摘要：本文采用水泥、粉煤灰、发泡剂等材料，通过配合比设计实验制备现浇泡沫混凝土；概述泡沫混凝土是水泥基轻质多孔混凝土的一种，通常是由硅质材料、钙质材料、水及泡沫剂或发泡剂等通过物理或化学方式发泡，浇筑、养护、固化成型的一种多孔材料。
因其自身的结构特点，泡沫混凝土具有轻质、保温隔热、隔音、防火等诸多优点，应用广泛[1]。
根据生产工艺和用途一般分为两种，一种是采用化学发泡：将化学发泡剂、水与水泥基材料一起混合搅拌均匀成浆体，在静停过程中通过化学反应产生气泡，料浆逐渐膨胀至一定体积，常压潮湿养护、固化成型，一般用于制作泡沫混凝土制品；另一种是采用物理方式发泡：将泡沫剂水溶液通过物理方式（或机械方式）预先制备出泡沫，同时将水泥基材料加水搅拌成浆体，泡沫与浆体再搅拌成泡沫浆料，浇筑、养护、固化成型，一般用于泡沫混凝土现浇应用[2~3]。
目前，泡沫混凝土现浇约占其使用总量的三成左右。
随着我国城市建筑节能65%标准的全面实施，对建筑围护结构部分的节能技术措施也有了更高的要求，除了需要考虑传统的墙体保温系统、门窗系统、幕墙遮阳系统等外，楼层地面保温系统也被纳入其中。
目前，就武汉市而言，绝大部分商品房建筑已经设计了楼层地面保温，受层高及利用空间限制，一般设计厚度为3~5cm。
楼层地面保温层比较常见的施工方式有两种，一是现浇泡沫混凝土，二是陶粒骨料轻质混凝土，二者之间性能对比如表1所示。
表1 泡沫混凝土与陶粒混凝土性能对比性能陶粒混凝土泡沫混凝土对比说明干密度≥800kg/m3150~1600 kg/m3楼层保温一般设计容重为600~1000 kg/m3，泡沫混凝土选择空间更大保温密度≥800kg/m3，导热系数≥0.23 W/（m·K）400~800 kg/m3区间内，导热系数在0.06~0.23 W/（m·K）之间地面保温层受厚度限制（3~5cm），泡沫混凝土保温性能远优于陶粒混凝土防水陶粒自身易吸水密闭气孔结构，吸水率低泡沫混凝土优于陶粒混凝土强度一般≥5.0MPa强度因容重变化相差很大，A07级强度≥2.0MPa陶粒混凝土因其容重较大原因，强度相对高于泡沫混凝土泵送难于泵送，可泵送的陶粒混凝土密度必须≥1000kg/m3易于泵送，泵送至100m以上高度也较为轻松泡沫混凝土远优于陶粒混凝土施工轻骨料易上浮，难以铺摊、收平基本实现自流平，只需简单收平作业泡沫混凝土远优于陶粒混凝土成本陶粒等骨料价格高，成本相对较高成本相对较低泡沫混凝土经济性略优于陶粒混凝土1 现浇泡沫混凝土的配制1.1原材料 水泥：武汉阳逻水泥厂生产的娲石水泥，P.O 42.5，其物理性能见表2；表2 水泥的物理性能指标标准稠度用水量（%）抗压强度（MPa）抗折强度（MPa）凝结时间（min）3d28d3d28d初凝终凝26.025.452.15.478.90235325 矿物掺合料：采用武汉青山电厂粉煤灰，具体性能指标见表3；表3 粉煤灰的性能指标掺合料等级比表面积(m2/kg)细度(%)含水量(%)流动度比(%)需水量比(%)活性指数7d28d粉煤灰Ⅱ—13.40.1—1005479 减水剂：武汉苏博聚羧酸高性能减水剂，固含量：13.0%，减水率27.50%。
发泡剂：发泡剂是决定泡沫混凝土质量关键之一，目前可用于现浇泡沫混凝土的物理发泡剂主要有四种，分别是松香类、合成类表面活性剂、蛋白类和复合型四种。
前两种发泡剂因其自身缺点，已逐步被淘汰使用；蛋白类发泡剂因其发泡倍数大及泡沫稳定性好，被国外发达国家广泛使用；复合类发泡剂为第四代发泡剂，是发泡剂未来研究发展方向，目前技术上尚待探索，产品较少，北京亚设YS-901复合型发泡就是其中的佼佼者。
1.2配制实验 泡沫混凝土配合比设计应满足抗压强度、密度、和易性及保温性能指标的要求，需着重考虑几个方面的问题： 1）水胶比：会对泡沫混凝土强度以及其流动性有较大影响。
