土木工程新型材料(泡沫混凝土)(共4頁(yè))

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上東 北 大 學(xué)研 究 生 考 試 試 卷評(píng)分考試科目： 土木工程新型材料 課程編號(hào)： 閱 卷 人： 考試日期： 姓 名： 邢民 學(xué) 號(hào)： 注 意 事 項(xiàng)1考 前 研 究 生 將 上 述 項(xiàng) 目 填 寫(xiě) 清 楚2字 跡 要 清 楚，保 持 卷 面 清 潔3交 卷 時(shí) 請(qǐng) 將 本 試 卷 和 題 簽 一 起 上 交東北大學(xué)研究生院泡沫混凝土的研究發(fā)展和應(yīng)用邢 民（東北大學(xué)，遼寧 沈陽(yáng) ）摘 要：本文對(duì)泡沫混凝土進(jìn)行了整體的分析和生產(chǎn)，并介紹了國(guó)內(nèi)外泡沫混凝土的研究現(xiàn)狀。分析不同物質(zhì)的加入對(duì)泡沫混凝土的性質(zhì)和機(jī)理有不同的影響。分析泡沫混凝土的發(fā)展方向和未來(lái)。同時(shí)，針對(duì)泡沫混

2、凝土對(duì)工程中的不同的應(yīng)用做了一個(gè)簡(jiǎn)要的分析，通過(guò)大屋面保溫工程、橋梁主橋與引橋間軟連接、公路高路堤段滑塌處治理中、在軟基處理分析了泡沫混凝土在工程中的應(yīng)用空間。又通過(guò)摻入稻殼、纖維和粉煤灰等對(duì)泡沫混凝土的影響做了敘述。 關(guān)鍵詞：泡沫混凝土；發(fā)泡劑；纖維；粉煤灰專心-專注-專業(yè)0 引 言泡沫混凝土是一種新型節(jié)能環(huán)保型建筑材料,它具有輕質(zhì)保溫抗震等優(yōu)點(diǎn)。在水泥凈槳、砂漿以及混凝土等水泥基材料中加入發(fā)泡劑產(chǎn)生的泡沫后可以在混凝土內(nèi)部均勻的形成眾多封閉的孔洞這種固相、氣相相互交織的特殊結(jié)構(gòu)在減輕了混凝土的重量的同時(shí)又保證了其良好的保溫隔熱性能。由于泡沫混凝土輕質(zhì)、保溫、環(huán)保的特點(diǎn)使得泡沫混土在工程中得

3、到大規(guī)模的應(yīng)用1。顧名思義泡沫混凝土對(duì)于發(fā)泡劑要求比較高，是能否制成泡沫混凝土的關(guān)鍵。目前，泡沫混凝土發(fā)泡劑主要有4類：松香樹(shù)脂類發(fā)泡劑(第一代發(fā)泡劑）、合成類發(fā)泡劑(第二代發(fā)泡劑)、蛋白型發(fā)泡劑(第三代發(fā)泡劑)及復(fù)合型發(fā)泡劑(第四代發(fā)泡劑)2。1 研究概況 國(guó)內(nèi)對(duì)泡沫混凝土的研究大多集中在通過(guò)添加硅粉、粉煤灰和纖維等外加物對(duì)泡沫混凝土進(jìn)行改性方面，特別是纖維增強(qiáng)泡沫混凝土的研究。泡沫混凝土的主要應(yīng)用領(lǐng)域是屋面保溫、地暖保溫和建筑工程回填及巖土工程回填。隨著研究的深入，孔隙結(jié)構(gòu)是泡沫混凝土微觀結(jié)構(gòu)中是最重要的部分，一切改善泡沫混凝土孔隙結(jié)構(gòu)的技術(shù)措施均可提高泡沫混凝土的性能，而孔隙結(jié)構(gòu)的質(zhì)量主

