地面供暖的轻量气泡混凝土
世林油化 金正奎宁
序论
初期在韩国国内住宅楼的温水地热构造是在地面平板上做隔热层和蓄热层的，在隔热层和蓄热层上设置地热排管方法来施工的。但是到了80年代中期以后，住宅楼建筑急剧扩大以来，因为使用蓄热层的石砾不足，根据高层化的荷重、施工费和人工费上升，所以迫切需求对以岩面或苯板隔热层后，用石砾铺设蓄热层的这种标准施工法的劳动集约性特点的改善。并且从这个时期开始地暖方式从间歇供暖改换成连续供暖，与蓄热层的必要性等状况相符，在中东的海外建筑现场，使用于隔热材料的轻量气泡混凝土自然进入到国内市场，代替了原来住宅楼现场的蓄热层和隔热层的铺设。
在地热构造上使用轻量气泡混凝土除了有隔热的基本效果之外，还有上下层间隔音、构造物的重量的减少、后续排管设备工作的省力化等效果，而且使用为填充材料可以经济形成，确保在期间内性能上必要的高低差及经济性的确保自己的水平力。还有在较小的面积内进行现场生产，以及容易施工等多种优点。所以轻量气泡混凝土作为隔热及填充材料，使用于住宅楼的地热构造，迅速扩大了使用范围，至今广泛使用于大部分住宅楼的施工。
1. 概要
目前用于地热施工的轻量气泡混凝土大致可以分为两种，一种是把大量气泡注放到搅拌好的水泥（SLURRY：泥浆）里养生而成，另一种是混入苯板粒子的轻量骨料混凝土。这两种材料各有各的长处与短处，至于哪种材料更适合地暖构造工程，还要根据不同的施工现况来决定，但主要广泛适用的还是施工性和经济性更有利的轻量气泡混凝土。
2.轻量气泡混凝土的特点
轻量气泡混凝土是指把水泥或是石灰、煤灰、Silica fume等混合物，还有添加轻量骨料、水等混合的泥浆与准备好的发泡剂混合而成（先发泡施工法）。或者是使添加到泥浆里的铝颗粒，通过水泥水化过程的化学反映而形成气泡（后发泡施工法）。通过以上方法使内部形成大量气泡之后，养生而成，制造成其体积比普通混凝土轻而多孔的混凝土。
上述以把形成的气泡混入水泥泥浆的方法叫先发泡施工方式（Pre-foaming type），通过化学反映形成气泡的方法叫后发泡施工方式（After-foaming
type）目前国内使用的地暖构造用轻量气泡混凝土，几乎都是先发泡施工法制成的。后发泡施工法的轻量气泡使用于ALC（Autoclaved
Linghtweight Concrete）等的制造。除了以上方法之外，还有把发泡剂先添加到泥浆里，通过物理作用，形成气泡的方式（Mixed-foaming
type）制造轻量气泡混凝土，但因这种方法一是因混合时间、速度、骨料的使用所产生的气泡不均匀，二是注入空气量存在物理性的限度问题，所以几乎不被现场工程所使用。那么下面所述的轻量气泡混凝土是指先发泡施工方式的轻量气泡混凝土。
目前在国内使用于地暖工程的轻量气泡混凝土是通过把发泡剂（Foaming Agent)和高压空气，水等注入到发泡机里形成气泡，然后再把气泡与水泥泥浆混合的方法而形成的，还可添加苯粒，发泡合成树脂块（chip）等轻量骨料。
3.轻量气泡混凝土的材料与器械
形成轻量气泡混凝土的除了主要材料水泥、水、发泡剂外，还要具备符合现场施工的配合设备，就是说要使用规则性精确量正品气泡机，还可以根据善用轻量同料进行混合施工。
（1）轻量气泡混凝土的材料
水泥
符合国家规格的普通水泥
水泥因为与压缩强度相关，所以首先要选择水化热均等的材料。夏天要使用水化热低的水泥，防止硬化速度快，从而减少龟裂现象，而冬天则要选择水化热高的水泥，加快硬化速度来维持气泡的安全性与压缩强度。
发泡剂
轻量气泡混凝土的主要构成是气泡的形成，能够形成均匀的空气膜才能做出优秀的隔热材料。最主要的原料应该选择发泡剂。
发泡剂分为合成发泡剂（澎卡F-500）和蛋白质发泡剂（澎卡F-200）两种。在中国市场，因为很多制造商使用的水泥不规则，加上现场水质使用也不安全，所以楼房的地暖用轻量气泡混凝土主要适用于合成发泡剂（澎卡F-500），而蛋白质发泡剂主要适用于砌块、板材、工艺品等产品。
尤其是蛋白的系列发泡剂的价格要比合成发泡剂的价格高，所以如果不是高质量产品的话，国水泥、金属体的挂帅而发生腐蚀影响保持长期的强度。安全性产品持选定首先要选定没有沉淀物（引起腐蚀的物质），再有就是要选定有规格及国际国家认定的产品。
而韩国的地面供暖用的发泡剂中，用澎卡F-500的占80%。
