泡沫混凝土发展现状和市场前景

泡沫混凝土发展现状与市场前景的

可行性分析报告

1.研究背景

由于建筑能耗占到全国总能耗的30%左右，住宅节能已是一项基本国策，但是国内绝大多数采暖地区围护结构的热工性能都比气候相近的发达国家差许多。我国从2005年开始推行建筑保温节能工程，要求新建建筑必须实行50%的节能目标（部分重要城市的目标为节能65%），该项工程加快了保温隔热材料的发展，但也暴露了许多问题，北京央视大火和上海2010年“11.15”重大火灾等事件，让人们对保温隔热材料的防火性能的重要性有了重新认识。

图1 我国社会总耗能分布

在国家建筑节能与墙体改革政策的推动下，泡沫混凝土作为一种阻燃、利废、环保、节能、价格低、性能好的新型保温隔热建筑材料，得到了全社会越来越广泛的认知、重视和大量应用，泡沫混凝土产业也因此得到了快速发展，泡沫混凝土凭借其轻质、保温、隔热、耐火及隔音的优良险能在各个领域得到了大量应用。

资料统计显示，2009年我国泡沫混凝土的年产量由2008年的500万m3增加到600万m3，2010年我国应用泡沫混凝土浇筑的建筑保温层面积超过1亿m2。

2.泡沫混凝土的性能特点

2.1 泡沫混凝土的概念

所谓泡沫混凝土是指用物理方法将发泡剂溶液制成泡沫，再将泡沫添加到水泥、掺合料、骨料、水和外加剂等制成的浆体中，混合搅拌均匀并浇筑成型，经自然或蒸汽养护而制成的内部含有大量密闭气孔的多孔混凝土。

泡沫混凝土中的气泡具有独立、封闭的特点，直径在0.05mm~1.25mm 范围内；泡沫混凝土的密度很小，一般在200kg/ m3~1600kg m3，最近美国亦出现密度低至50kg/ m3的超低密度泡沫混凝土；泡沫混凝土强度范围在0.6MPa~12MPa，

图2 泡沫混凝土的微观结构图3泡沫混凝土墙体的阻燃性图4泡沫混凝土自重轻经研究1600kg/ m3容重的陶粒泡沫混凝土强度可达到40MPa 左右；导热系数为0.08W/(m·K)~0.214W/(m·K)，干缩值0.6mm/m 以内，吸水率可低至20%。

2.2 泡沫混凝土的发展历程

5000 年前，泡沫混凝土即初现雏形，古埃及人通过混合某些天然物质而产生了气泡，从而制成了多孔材料。2000 多年前，古罗马人通过混合石灰、砂子、砾石等材料创造了最原始的混凝土。后来人们发现将动物血液加入混凝土，经过搅拌混合后，就会产生持久的气泡，并可固化为一种稳定的多孔混凝土。至今，动物血液等动物蛋白水解物发泡剂仍是泡沫混凝土发泡剂的一种重要类型。

十九世纪初期，由于天气寒冷，人们对高效保温材料需求迫切，欧洲人在前人的研究基础上对泡沫混凝土进行了基础性研究，并首次提出了将预制气泡和水泥砂浆混合搅拌从而生产多孔混凝土的方法。真正意义上的泡沫混凝土在1923年被瑞典人研制成功。

现在，在工业发达国家，泡沫混凝土被广泛使用。泡沫混凝土不需蒸汽养护，可现场浇注，施工简便，操作简单安全，且投资少、成本低，因而被广泛使用在各种工程项目中，并取得了良好的效果。

我国泡沫混凝土发展并不晚，在上世纪五十年代发展迅速，研制出性能优越的蒸压加气泡沫混凝土制品，并被使用在建筑保温等实际工程中，但由于历史原因其发展受到阻碍。

近年来，泡沫混凝土在我国重新获得兴盛发展，再加上欧洲泡沫混凝土现浇技术的传入，泡沫混凝土被广泛使用在保温现浇两大应用领域，在建筑节能、建筑工程回填及岩土工程等各个方面运用广泛，成效显著。

