泡沫混凝土保溫墻板生產(chǎn)中防塌裂技術(shù)的研究

代吉才，張瑩瑩

（1.泊頭職業(yè)學(xué)院，河北 泊頭 062150；2.泊頭市第一中學(xué)，河北 泊頭 062150）

泡沫混凝土保溫墻板除具有輕質(zhì)、抗震、保溫隔熱、隔聲、抗沖擊、收縮率小等性能外，還具有生產(chǎn)簡(jiǎn)單成本低、施工便捷、能降低施工強(qiáng)度和用工量，尤其是阻燃性能達(dá)到A1級(jí)、低碳環(huán)保、節(jié)能利廢等特點(diǎn)，適用于外墻保溫及其防火隔離帶，滿(mǎn)足了外墻外保溫市場(chǎng)的對(duì)防火安全的急迫需要，是綠色建筑材料主導(dǎo)產(chǎn)品之一，受到建筑業(yè)的關(guān)注，全國(guó)各地正在迅速推廣。隨著市場(chǎng)需求量的不斷增大，相關(guān)該產(chǎn)品的生產(chǎn)企業(yè)在不斷增多，生產(chǎn)技術(shù)也在不斷革新。特別是為了提高產(chǎn)量，減少生產(chǎn)用地，降低成本，提高經(jīng)濟(jì)效益，有些生產(chǎn)企業(yè)已采用大體積模箱，改用濕切技術(shù)，流水線(xiàn)生產(chǎn)，這些有的已帶來(lái)明顯的經(jīng)濟(jì)效益。

所謂的濕切技術(shù)，就是使坯體在流水線(xiàn)上初凝后即切割、包裝、坯體碼垛，整個(gè)生產(chǎn)流程周期只需要10～20 min，然后集中進(jìn)行后期養(yǎng)護(hù)。改變了原來(lái)坯體經(jīng)幾天時(shí)間，完全凝固后再進(jìn)行切割的“干”切法。因濕切技術(shù)生產(chǎn)周期比干切大幅度縮減，發(fā)泡時(shí)間也必須大幅度縮短，一般控制在5 min左右，致使在利用這種技術(shù)的生產(chǎn)過(guò)程中，存在的最大問(wèn)題是坯體容易坍塌和開(kāi)裂，使成品率降低，甚至投入了高成本的原料，卻無(wú)合格成品產(chǎn)出。為此，我們進(jìn)行了系列試驗(yàn)研究，探究其具體原因，解除制約這一泡沫混凝土保溫墻板新技術(shù)生產(chǎn)中的瓶頸問(wèn)題。

1 試驗(yàn)

1.1 原材料

P·O42.5水泥，德州中聯(lián)大壩；R·SAC42.5硫鋁酸鹽水泥，唐山六九；Ⅱ級(jí)干排低鈣粉煤灰，唐山命中緣實(shí)業(yè)公司；萘系減水劑，減水率15%～20%，山東億煤公司；速凝劑，河南焦作筑王材料科技公司；合成硬脂酸鈣穩(wěn)泡劑，河南惠爾納米科技有限公司；工業(yè)級(jí)雙氧水，含量27.5%，滄州化工有限公司；聚丙烯纖維，單絲直徑40 μm、長(zhǎng)度9 mm，河北任丘產(chǎn)。

1.2 主要儀器設(shè)備

生產(chǎn)模箱體積：長(zhǎng)270 cm×寬62 cm×高60.5 cm=1.013 m3；模箱的底和壁均采用鐵板材料，內(nèi)側(cè)涂有油質(zhì)脫模劑。根據(jù)后面的配方數(shù)據(jù)可知，濕漿料密度可計(jì)算約為400 kg/m3；由此可計(jì)算坯體底部所承受的壓強(qiáng)約為2371.6 Pa。

試驗(yàn)?zāi)Ｏ潴w積：長(zhǎng)40 cm×寬40 cm×高60 cm=0.096 m3，濕漿料密度約為400 kg/m3；則坯體底部所承受的壓強(qiáng)約為2352 Pa。為保證試驗(yàn)?zāi)Ｏ浔谀Σ煜禂?shù)與生產(chǎn)模箱摩察系數(shù)相同，均采用相同的鐵板材料和內(nèi)涂相同的脫模劑。

1.3 原料配比及環(huán)境條件

原料配比及環(huán)境條件見(jiàn)表1，其中各外加劑用量為膠凝材料的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)。

表1 原料配比及環(huán)境條件

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

首先按1#配比及條件，利用實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｏ溥M(jìn)行試驗(yàn)時(shí)，水化反應(yīng)進(jìn)行到4 min時(shí)，就出現(xiàn)了塌陷。但將環(huán)境溫度由原來(lái)的30℃提高到36℃（2#配比），原料配比不變時(shí)卻無(wú)塌陷。然后又利用生產(chǎn)模箱進(jìn)行生產(chǎn)時(shí)也無(wú)塌陷，且能發(fā)滿(mǎn)模具。

按2#配比和條件進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)，漿料體積膨脹完畢的時(shí)間約5 min。圖1為2#配比條件下，漿料體積隨時(shí)間變化的曲線(xiàn)。

圖1 2#配比條件下漿體體積隨時(shí)間的變化

從圖1可以看出，雙氧水起始分解速率較慢，隨著水泥水化熱的聚集量不斷增大，反應(yīng)溫度升高，發(fā)泡速率加快，當(dāng)雙氧水分解完畢或漿體的硬度達(dá)到一定程度時(shí)，漿體的體積均不再變化。

