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浅谈未来建筑用泡沫混凝土应用前景

发表时间：2020/12/24 来源：《基层建设》2020年第24期作者：祝全昌

[导读] 摘要：泡沫混凝土是一种轻质多孔材料，具有隔热、保温、耐火等优良性能。

        山东聊建集团有限公司山东聊城 252000
        摘要：泡沫混凝土是一种轻质多孔材料，具有隔热、保温、耐火等优良性能。文章综述了泡沫混凝土的性能，当前的研究应用及应用中存在的问题，并对泡沫混凝土的发展提出几点建议。
        关键词：泡沫混凝土；性能；应用
        近年来，随着国家大力推行建筑节能政策，以及装配式建筑技术的快速发展，开发节能、保温、轻体、利废的新型材料受到了越来越多的关注，泡沫混凝土作为一种新型的节能环保型建筑材料，其良好的热工特性被广泛应用于墙体材料和其他隔热材料中。泡沫混凝土是通过发泡机的发泡系统将发泡剂用机械方式充分发泡并将泡沫加入到由水泥、骨料、掺合料、外加剂和水制成的浆料中，经混合搅拌然后经过泵送系统进行现浇施工或模具成型，经养护所形成的一种含有大量封闭气孔的新型轻质保温材料。
        1 泡沫混凝土的性能
        泡沫混凝土的种类很多，常用的是水泥泡沫混凝土。相对于普通混凝土而言，泡沫混凝土具有很多优异性能。
        （1）轻质性。常用泡沫混凝土的密度为300-1200 kg/m3，超轻泡沫混凝土的密度小于300 kg/m3，比普通混凝土表观密度（约2200-2 400 kg/m3）小很多。用于建筑物的内外墙体中，既可降低建筑物自重又节约材料和工程费用，经济效益显著。
        （2）保温隔热。由于泡沫混凝土的内部充满大量封闭、均匀、细小的圆形孔隙。这些气孔可以最大程度地固定空气，因此制品导热系数极低，一般在 0.1 W/（m•K）左右，远远低于普通水泥混凝土的 1.5 W/（m•K）和黏土砖0.81 W/（m•K）。
        （3）耐火性。泡沫混凝土的主体材料是完全不燃的水泥，耐火极限大于2h，可达到A 级防火标准。
        （4）减震性能好。由于泡沫混凝土具有特殊的多孔性结构，密度小、质量轻、弹性模量低。在承受地震荷载时所承受的地震力小，震动波的传递速度也比普通混凝土结构慢很多
        （5）此外，泡沫混凝土还具有弹性模量低、施工快捷方便、隔水效果好、价格低廉等特点。泡沫混凝土以其优良的特性在建筑工程中的应用领域不断扩大，既加快了工程进度，又提高了工程质量，在建筑材料领域占有举足轻重的地位。
        2 泡沫混凝土的应用
        泡沫混凝土保温制品近年来由单一的保温板产品向多种类发展，墙体、屋面、楼层、楼栏板、隔断等已成为新的应用领域。近来开发出的新型建筑保温制品包括以下五种。
        （1）自保温砌块
        泡沫混凝土自保温砌块是一种自身具有优良保温性能的砌块，其主要技术特征是用于墙体、屋面在不采用其他保温形式的情况下，结构自身热工指标即可达到现行建筑节能标准要求，真正实现节能与结构一体化。
        泡沫混凝土自保温砌块密度通常低于500kg/m3、导热系数低于0.11W/（m•K）、厚度为200mm～400mm时，可满足不同气候地区建筑节能标准要求，实现自保温。此外，还具有降低建筑自重、增加建筑使用面积、减少墙体开裂、易施工等优点，具有良好的推广前景。
        （2）自保温墙板、屋面板
        泡沫混凝土自保温墙板、屋面板是以钢网、玻纤网为增强材料或另加轻钢材料或钢框为骨架、以泡沫混凝土为基体材料，所制成的具有结构自保温功能的轻型建筑墙板或屋面板；也可以复合无机硬质面板或填充于预制外壳，形成夹芯型产品和填芯型产品，主要应用于框架建筑结构非承重自保温墙体及屋面自保温结构。
        （3）保温装饰一体板
        泡沫混凝土保温装饰板是将泡沫混凝土与加强层、防水层、装饰层进行深加工结合，制成的集保温、防水、装饰等多功能于一体的新型墙材，可实现产品的预制化、标准化、组合多样化、施工装配化，可以干挂、粘贴或粘锚施工。