如果没有选用品质优良的发泡剂，就会因为构成不均匀的密度，（地面是混凝土，上一层形成气泡，顶层部分由大气泡组成的现象）使隔热性能差，压缩强度低，这样不仅造成轻量气泡混凝土下沉以及地面表层松懈的现象，导致影响下一阶段的温水管施工中U-钉（固定钉）的固定没有保障，砂浆作业时气泡混凝土与砂浆之间的粘合力下降，从而引起完工后，踩踏声及大，随着时间还会产生龟裂现象。并且发泡剂的化学物性应该安全及也应该没有土壤的污染度。
对发泡剂的环保产品认证报告书
关于发泡剂排泄到土壤时是否有重金属污染成份的实验成绩单
(废弃物) 实验成绩单
可检物名：废水处理
企业名称：世林油化
委托人：闵庆求
接收日期：1999.2.24
检验方法：环境部告示 第94-57号（97.7.21）依据废弃物工程实验方法（溶出实验）
备注：本成绩单限于试料，不能对外使用的目的。
京畿道保健环境研究院长
轻量骨料
作为轻量骨料使用的细沙、苯粒、发泡合成树脂块（chip）等。
除外作为添加剂，应用于广泛领域的还有煤灰、珍珠岩、Bottom ash等。
目前国内把从许多发电站排出的煤灰，用来制作轻量气泡混凝土，因这种轻量气泡混凝土既防止环境污染，又能起到资源再利用的作用。
轻量气泡混凝土机器的种类和特征
1.气式
水和水泥、发泡剂构成中与混合阶段不能连续，一定的容器里每回混合的方法。首先有着构成正确密度的优点，主要用于小规模场所或者第二次产品制造业（板材、砌块、工艺品等）。机器操作容易。每日30-40m3以上的生产量。
2.连续式
与空气式相比每日工作量多，适用于大企业，住宅小区、土木范围。
因为水泥、水、发泡剂连续投入而需要气泡机器的熟练性及老练的技能者。现根据压送方法有MONO式气泡机和油压式气泡机两种形态。
A）MONO式气泡机
水泥、水、发泡剂按预测的调配设计调整后，连续投料及混合的机器压送时，为了MONO输送泵浇灌到指定地点。1次、两次混合后经过MONO泵再次（三次）混合而给均匀的密度构成有很大的帮助。
只有杂质（铁销一硬而坚韧物质）而MONO输送泵带来损伤的问题是应该注意的地方。特别是水泥里的铁销而破损率高，每日150m3以上的生产量。
B）油压式气泡机器
连续式混合的机器因为水泥里的杂质所引起的损伤率少，工作量和压送力优秀。但与MONO式气泡机器相比混合和多种密度调节不安全为缺点。一般的油压式气泡机器是将砂浆压送机器变形而不容易制造密度在600kg/m3以下。每日150m3以上的生产量。
C）气泡—砂浆兼用机器
以一台机械能做轻量气泡混凝土制造、隔热板材砂浆工程，特别是在地面供暖方面可以自由自在的调节轻量气泡混凝土的密度而适合预测设计调配可能，并且有着调节地面砂浆压送量的增减的油压式机器的特征。
4.气泡混凝土的用途
轻量气泡混凝土已被多种用途施工，国内在居住特需而利用在地面用隔热材料、屋顶隔热材料、板材、砌块等使用。土木用在隧道用填充、地板改良材料、拥壁填充、废矿山填充等广泛范围上应用。
轻量气泡混凝土的主要性能的混凝土密度是0.3Kg/m3-1.6kg/m3,隔热性与一般混凝土相比优秀20-30倍，耐火性也在一级标准的最经济性的材料。
还有气泡混凝土是以很多的多孔质构成而有着恒温、恒湿作用—是应用湿度调节和维持、脱臭性和原此外线等的新建筑材料。
轻量气泡混凝土（水泥浆）根据怎样活用其特性一轻量、隔热、耐火、隔音性的利用如下：
1 充填用：利用了非构造用付材单纯的充填情况；
2 隔热用：为了提高构造的热性性能而利用隔热材料的情况
3 耐火用：为了提高构造物的耐火性能而利用防火壁或铁骨的耐火表面材料的情况；
4 构造耐力用：轻量气泡混凝土（砂浆）轻量骨料上使用精骨料而取得一定水准的强度和强性，利用构造耐力付材的情况。
环保的轻量气泡混凝土废材料的应用范围
1.因为是密度低的材料，所以容易粉碎和切断。
2.因为轻量气泡泥土是使用环保发泡剂和碱性石灰质构成，所以应用在土壤开良材料上（使用在酸性土壤的中性化上）
3.因为利用发电站废气物的炭灰，所以防止自然的切感和环境污染。
4.使用多们的一般废资源（苯板粒子、合成树脂、木质纤维等）。
5 气泡混凝土的主要性能
1.隔热性（Thermal insulation）
热传导率在0.05～0.15kcal/mh℃而比一般混凝土产品有着约20-30倍保温及防止结露的优秀特征。
2.轻量性（Light weightiness）