目前，我国泡沫混凝土年生产总量已突破600万m3，其中，现浇类约占生产总量的80%以上，其他约20%。然而，相较于西方发达国家，我国泡沫混凝土发展还比较落后，仍有很大的发展空间。

2.3 泡沫混凝土与加气混凝土的区别

泡沫混凝土与普通混凝土对比而言，由于其内部为固相与气相相互交织的多

孔结构，具有密度小、保温隔热性能良好、抗冻性能优良等优点。泡沫混凝土与加气混凝土都属于轻质多孔混凝土。

但两者发泡机理存在差异，泡沫混凝土一般采用机械发泡，而加气混凝土采用化学发泡，故相对于加气混凝土而言，泡沫混凝土的气泡分布均匀，且形成的气孔直径范围比较集中，可以减少由于内部结构分布不均匀而出现应力集中现象；另外，传统的加气混凝土多需要蒸压养护，不适用于现场生产浇筑，泡沫混凝土则可进行现场施工，并可浇筑在建筑的任意部位，应用范围更为广阔；此外，泡沫混凝土多采用胶凝材料，较少掺入粗骨料，因而具有良好的可泵性，施工方便灵活。

下图展示了普通混凝土、加气混凝土、泡沫混凝土界面示意图：

（a）普通混凝土（b）加气混凝土（c）泡沫混凝土

图5 普通混凝土、加气混凝土、泡沫混凝土界面示意图

2.4 泡沫混凝土性能优势

2.4.1 自重轻

泡沫混凝土体积密度一般集中在200kg/ m3~1600kg/ m3，普通混凝土密度一般在2200kg/ m3~2400kg/ m3范围内，也低于大多数轻集料混凝土。采用泡沫混凝土作为承重保温墙体或用于屋面隔热均能大大降低建筑结构自重，减小梁柱等受力构件尺寸，从而减少工程量、缩短工期并降低工程费用，还可用来实现结构的高层化；另一方面，泡沫混凝土越来越多的被使用于公路或桥梁基础置换回填，这是因为泡沫混凝土的低自重可降低因地基自重应力过大而引起的基础沉降，防止公路塌陷，桥头跳车等现象的发生。

2.4.2 保温性好

泡沫混凝土内部均匀分布着大量球形密闭的微气孔，因而具有优良的保温隔热性能。泡沫混凝土的干导热率可低至0.06W/(m·K)，而普通水泥混凝土的干导热系数为1.5W/(m·K)。因此，泡沫混凝土热工性能优异，可以有效实现节能减排的目的。

2.4.3 降低噪声污染

由于泡沫混凝土内部为气孔结构，因而具有良好的吸音效果，可有效降低噪声污染，改善居住环境。

2.4.4 调节室温

泡沫混凝土的含水率可随室内环境的变化而变化，可用来平衡室内湿度，使之持续保持既不干燥也不潮湿的状态，从而有效调节室温。

2.4.5 抗震性能优越

泡沫混凝土具有轻质的优势，以其为材料制作建筑结构的相关构件可有效减小地基荷载，提高抗震能力；另外泡沫混凝土为多孔结构，弹性模量很低，对地震载荷具有良好的吸收和分散作用，是优良的耗能减震材料。

3.泡沫混凝土的应用范围

由于泡沫混凝土具有一些优良特性，在美国、日本、韩国及西欧等发达国家获得不断推广，并被广泛运用到建筑工程领域，其中轻质泡沫混凝土方面的应用比例已经高达90%，不论在国内国外，泡沫混凝土的运用均在不断地扩展壮大。

3.1 建筑节能方面的应用

泡沫混凝土是唯一可以对建筑的墙体、墙面、屋面和地面进行全方位保温隔热处理的材料，是建筑节能材料的首选，再加上这几年国家对建筑节能的推广力度不断加大，因此现阶段泡沫混凝土的主要应用仍然集中在建筑节能上。

