泡沫混凝土

泡沫混凝土

1泡沫混凝土介绍

图1 泡沫混凝土

泡沫混凝土是一种利废、环保、节能、低廉且具有不燃性的新型建筑节能材料。轻质混凝土(泡沫混凝土)是通过化学或物理的方式根据应用需要将空气或氮气、二氧化碳气、氧气等气体引入混凝土浆体中，经过合理养护成型，而形成的含有大量细小的封闭气孔，并具有相当强度的混凝土制品。轻质混凝土(泡沫混凝土)的制作通常是用机械方法将泡沫剂水溶液制备成泡沫，再将泡沫加入到含硅质材料、钙质材料、水及各种外加剂等组成的料浆中，经混合搅拌、浇注成型、养护而成的一种多孔材料，如图1所示。

它属于气泡状绝热材料，突出特点是在混凝土内部形成封闭的泡沫孔，使混凝土轻质化和保温隔热化；与加气混凝土的差别,只是在气孔形状和加气手段之间的差别.加气混凝土气孔一般是椭圆形的,而泡沫混凝土受毛细孔作用的影响,产生变形,形成多面体.加气混凝土是利用化学发气,通过化学反应,由内部产生气体而形成气孔,泡沫混凝土则是通过机械制泡的方法。

泡沫混凝土是一种新型的节能环保型建筑材料，国内外学者对其做了大量的

研究开发，使其广泛应用于墙体材料中，但其还存在一定的缺陷，如强度偏低、开裂、吸水等，因而要进一步扩大其应用领域还需在发泡剂、配合比、工艺流程、设备等方面做更进一步的研究，国内外都非常重视泡沫混凝土的研究与开发，扩大其在建筑领域的应用。

2 泡沫混凝土的优良特性

1、轻质

泡沫混凝土的密度较小，密度等级一般为300-1800kg/m3，常用泡沫混凝土的密度等级为300-1200kg/m3，近年来，密度为160kg/m3的超轻泡沫混凝土也在建筑工程中获得了应用。由于泡沫混凝土的密度小，在建筑物的内外墙体、层面、楼面、立柱等建筑结构中采用该种材料，一般可使建筑物自重降低25%左右，有些可达结构物总重的30%-40%。而且，对结构构件而言，如采用泡沫混凝土代替普通混凝土，可提高构件的承截能力。因此，在建筑工程中采用泡沫混凝土具有显著的经济效益。

2、保温隔热性能好

由于泡沫混凝土中含有大量封闭的细小孔隙，因此具有良好的热工性能，即良好的保温隔热性能，这是普通混凝土所不具备的。通常密度等级在300-1200 kg/m3范围的泡沫混凝土，导热系数在0.08-0.3w/(m·K)之间，热阻约为普通混凝土的10-20倍。采用泡沫混凝土作为建筑物墙体及屋面材料，具有良好的节能效果。

3、隔音耐火性能好

泡沫混凝土属多孔材料，因此它也是一种良好的隔音材料，在建筑物的楼层和高速公路的隔音板、地下建筑物的顶层等可采用该材料作为隔音层。泡沫混凝土是无机材料，不会燃烧，从而具有良好的耐火性，在建筑物上使用，可提高建筑物的防火性能。

可现场浇注施工，与主体工程结合紧密。

5、低弹减震性好

泡沫混凝土的多孔性使其具有低的弹性模量，从而使其对冲击载荷具有良好的吸收和分散作用。

6、防水性能强

现浇泡沫混凝土吸水率较低，相对独立的封闭气泡及良好的整体性，使其具有一定的防水性能。

7、耐久性能好

与主体工程寿命相同。

8、生产加工方便

泡沫混凝土不但能在厂内生产成各种各样的制品，而且还能现场施工，直接现浇成屋面、地面和墙体。

9、环保性能好

泡沫混凝土所需原料为水泥和发泡剂，发泡剂大都接近中性，不含苯、甲醛等有害物质，避免了环境污染和消防隐患。

10、施工方便

只需使用水泥发泡机可实现自动化作业，可泵送实现垂直高度200米的远距离输送，工作量为150—300立方/工作日。

泡沫混凝土还具有施工过程中可泵性好，抗压强度高（0.5-22.2Mpa），冲击能量吸收性能好，可大量利用工业废渣，价格低廉等优点。

3 泡沫混凝土的应用范围

泡沫混凝土以其良好的特性，广泛应用于节能墙体材料中，在其他方面也获得了应用。目前，泡沫混凝土在我国的应用主要是屋面泡沫混凝土保温层现浇、泡沫混凝土面块、泡沫混凝土轻质墙板、泡沫混凝土补偿地基。但是，充分利用泡沫混凝土的良好特性，可以将它在建筑工程中的应用领域不断扩大，加快工程进度，提高工程质量，具体如下：

(1)用作挡土墙。主要用作港口的岩墙。泡沫混凝土在岸墙后用作轻质回填材料可降低垂直截荷，也减少了对岸墙的侧向载荷。这是因为泡沫混凝土是一种粘结性能良好的刚性体，它并不沿周边对岸墙施加侧向压力，沉降降低了，维修费用随之减少，从而节省很多开支。泡沫混凝土也可用来增进路堤边坡的稳定性，用它取代边坡的部分土壤，由于减轻了质量，从而就降低了影响边坡稳定性的作用力。