根據(jù)前面模箱的體積和漿體的密度可知，要確保漿體不塌陷，漿體水化時(shí)間與抗壓強(qiáng)度的關(guān)系如圖2所示。

從圖2可以看出，漿體開(kāi)始強(qiáng)度增加較慢，但隨著水泥水化熱聚集量的增大，反應(yīng)溫度升高，強(qiáng)度增長(zhǎng)逐漸加快；后來(lái)，隨著快硬水泥和外加劑作用的減弱，強(qiáng)度增長(zhǎng)又開(kāi)始放緩，但仍在不斷增長(zhǎng)。顯然，按該原材料的配比方法，在環(huán)境溫度為30℃時(shí)，沒(méi)有滿(mǎn)足該強(qiáng)度曲線(xiàn)的要求，而在36℃時(shí)則滿(mǎn)足了該曲線(xiàn)的要求。所以雙氧水分解速率受環(huán)境溫度影響較小，主要受水溫的影響；而漿體強(qiáng)度增長(zhǎng)速率卻受環(huán)境溫度影響較大，尤其是表皮的影響最大，若環(huán)境溫度較低，再加上表皮散熱快，從而造成漿體的表皮與中心溫差較大，強(qiáng)度差較大，因而造成塌陷。

圖2 2#配比條件下漿體抗壓強(qiáng)度隨時(shí)間的變化

按表1中的3#配比利用試驗(yàn)?zāi)Ｏ溥M(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)，漿體沒(méi)有塌陷也沒(méi)有裂紋，各方面都比較理想。3#與2#相比較，環(huán)境溫度由原來(lái)的36℃降低到22℃，漿體沒(méi)有出現(xiàn)塌陷，其原因是除快硬水泥的比例有所增大外，速凝劑摻量由原來(lái)的1.6%提高到4.0%，增量較大，也滿(mǎn)足了圖2中強(qiáng)度曲線(xiàn)的要求，也能保證漿體的強(qiáng)度增長(zhǎng)與體積增長(zhǎng)相匹配。

在利用表1中4#配比試驗(yàn)時(shí)，坯體脫模后，中間斷裂，并有大量的大小不一的裂紋。原因可能是，生產(chǎn)模箱與實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｏ涞闹饕獏^(qū)別是長(zhǎng)度差別較大，進(jìn)漿料方式又是中間一點(diǎn)式，反應(yīng)熱各部位聚集量不同，造成中間部位與周邊溫差過(guò)大，強(qiáng)度增長(zhǎng)不均，周邊強(qiáng)度小，并有所沉陷，重力增大，產(chǎn)生斷裂力，造成坯體中間斷裂。又進(jìn)行對(duì)比分析，生產(chǎn)中的攪拌刺的形狀不好，攪拌速度又較低，造成漿體攪拌不均，導(dǎo)致出現(xiàn)大小不一的裂紋，在對(duì)上述各種原因分別進(jìn)行改進(jìn)，又適當(dāng)增加聚丙烯纖維的摻量，再試驗(yàn)生產(chǎn)消除了斷裂和裂紋現(xiàn)象。從而說(shuō)明原來(lái)的分析和采取的對(duì)策是正確的。

3 結(jié)論與探討

（1）泡沫混凝土保溫墻板濕切技術(shù)生產(chǎn)中防塌陷技術(shù)的核心是漿料的發(fā)泡速度與漿體抗壓強(qiáng)度增長(zhǎng)要相匹配。如果漿體抗壓強(qiáng)度增長(zhǎng)過(guò)快，而發(fā)泡速度相對(duì)較慢，則會(huì)造成模箱發(fā)不滿(mǎn)的后果；若發(fā)泡速度快而漿體抗壓強(qiáng)度增長(zhǎng)跟不上，就會(huì)導(dǎo)致塌陷。影響抗壓強(qiáng)度增長(zhǎng)快慢的主要因素有：反應(yīng)溫度（受水溫、環(huán)境溫度和水泥的水化反應(yīng)熱影響）；水泥的品種和用量，尤其是快硬水泥用量對(duì)初凝時(shí)間影響最大[1]；水泥受潮結(jié)塊變質(zhì)或減水劑減水水效果達(dá)不到要求，還有速凝劑、穩(wěn)泡劑摻量小或質(zhì)量差、水灰比過(guò)大等對(duì)強(qiáng)度增長(zhǎng)影響也較大。影響發(fā)泡速率的主要因素有：反應(yīng)溫度（影響因素同上），雙氧水的濃度和用量，環(huán)境有無(wú)對(duì)雙氧水分解起到催化作用的物質(zhì)（如鐵離子、銅離子等）。所以，每一種原材料應(yīng)用前，均要認(rèn)真檢測(cè)，各種影響因素都要進(jìn)行綜合考慮，先試驗(yàn)后生產(chǎn)，確保漿料的發(fā)泡速度與漿料的強(qiáng)度增長(zhǎng)相匹配。

（2）攪拌不均勻，模箱漏氣（漿），澆模時(shí)帶入空氣，澆模完畢后又進(jìn)水進(jìn)料，沒(méi)有靜?；蜢o停時(shí)間短，且運(yùn)行過(guò)程中有較大的震動(dòng)，也會(huì)造成坯體的塌陷。在生產(chǎn)中，這些環(huán)節(jié)均需要高度重視。

（3）造成坯體斷裂的原因是坯體各部位受力不均所致，如模箱過(guò)大，進(jìn)漿料方式又是中間一點(diǎn)式，坯體易產(chǎn)生斷裂力，會(huì)造成坯體中間斷裂；如攪拌不均勻就會(huì)造成不均勻的裂紋；如粉煤灰和其它的外加劑顆粒較大、發(fā)泡速度過(guò)快，將會(huì)造成竄孔，也會(huì)造成大小不一的裂紋，這些也必須在生產(chǎn)中引起注意。

[1]唐明，徐立新.泡沫混凝土材料與工程應(yīng)用[M].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2013.