nèi)要對(duì)他的表面進(jìn)行找平以免破壞已成型的泡沫混凝土的質(zhì)量；澆筑完泡沫混凝土后對(duì)其質(zhì)量的技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行取樣檢測(cè)。

（8）溫室墻體在砌筑時(shí)一定要用水泥砂漿抹面，并且待水泥砂漿凝固后，方可進(jìn)行澆注發(fā)泡砼。

3 泡沫混凝土檢測(cè)方法

在泡沫混凝土的使用當(dāng)中有很多人都不注意其檢測(cè)方法，從而造成了使用中出現(xiàn)了各種錯(cuò)誤。在使用中經(jīng)過多次試驗(yàn)與對(duì)比，總結(jié)出了以下檢測(cè)方法，可為大家在今后實(shí)際使用中作為借鑒。

（1）使用前用泡沫沉降距衡量泡沫穩(wěn)定性。泡沫發(fā)生后，用下述方法測(cè)量泡沫沉降距：取內(nèi)徑為6 cm,高9 cm的容器（或用尺寸相近而容積約為250 ml的容器），盛滿新發(fā)生的泡沫，刮平表面，在泡沫上復(fù)紙一張，平靜地放在無風(fēng)處40 min后量取沉降距。技術(shù)指標(biāo)為發(fā)泡倍數(shù)為20倍，沉降距不大于1 cm。

（2）發(fā)泡倍數(shù)的測(cè)定方法是將制成的泡沫注滿容積為250 ml、直徑為6 cm的無底玻璃桶內(nèi)，兩端刮平，稱其重量。計(jì)算公式為：

玀=V玒/(獹2-G1)

其中：M-發(fā)泡倍數(shù)；V-玻璃桶容積（ml）；Y-泡沫劑水溶液密度（近于1g /ml）；獹1-玻璃桶質(zhì)量（g）；獹2-玻璃桶和泡沫質(zhì)量（g）。

（3）在檢測(cè)泡沫混凝土?xí)r當(dāng)試塊浮于水中不產(chǎn)生溶融、降沉，從而說明該泡沫混凝土已完全凝固和氣孔是全封閉型的。封閉型的泡沫混凝土空氣在體內(nèi)不會(huì)產(chǎn)生對(duì)流，從而也減少了溫度的輻射、傳導(dǎo)、擴(kuò)散，從而使熱能在氣孔逐漸減弱，以達(dá)到絕熱的效果。而且吸水率低，大約在5%左右，并且隔聲、抗壓、防水、抗折等的物理性能最好。

（4）如果在檢測(cè)時(shí)試塊緩慢下沉，吸水率達(dá)到30%，從而說明泡沫混凝土氣孔是半開放型的，如果部分氣孔從表到里是相連通，空氣就會(huì)在體內(nèi)產(chǎn)生對(duì)流，因此隔熱時(shí)間會(huì)隨著氣孔的開放程度增加而縮短，從而吸儲(chǔ)水率也會(huì)隨著氣孔的連通率增加至50％左右，保曖、抗壓、隔聲、隔熱、防水、抗折物理性能將大幅度的降低。

（5）在檢測(cè)中如果試塊很快沉入水中。就說明吸水率超過30%，因此該材料中的氣孔是全開放的，從而形成從表到里的通道，空氣在通道中產(chǎn)生對(duì)流，所以空氣在對(duì)流中通過水分將材料的溫度進(jìn)行輻射、傳導(dǎo)、擴(kuò)散，吸儲(chǔ)水率也會(huì)逐漸隨氣孔連通率增加至50%以上，所以該材料失去隔熱保暖的性能要求。

4 結(jié)論

泡沫混凝土的性能基本不受海拔高度的影響，建議在高寒、高海拔地區(qū)溫室墻體澆筑中選用425#水泥作原料，選用ZF—100型水泥復(fù)合發(fā)泡劑。發(fā)泡劑稀釋倍數(shù)為20倍，澆筑施工時(shí)環(huán)境溫度應(yīng)在5 ℃以上，選用水灰比0.4，濕密度為500 kg/m3的泡沫混凝土進(jìn)行澆筑；墻體澆筑寬度為20 cm，澆注高度大于100 cm時(shí)應(yīng)進(jìn)行分層澆注。試驗(yàn)結(jié)果表明，發(fā)泡混凝土在溫室土墻、磚墻結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用及保溫性能明顯高于其他同類溫室，推廣應(yīng)用前景廣闊。

參考文獻(xiàn)

［1］ 閏振甲，何艷君.泡沫混凝土實(shí)用生產(chǎn)技術(shù)［M］.北京:化學(xué)工業(yè)出版社， 2006.

［2］ 住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部.中華人民共和國(guó)建筑工業(yè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn) 泡沫混凝土JG/T 266—2011［S］.北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2011.