(2)修运动场和田径跑道。使用排水能力强的可渗性泡沫混凝土作为轻质基础，上面覆以砾石或人造草皮，作为运动场用。泡沫混凝土的密度为800-900kg/m3。

(3)作夹芯构件。在预制钢筋混凝土构件中可采用泡沫混凝土作为内芯，使其具有轻质高强隔热的良好性能。通常采用密度为400-600kg/m3的泡沫混凝土。

(4)管线回填。地下废弃的油柜、管线(内装粗油、化学品)、污水管及其他空穴容易导致火灾或塌方，采用泡沫混凝土回填可解决这些后患，费用也少。泡沫混凝土采用的密度取决于管子的直径及地下水位，一般为600-1100kg/m3。

(5)贫混凝土填层。由于使用可弯曲的软管，泡沫混凝土具有很大的工作度及适应性，因此它经常用于贫混凝土填层。如对隔热性要求不很高，

采用密度为1200kg/m3左右的贫混凝土填层，平均厚度为0.05m如对隔热性要求很高，则采用密度为500kg/m3的贫混凝土填层，平均厚度为0.1-0.2m。

(6)屋面边坡。泡沫混凝土用于屋面边坡，具有重量轻、施工速度快、价格低廉等优点。坡度一般为10mm/m.厚度为0.03-0.2m，采用密度为800-1200kg/m3的泡沫混凝土。

(7)储罐底脚的支撑。将泡沫混凝土浇阶在钢储罐(内装粗油、化学品)底脚的底部，必要时也可形成一凸形地基，这样可确保整个箱底的支撑在焊接时年处于最佳应力状态，这一连续的支撑可使储罐采用薄板箱底。同时凸形地基也易于清洁。泡沫混凝土的使用密度为800-1000kg\m3。

(8)用于园林绿化。将泡沫混凝土做成容重在600-1000kg/m3，可用于园林假山，垃圾箱，桌凳等。

(9)国防（现代战争是用信息和先进机动器械为攻击工具），该发泡水泥能用在被敌方轰炸破坏的军事工程如机场，重要交通公路等实行立即抢修，用我们的设备及工艺能把敌方破坏的工程迅速修复，实验得来的结果是修复后10分钟即能用于飞机起降，战车通过。

(10)泡沫混凝土也可用与防火墙的绝缘填充，隔声楼面填充、隧道衬管回填;以及供电、水管线的隔离等方面。

4 泡沫混凝土的施工工艺

泡沫混凝土的施工是通过整套专用的设备现场完成。整套设备配有上料、搅拌、主机等系统，施工时进行现场上料、搅拌、发泡并通过自带的泵送系统经高压输送管直接送至施工基面。

图2 泡沫混凝土施工工艺

5 泡沫混凝土的发展现状

1泡沫混凝土取得的成果

泡沫混凝土的种类很多，但最常用的是水泥泡沫混凝土。水泥泡沫混凝土根据其掺合料不同又可分为水泥-粉煤灰-石灰型、水泥-矿渣－石灰-石膏型、水泥-粉煤灰-砂-石灰型、水泥一砂一石灰型、水泥-矿渣-粉煤灰－石灰－植物纤维型、水泥-砂-玻璃纤维型等类型。

谢明辉对水泥-粉煤灰-石灰型的泡沫混凝土进行了试验研究，获得了密度为691kg/m3、抗压强度为3.4MPa、导热系数为0.210W/(m·K)、抗15次冻融循环合格、碳化系数为0.89的理想的泡沫混凝土墙体材料。

陆爱萍、郭玉顺等对水泥-矿渣-石灰-石膏型的泡沫混凝土进行了试验研究，研究表明常压养护矿渣多孔混凝土是一种较理想的隔热保温材料(密度为910kg/m3，28d抗压强度为9.81MPa)，同时在价格上优势明显，具有一定的市场竞争力。

宋旭辉等对水泥－砂－石灰型的泡沫混凝土进行了试验研究，在得了密度为812kg/m3、抗压强度为2.8MPa、导热系数为0.108W/(m·K)、抗15次冻融循环合格、干燥收缩率0.43mm/m的泡沫混凝土。

高波、王群力等对水泥-矿渣-粉煤灰－石灰－植物纤维型的泡沫混凝土进行了试验研究，获得了干密度648kg/m3、抗压强度3.6MPa、吸水率12.0%、抗25次冻融循环合格、干燥收缩0.72mm/m、工艺简单、价格低廉的优异产品。

詹炳根等对水泥－砂－玻璃纤维型的泡沫混凝土进行了试验研究，结果表明玻瑞纤维增加了泡沫混凝土的抗压和抗折强度，极大地改善了韧性，并在一定程度上抑制了早期干缩开裂。

2 泡沫混凝土存在的缺陷

(1)强度偏低:体积密度为800-859kg/m3的泡沫混凝土的抗压强度严重偏低，一般低于2.0MPa，有的甚至不足1.0MPa。但目前国内泡沫混凝土技术发展迅猛，北京有企业已经将500公斤每立方的泡沫混凝土强度提高到2.5MPa。

(2)开孔率偏高：由于泡沫混凝土中存在Na、K等对气泡的破坏作用，使得其中的气孔多为开孔，严重影响了泡沫混凝土的保温性能。目前，北京鸿锐嘉已经将180公斤级别泡沫混凝土做到0.4MPa以上，且开孔率已经控制在10%以下。

(3)开裂、吸水：硬化泡沫混凝土表面开裂，导致吸收大量外来水分。开裂可以添加纤维缓解，吸水可以加憎水剂解决。