4、要取決于泡沫的質(zhì)量，泡沫的質(zhì)量歸根于發(fā)泡劑。改善其質(zhì)量有利于提高泡沫混凝土的相關(guān)潛在性能。2 泡沫混凝土性能泡沫混凝土的保溫性能良好，其導(dǎo)熱系數(shù)與傳統(tǒng)膨脹珍珠巖相比低20%60%，與加氣混凝土砌塊相比低40%60%，與陶粒混凝土和爐渣混凝土相比低70%以上3。然而，泡沫混凝土與工程中使用量最廣泛的聚苯乙烯泡沫塑料板相比，其導(dǎo)熱系數(shù)仍然偏高，保溫效果不及聚苯乙烯泡沫塑料板。需要進(jìn)一步降低泡沫混凝土的導(dǎo)熱系數(shù)以提高其保溫性。眾所周知，泡沫是一種易燃材料。上海膠州路發(fā)生的特大火災(zāi)震動(dòng)了全國(guó)，導(dǎo)致火災(zāi)發(fā)生的原因主要是保溫材料在選取上的失誤，即采用了聚氨酯泡沫，該材料易燃性很強(qiáng)，而且燃燒會(huì)制造出一些有毒

5、氣體，正是因?yàn)槿绱瞬攀购芏嗍忻袷チ松?而如果將泡沫混凝土選作保溫材料使用，由于其具有較低的導(dǎo)熱系數(shù)，因此防火性能較強(qiáng)。選擇泡沫混凝土這一材料來(lái)生產(chǎn)防火型保險(xiǎn)柜，如果內(nèi)部溫度和試件干密度呈正比，則意味著較強(qiáng)的耐火隔熱性。關(guān)于試件空間測(cè)溫點(diǎn)處，其溫度最大值是135.0140.5，都沒(méi)有超過(guò) 160，其內(nèi)部的新聞紙通過(guò)耐火隔熱試驗(yàn)后依舊可以使用4。這意味著干密度維持在試驗(yàn)要求范圍中的泡沫混凝土都可以滿足國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求的關(guān)于 P 型防火保險(xiǎn)柜在具體耐火隔熱性能方面的要求，這是泡沫混凝土新型使用領(lǐng)域的又一次發(fā)現(xiàn)。泡沫混凝土作為一種建筑材料主要用在建筑物的屋面或者是墻體處，節(jié)能效益較高。由于其自身有很

6、多封閉的小孔，不易吸水、收縮以及膨脹，且具有較好的整體性能，這些優(yōu)勢(shì)是以往的珍珠巖以及擠塑板不具有的。泡沫混凝土同時(shí)也是一種全無(wú)機(jī)且耐老化性較強(qiáng)的材料，其使用壽命達(dá)到了50-100年，這有效解決了泡沫聚苯板的保溫層壽命較短的問(wèn)題，即大約只有20年，確保其和建筑具有相同的使用壽命5。3 泡沫混凝土的應(yīng)用泡沫混凝土在大屋面保溫工程中的應(yīng)用。采用泡沫混凝土能有效減輕結(jié)構(gòu)自重，增 加屋面承載力。同時(shí)，泡沫混凝土整體性、耐久性、保溫隔熱性能良好，施工速度快，勞動(dòng)力投人少，一次成型，具有良好的經(jīng)濟(jì)與社會(huì)效益6。泡沫混凝土應(yīng)用于大屋面保溫隔熱施工是采用現(xiàn)場(chǎng)整體澆筑將保溫層、找坡層、找平層三者合一，施工工序且

7、不存 死角。 其施工速度快，自重輕，保溫效果良好，造價(jià)相對(duì)較低。在屋面工程中的應(yīng)用取得了良好的經(jīng)濟(jì)和效益。泡沫混凝土在橋梁主橋與引橋間軟連接填筑的應(yīng)用。一般在主橋與引橋軟連接或橋頭等過(guò)渡段，因地基的承載力不夠，填料荷載過(guò)大、雨水滲入等原因，產(chǎn)生不均勻沉降，容易造成跳車現(xiàn)象，被稱為“橋頭跳車”。橋梁70%的維修費(fèi)用是花費(fèi)在橋頭跳車的修補(bǔ)上。傳統(tǒng)的處理方法是提高地基的承載力，這不但很難從根本上解決問(wèn)題，還存在工期過(guò)長(zhǎng)、造價(jià)過(guò)高等問(wèn)題。填充泡沫混凝土具有密度小、質(zhì)量輕、強(qiáng)度大于常規(guī)回填土、施工速度快、填筑后形成一個(gè)整體、抗沖擊性能好、無(wú)側(cè)向壓力、對(duì)地基荷載小等優(yōu)勢(shì)。使用泡沫混凝土填筑后，橋臺(tái)背處于超