密度在300～1600kg/m3，所以比一般混凝土产品轻1/4～1/5产品而可以把建筑轻量化。
3.隔音性（Sound proofing）
以多孔性的无数个独立的气泡形成，吸音性在0.09～0.19%而比一般混凝土的５倍以上。在住宅施工方面也容易解决居住空间的音响。
●气泡
THK 100M/M-500HZ-28dB
●砌块
THK 100M/M-500HZ-46dB
●CON'C
THK 100M/M-500HZ-48dB
6 地面供暖隔热材料和轻量气泡混凝土的优、缺点比较
2.性能比较
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
与平板（Slab）面完全粘合上。
（不会出现间隙现象）气泡层上容易固定温水管（Pipe），
温水管U钉（U-pin）支持力优越 |
平板（Slab）面（找平砂浆）与有间隙的平板（slab）地面不容易与隔热材料安全密着。
（出现间隙现象）容易发生U钉
（U-pin）固定的分离而隔热板材砂浆裂缝的发生率高。 |
|
40年以上不会变形
（与混凝土寿命相同）在热、
压力上也不会变形
（与一般混凝土寿命一样） |
通常在一年以后开始出现变形。
（地面出现裂缝）
出现下沉或隆起现象 |
|
简单。工程缩短。无须做隔热材料和隔热材料间的贴胶工作。 |
复杂。与气泡混凝土相比要多做2-3个工程。须做隔热材料和隔热材料间的贴胶工作。 |
|
|
|
|
供暖时，温水管周围不会出现结露现象。砂浆与平板
（Slab）间不会因潮湿而出现分离现象。 |
供暖时，因温水管周围的出现结露现象，而各个境界面会有分离现象，所以砂浆面出现裂缝。 |
|
.施工前清除地面异物提高粘合效果（不用清除沙子）
漏水的窟窿须用砂浆堵上防止渗漏
.决定浇灌厚度后，四面做出水平线工作和粘粘带（Tape）工作。
.为了防止砂浆热胀冷缩的裂缝的（THK5 joint filler tape）工作。
.施工前为了防止地面和气泡水泥层的脱离（空隙）现象适当泼水。
.浇灌时吸水性强的墙体（石膏板）有粘合部分下沉的忧虑，用聚乙烯塑料薄膜处理。
.施工前确认地面排管工程及水压测量完成情况。 |
|
.确定发泡剂后，使用2-3%的气泡浓度。
.品质管理标准项目试验（温度比重FLOW等）
.低层.高层部分浇灌时，水泥及水的量应相同，浇灌后不能出现有差。（维持W/C的一定强度)
.工作时安全的保养好门框，墙体及门框上贴浮的异物清除干净。
.工作现场的温度在-5℃以下时不能施工。
（不能进行水泥的轻化反应） |
|
.施工后防止急剧的温度变化和水分蒸发，养生中不能增加振动、冲击等来保护养生。
.浇灌后达到步行强度前应禁止出入。
（3～4日，冬季5～7日）
.磨面工作前不能有大的冲击或表面摩擦的工作。
.养生期间为了防止因急剧的干燥收缩而发生龟裂现象，应泼水试图表面养生。 |
9 品质温水管管理标准
|
|
|
|
|
|
|
测量对水泥溶合前的纯正气泡重量，施工后事前检查产品的安全性。另测量容器里采取以制造的气泡群，将其比重测量至1g |
|
|
量筒（500ml容器）里装入200ml试料，在加入200ml的水后用棍棒搅拌一分钟，用已调配的试料将气泡隔开。这里在加入100ml酒精重新搅拌一分钟，将气泡完全包裹后量筒的标度记到5ml，测量包裹后的体积。Fm=(Cb-Ca)/W(%) |
|
|
|
|
|
大小350×350mm的玻璃板上立起直径80mm,高80mm的圆筒后，采取的气泡泥浆倒入圆筒上部分。将圆筒举起测量一分钟后发涨试料的最大直径和最小直径来求平均值 |
|
|
将1L容器里采取的气泡泥浆倒入上部，去掉容器重量后在测量试料重量。 |
|
|
|
|
|
将直径10cm，高20cm正原柱形共识体
（3个）在105±5℃里晾干到一定重量，在防潮器内冷却到一定室温时测定重量
（WO）。干燥比重WO/V |
|
|
|
直径10cm，高20cm正原柱形共识体荷重速度每秒9.8～19.6N/m2（1～2kgf/cm2）加速而共识体被破坏时，试验机器所表示的最大荷重作为共识体的断面绩除去的值。 |
|
|
|
以长×宽×高30cm×30cm×5cm制造共识体，将平均温度21℃±3℃热流方向向上后测量。 |
|
|
转自：中国地暖产业发展（北京）高峰论坛
暨《地面辐射供暖技术规程》宣贯会
论文集 |