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保温装饰一体板的结构设计不仅具有装饰性，而且装饰面层对泡沫混凝土基层起到加固和增强作用，提高了产品的整体强度，克服了单一泡沫混凝土材料易开裂、破碎的缺点。另外，保温、装饰施工一次完成，缩短了工期，减少了人工费用，显著降低工程造价，经济性突出。
        （4）有机无机发泡结构复合保温板
        泡沫混凝土结构复合保温板是泡沫混凝土与有机发泡材料通过结构复合的形式，形成的以泡沫混凝土为面层，有机发泡材料为芯层或底层的新型保温制品。它充分利用了泡沫混凝土材料的不燃特性与有机保温材料的轻质、低导热优势，弥补了各自的不足，实现了防火与保温较好的统一。
        （5）小型自保温墙板
        小型自保温墙板是具有我国自主知识产权，尺寸规格小于建筑条板而大于建筑砌块的最新一代高性能墙体材料。它兼具条板和砌块的产品特点，既有条板厚度小、块形大、砌筑安装快、板缝少的优点，又具有砌块易搬运、可错缝砌筑、分散干缩应力、减少砌缝干裂等优点，可看作是条板的截短和石膏砌块的翻版及普通砌块的放大，用其砌筑的墙体不需二次保温处理。
        泡沫混凝土的特殊性能，除了作为节能材料墙体外，在其它方面也得到了广泛的应用。如对屋面保温层的现浇、用作面块和轻质墙板以及地形的补偿。其良好的特性扩大了它在工程领域的应用范围，可实现明显加快工程进度，同时提高工程质量，具体可用在运动场和田径场的修建、挡土墙、贫混凝土填层、屋面边坡、管线回填、夹芯构件、园林绿化以及国防等方面。
        3 泡沫混凝土存在的问题
        （1）强度偏低。泡沫混凝土的强度随着引入泡沫增多、产生的孔隙率增加而降低，体积密度 800-850 kg/m3 的泡沫混凝土抗压强度一般低于2.0MPa，由于强度偏低，容易导致硬化表面开裂，甚至出现粉化的现象。
        （2）密度。泡沫混凝土的密度一般都在300-1200 kg/m3，相对普通混凝土已经有明显的优势。但在实际生产中，容重低于500 kg/m3的泡沫混凝土一般较难搅拌成型，因为引入泡沫多，在浆体中的分散性较差，而且容重过低又将会影响泡沫混凝土的强度。
        （3）孔结构。目前，泡沫混凝土虽然应用越来越广泛，但是其机理研究还很缺乏，尤其是泡沫混凝土的成孔物质、气孔结构与宏观力学性能的关系探讨很少，给泡沫混凝土的大力推广及性能改善造成限制。
        （4）吸水率。泡沫混凝土生产过程中引进了大量气泡，致强度较低易开裂，在性能上表现出较高的吸水率和收缩，并且随着容重的降低，气泡引进量增大，泡沫混凝土的饱和吸水率增幅很大，容易引起冻融现象，严重影响了泡沫混凝土的使用效果，制约了应用领域。
        4 建议
        为改善泡沫混凝土的性能，认为有以下几种途径：
        （1）选择适宜的配合比、使用高效减水剂并控制适宜的水灰比以提高泡沫混凝土的强度。
        （2）掺加纤维，纤维在泡沫混凝土中形成无规则的乱向支撑结构，对泡沫有保护作用，泡沫与料浆混合搅拌时，破裂程度就会降低，从而料浆的稳定性就会提高。
        （3）加强早期养护、优化养护制度。
        （4）掺适量膨胀水泥，以减少泡沫混凝土收缩，防止混凝土开裂。
        （5）添加少量憎水剂或防水剂以降低混凝土的吸水率。
        （6）掺加改性材料，采用高质量发泡剂，提高泡沫混凝
        对现有泡沫混凝土进行改性，寻求技术突破，是泡沫混凝土研究的必要途径；不断提高研究技术水平，加速配套装备的不断升级、逐步完善标准体系，泡沫混凝土优良性能的开发和利用将越来越受到重视，其应用范围将进一步获得拓展，未来还将在园林工程、军事工程、海上工程、核设施工程、空港工程等诸多领域获得应用。因此，应加强泡沫混凝土相关基础研究，挖掘其发展潜力，逐步向高技术领域迈进，充分发挥其使用价值。
        参考文献：
        [1]泡沫混凝土JG T 266-2011
        [2]泡沫混凝土应用技术规程JGJT341-2014