在南方，日照长，气温高，主要使用泡沫混凝土砌块及其轻质板材产品进行墙体隔热和屋面隔热；北方严寒，泡沫混凝土主要用于墙体保温；另外，还可用来制作地面保温砖等产品，用于地面保温、防潮。

目前为止，泡沫墙板、泡沫面层聚苯心层墙板、泡沫夹心墙板、泡沫外墙内保温系统、泡沫混凝土屋面板、泡沫混凝土地面保温砖、泡沫耐火制品、泡沫装饰材料等多达几十个产品在建筑节能中获得广泛应用。同时，随着泡沫混凝土现浇技术的飞速发展，现浇屋面保温层和地暖也得到了广泛应用。

另外，利用泡沫混凝土作为铁路隔声带也有显著发展。2009年，泡沫混凝土隔声板被成功运用于我国武广高速铁路隔声带中。火车的高速运行会在夹层产生高风压和高频金属燥声，两者在折返过程中会发生能量聚集，使温度升高，并产生破坏性的“声爆”，为避免对道路两边的建筑及居民造成危害，因此在铁路两边应设立隔声屏障。该隔声屏障为一种由特殊无机材料改性水泥制造的陶瓷泡沫水泥复合声屏障，由低密度开孔泡沫层和高密度闭孔泡沫层结合而成，同时兼具耐火、隔热、绝热、吸声、隔声、高强等多种特点。

3.2工程方面的应用

泡沫混凝土在工程上的应用是近几年新兴的应用领域，起步较建筑节能晚，但发展迅速，其应用量及应用范围均在不断上升扩大。主要应用于挡土墙、基础回填、管道回填、环境覆盖、垃圾覆盖、地基处理等。

上个世纪九十年代初期，泡沫混凝土技术开始被逐步运用于建筑工程回填及岩土工程回填。最初泡沫混凝土被使用于孔洞回填，如废弃矿洞回填，由于自重

轻，故可有效防止地基滑移；另外，用于建筑工程补偿地基也取得了较好效果，这是因为选用轻质泡沫混凝土作填充料，可有效控制其强度范围，且压缩性良好，可确保工程均匀沉降，从而达到补偿因自重引起的自由沉降差。2000年后，泡沫混凝土被应用于岩土工程方面的回填，并被成功运用在2008北京奥运会奥林匹克中心地下通道回填工程中。

3.3园林应用

泡沫混凝土运用于园林建设是一个新兴的领域，主要包括假山石、发泡仿木材料等，还可用于生产用于无土栽培的基质材料。

3.4工业应用

泡沫混凝土用于工业领域尚处于起步阶段，但前景较好。例如运用其耐火性，制作炉窑现浇保温层、泡沫混凝土耐火保温砖等；在工业管道保温上也获得了较成功的运用，如生产管道保温外壳或喷涂层；另外，将泡沫混凝土用于制备轻质陶瓷制品也取得成功。

3.5装饰材料的应用

用于石膏板、菱镁防火板、轻质吊项等装饰制品的降密等，还可用于生产防火泡沫涂料。

图6 2010年我国泡沫混凝土应用分类

作为新型保温节能材料，泡沫混凝土的优异性能远不止上述这些。基于现浇泡沫混凝土的轻质保温，施工简单方便等特点，国内不少大中型企业已将泡沫混凝土应用于装配式住宅领域，以国内房地产龙头万科为例，该公司早在2006年就已经对泡沫混凝土展开了系统全面的研究，近年来更是在住宅的墙体、屋面对泡沫混凝土的应用进行大范围的推广；东南大学和南航以及中冶集团十七冶合作的装配式住宅中用泡沫混凝土全面取代传统意义上的建筑材料，对未来的住宅建设提出“免现浇全装配式”理念。

图7 装配式泡沫混凝土砌块

图8 免现浇全装配式住宅格局图