8、固結(jié)狀態(tài)，由此減少沉降和不均勻沉降，徹底消除臺(tái)背路堤填料本身的工后沉降，避免橋頭跳車產(chǎn)生的危害，具有明顯的技術(shù)優(yōu)勢(shì)。泡沫混凝土澆筑后初凝前，具有很好的流動(dòng)性，填充自密實(shí)，可避免常規(guī)填料充填不飽滿的缺陷，施工性好。泡沫混凝土具有自立性，可垂直進(jìn)行澆筑，工期較緊時(shí)，每天可垂直填筑0.8m1.5m；澆筑完成后無(wú)需強(qiáng)夯和碾壓，可直接鋪設(shè)路面結(jié)構(gòu)層。施工速度快，可有效節(jié)約橋臺(tái)背處理工期7。泡沫混凝土在公路高路堤段滑塌處治理中的應(yīng)用。杭新景高速公路高路堤路段滑塌是由持續(xù)降雨和短時(shí)間特大暴雨造成的，大量雨水匯集，且路側(cè)排水溝不暢，致使部分水直接流入路堤，路堤填料及路基土強(qiáng)度急劇下降；此外，坡腳路堤擋土墻的泄

9、水孔排水不及時(shí)，增大了側(cè)向土壓力；加之路堤較高、自重大，導(dǎo)致該路段路堤發(fā)生滑塌，引起交通中斷。為快速恢復(fù)交通，確定使用泡沫混凝土對(duì)此高路堤進(jìn)行路基恢復(fù)8。泡沫混凝土用于公路高路堤路段滑塌處治可減輕填土自重，減少土體的滑動(dòng)力矩，提高路堤的抗滑穩(wěn)定性；施工工期短，可達(dá)到盡快通車的要求；收縮坡腳，節(jié)約土地資源。減少填挖工程量及原地形、地貌的破壞，消除工程的安全隱患。泡沫混凝土在軟基處理中的應(yīng)用。軟土對(duì)公路的危害，科研、設(shè)計(jì)、施工單位經(jīng)過(guò)多年的的努力，已摸索了不少對(duì)策，并取得了可喜的成績(jī)：如塑料排水板、超載預(yù)壓、真空預(yù)壓、粉噴樁、低強(qiáng)度等級(jí)混凝土樁、預(yù)應(yīng)力管樁、塑料套管樁、碎石樁等，這些處理方法都是從

10、地基處理入手，并取得了一定的成效。但由于軟基地質(zhì)及力學(xué)特性的復(fù)雜性，各種處理方法并不能單獨(dú)勝任，各種各樣的路基病害依然存在9。泡沫混凝土作為一類新型的輕質(zhì)環(huán)保型材料，其具有低滲透性、高流動(dòng)性、輕質(zhì)性、隔熱性佳、耐久性好、強(qiáng)度可調(diào)節(jié)以及施工簡(jiǎn)單等顯著的特點(diǎn)，這種新型材料的廣泛應(yīng)用大幅度的降低了填土的荷載，降低了軟土路基的附加應(yīng)力，從而很好的解決了軟基不均勻沉降的技術(shù)難題，提高了軟基路堤的穩(wěn)定性，為今后的軟基處理工作提供了一種非常重要的技術(shù)手段10。泡沫混凝土以其優(yōu)越的性能，現(xiàn)在被越來(lái)越多人所看中，應(yīng)用于多種不同的領(lǐng)域?，F(xiàn)在的學(xué)者，對(duì)于改進(jìn)泡沫混凝土也進(jìn)行了苦心的專研，也取得了許多的碩果。在泡沫混