2）泡沫的掺量：泡沫的掺量与泡沫的稳定性有较大关系，直接影响到泡沫混凝土的密度和强度。
3）减水剂等添加剂的掺量。
本实验设计的干密度为700kg/m3，粉煤灰掺量为30%。
首先，通过以下公式计算确定用水量及各胶凝材料用量： ρd=Sa（mc+mm） mw=B（mc+mm） 式子中ρd为泡沫混凝土设计干密度；Sa为质量系数，这里取1.2；mc、mm、mw分别为1m3泡沫混凝土水泥用量、粉煤灰用量及用水量；B为水胶比值。
然后，计算所掺入的泡沫体积： V1=mc/ρc+mm /ρm+mw /ρw V2=K(1-V1) 式中，V1为料浆总体积(m3)；ρc为水泥密度，取3100 kg/m3；ρm为粉煤灰密度，取2200 kg/m3；ρw为水的密度，取1000 kg/m3；V2为泡沫体积(m3)；K为富余系数，这里取1.2. 最后，通过掺入的泡沫体积，计算发泡剂的用量： mf=my/(β+1) my=V2ρf 式中mf为1m3泡沫剂混凝土泡沫剂用量(kg)；my为形成泡沫液质量(kg)；β为泡沫剂稀释倍数，这里取30；ρf为按此稀释倍数发泡的泡沫密度，实测为36 kg/m3。
根据《泡沫混凝土应用技术规程》（JGJ/T31-2014），当泡沫混凝土中掺入减水剂时，水胶比应通过实验来确定。
根据经验，本实验初步设定水胶比分别为0.3、0.4、0.5，外加剂掺量统一为0.8%，按照上述计算方法，得到如下配合比：表4 不同水胶比的泡沫混凝土配合比设计编号水胶比水(kg)水泥(kg)粉煤灰(kg)发泡剂(kg)减水剂(kg)10.301754081750.86 4.720.402334081750.77 4.730.502924081750.704.7 将上述三个配合比配制后，按照《泡沫混凝土应用技术规程》标准方法测试了其流动性指标；成型40*40*160mm试样用于测试其导热系数（采用日本京都电子QTM-500型热线法导热系数测定仪测定）；成型100*100*100mm试样测试其干密度及抗压强度值。
实验结果如表5所示：表5 不同水胶比泡沫混凝土性能测试编号水胶比流动度（mm）导热系数（W/（m·K））干密度（kg/m3）28d抗压强度（MPa）10.303780.1837552.8320.404540.1686942.1830.505870.1626851.72 由表5可以看出，水胶比为0.30时，泡沫混凝土流动度小，实验反映就是比较稠，流速慢且不易流平，这会导致施工时不易找平，试块成型后干密度和导热系数均超过A07等级设计值，但28d强度值较好。
水胶比为0.50时，泡沫混凝土流动度很好，浆体较“稀”，粘稠度不够，内部气泡的稳定性变差，成型后会发生一定的“坍缩”， 强度也下滑很快。
本实验的最佳水胶比为0.40，拌合物流动度适中，试样导热系数小于0.18 W/（m·K），干密度符合A07的要求，强度值能达到FC2等级。
根据《泡沫混凝土应用技术规程》，在计算出泡沫混凝土配合比后，需要通过改变水泥用量来对配合比进行调整和校正。
在实际生产中，根据泵送施工的情况，又对配合比进行了一定的微调和优化，形成了最佳配合比，如表6所示。
表6 泡沫混凝土最终配合比水胶比水(kg)水泥(kg)粉煤灰(kg)发泡剂(kg)减水剂(kg)0.392204001700.805.1 在施工现场，对泵送至楼层面的泡沫混凝土进行了取样送检，检测结果如表7所示。
表7 泡沫混凝土性能指标检测项目指标标准检测结果干密度ρ（kg/m3）JGJ/T314-2014650<ρ≤750684抗压强度（MPa）单块最小值≥1.7002.35每组平均值≥2.002.98导热系数（W/（m·K））≤0.180.167