11、凝土中摻入不同物質(zhì)，提高混凝土的不同機(jī)理和性能，應(yīng)用不同領(lǐng)域。摻入稻殼灰的泡沫混凝土。稻殼灰加入到泡沫混凝土中可以提高混凝土的后期強(qiáng)度，粒徑變小后，對(duì)后期強(qiáng)度的增加更加明顯，但是會(huì)降低和易性；改善了泡沫混凝土的孔隙結(jié)構(gòu)，使孔徑更加細(xì)小，提高了泡沫混凝土的抗?jié)B、抗侵蝕性。另外大量使用稻殼灰可以使資源循環(huán)利用，減小水泥的使用量，保護(hù)環(huán)境、降低成本11。現(xiàn)階段稻殼灰泡沫混凝土的研究進(jìn)展并不理想，研究應(yīng)加快研究進(jìn)展。纖維泡沫混凝土。纖維泡沫混凝土相比傳統(tǒng)的混凝土而言，抗拉強(qiáng)度和韌性顯著提高，隔音隔熱效果好，抗折抗彎性能好。纖維泡沫混凝土作為非承重墻體時(shí)能起到良好的保溫隔熱作用，另外，纖維泡沫混凝土良好

12、的韌性和抗變形性能也可以使其更能承受地震和颶風(fēng)的作用，在颶風(fēng)和地震頻發(fā)區(qū)適量的采用纖維泡沫混凝土可以減少自然災(zāi)害帶來(lái)的損失12。相比一般泡沫混凝土而言，其應(yīng)用領(lǐng)域更為廣泛，但關(guān)于纖維泡沫混凝土的研究還比較少，研究的纖維種類也不多，纖維泡沫混凝土的研究還需要科研工作者的進(jìn)一步努力。粉煤灰摻量對(duì)泡沫混凝土影響。泡沫混凝土的干密度隨粉煤灰摻量增加而降低，這主要是因?yàn)榉勖夯业拿芏刃∮谒嗟拿芏龋荣|(zhì)量取代時(shí)會(huì)降低試件的干密度。因此，可選用部分粉煤灰取代水泥以滿足其輕質(zhì)的特性。經(jīng)試驗(yàn)驗(yàn)證，粉煤灰摻量達(dá)到 30%時(shí)，泡沫混凝土的質(zhì)量吸水率較低，氣孔率較低，強(qiáng)度較高，各項(xiàng)力學(xué)性能達(dá)到最佳。同時(shí)，其孔分布也較

13、為均勻，形狀規(guī)則13。4 總 結(jié) 泡沫混凝土作為一種新型的土木工程材料，憑借著它輕質(zhì)、保溫隔熱、環(huán)保、抗震等一系列多種優(yōu)良的特點(diǎn)，在不同的領(lǐng)域起著很大的作用。泡沫混凝土屬輕質(zhì)材料，填充后對(duì)地基荷載小，大幅降低地基處理強(qiáng)度，節(jié)約處理工期。泡沫混凝土澆筑后初凝前，具有很好的流動(dòng)性，填充自密實(shí)，可避免常規(guī)填料充填不飽滿的缺陷，施工性好。泡沫混凝土具有自立性，可垂直進(jìn)行澆筑。在大屋面保溫工程、橋梁主橋與引橋間軟連接、公路高路堤段滑塌處治理中、在軟基處理中應(yīng)用廣泛。根據(jù)對(duì)泡沫混凝土的逐步研究，提出一些改性的泡沫混凝土。摻入稻殼灰的泡沫混凝土、加入纖維的泡沫混凝土、摻入粉煤灰的泡沫混凝土等等。都對(duì)泡沫混凝

14、土在不同的性質(zhì)和功能上進(jìn)行提高和改變，完善泡沫混凝土的使用功能。參考文獻(xiàn)：1 倉(cāng)定仲,倉(cāng)定穩(wěn).泡沫混凝土研究現(xiàn)狀J.科技經(jīng)濟(jì)市場(chǎng).2014(1):64-65.2 劉殿忠,何書(shū)明,李 穎.關(guān)于泡沫混凝土穩(wěn)泡劑的探討J.墻材革新與建筑節(jié)能,2013(8):39-41.3 E.P.Kearsleya,P.J.Wainwrightb.The effect of high fly ash content on the compressive strength of foamed concreteJ.Cement and Concrete Research, 2011(34):105-112.4 OTHU

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