淺析泡沫混凝土的特性及在工程中的應用

摘 要：泡沫混凝土是一種節(jié)能、利廢、環(huán)保、低廉且不具有燃性的新型建筑節(jié)能材料。它是通過物理或化學的方式將空氣或二氧化碳氣、氮氣、氧氣等氣體注入混凝土的漿體中，經(jīng)合理養(yǎng)護成型，形成的含有大量細小封閉的氣孔，并且具有相當可靠強度的混凝土制品。文章主要介紹泡沫混凝土各項特性及其在工程中的各項應用。

關鍵詞：泡沫混凝土；特性；應用；前景

中圖分類號：TU528.2 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2012）17-0150-02

泡沫混凝土是一種含有大量封閉氣孔的新型輕質保溫材料，泡沫混凝土制作成型的試塊如圖1所示。它為氣泡狀的絕熱材料。其封閉的泡沫孔會在混凝土內部形成，從而實現(xiàn)其保溫化、隔熱化、輕質化。筆者作為設計人員，對使用較廣的此材料進行了實地考察，收集了大量的數(shù)據(jù)資料，進行了對比分析，將其特性和在工程中應用進行概述。

1 泡沫混凝土的物理特性

泡沫混凝土中含有大量封閉的孔隙，其主要物理指標如表1所示。

1.1 設計中考慮泡沫混凝土的各項性能

1.1.1 輕質

泡沫混凝土的氣孔率主要由泡沫的加入量確定，因而決定了其體積密度。泡沫混凝土的強度應遵從孔隙率理論，即孔隙率較大，體積密度偏小，強度偏低，反之亦然。泡沫混凝土的由于有大量閉氣孔，因而密度相對比較小，通常在為300～1 800 kg/m3之間，密度范圍為300～1200 kg/m3的泡沫混凝土較為常用。當前，隨著材料技術的日益發(fā)展，超輕泡沫混凝土（密度為160 kg/m3）也在工程領域得到了廣泛的應用。由于自身荷載較輕，建筑物的立柱、內外墻體、樓面、層面等均可采用該種材料，它可以降低約25%的自重，甚至可以達到結構物總重量的30%-40%。在結構構件中，當使用泡沫混凝土而替代普通混凝土，可以提高結構構件承截力。所以，在建筑設計和施工中，通過比較分析，其經(jīng)濟效益就較好的凸顯出來了。

1.1.2 優(yōu)異的雙抗震性能

泡沫混凝土自身封閉的多孔使其自身具有較低的彈性模量，因而可以吸收和擴散沖擊載荷的作用。雙抗震指鋼結構抗震與泡沫混凝土墻體抗震。鋼結構具有良好的延展性，屬柔性結構，可以效地吸收地震產生的能量；同時泡沫混凝土氣孔壁經(jīng)過摩擦作用，也可消耗由地震波產生的沖擊能量。泡沫混凝土現(xiàn)澆，多數(shù)采用鋼龍骨或鋼結構，在墻內澆注泡沫混凝土，因此具有雙抗震的效果。資料顯示：在1999年臺灣921大地震中，磚混結構的破壞率有24.1%，而混凝土結構高達52.5%，但是鋼結構確只有0.6%，輕骨澆筑的混凝土破壞率僅0.2%。泡沫混凝土也是軍事上采用的材料，諸如抗爆炸工程，其可以吸納90%～95%軍工試驗震波。

1.1.3 隔音性能好

泡沫混凝土由于其封閉的多孔性質，因而具有較好的隔音性。例如，在地下建筑的頂層及地上建筑物的樓層處、高速公路兩側設置隔音板等。這些板狀材料科采用泡沫混凝土。當其密度小于700 kg/m2時，用不同的墻體厚度，可實現(xiàn)自保溫的作用，達到國家節(jié)能65%要求；在內墻處隔音效果可達45 db以上，不需另作隔音處理，完全實現(xiàn)自隔音。

1.1.4 耐火性能好

泡沫混凝土從化學角度看為無機材料，均有不可自燃的特性，從而可以作為較好的耐火材料。由于聚苯泡沫建筑材料易燃，很容易發(fā)生火災，鋼結構建筑的缺陷更是不耐高溫，因為當鋼構的溫度在500℃以上就要軟化、倒塌。泡沫混凝土包覆了鋼構或鋼龍骨，實現(xiàn)了墻體自保溫和防火問題，一舉兩得。

1.1.5 隔熱保溫性佳

泡沫混凝土作為建筑物的屋面和墻體材料，會產生較好的節(jié)能效益。因為其自身存在著大量封閉的微小孔隙，吸水率低、低收縮無膨脹、整體性好、這是傳統(tǒng)的珍珠巖、擠塑板無法比擬的可靠的熱工性能。泡沫混凝土的使用密度在300～1 200 kg/m3范圍時，導熱系數(shù)在0.08～0.3 w/（m·K）范圍之間變化，熱阻均為普通的混凝土10～20倍。它是全無機耐老化材料，具有50～100 a的使用壽命克服了泡沫聚苯外保溫層只有20 a左右的使用壽命，實現(xiàn)其與建筑同壽命。

1.1.6 防水性能強

現(xiàn)澆泡沫混凝土其自身的吸水率較低，在自身內部形成封閉的獨立氣泡，從而整體性良好，防水性能較強。 1.2 施工中泡沫混凝土各項性能的應用

只需使用水泥發(fā)泡機可實現(xiàn)自動化作業(yè)，即可在廠內生產出各式各樣的產品，也能在現(xiàn)場進行施工，直接澆筑地面、屋面、墻體成型。在施工中工作量為150～300 m3/工作日，可以實現(xiàn)垂直高度為200 m的遠距離泵送輸送。墻體施工速度快，工期縮短。泡沫混凝土現(xiàn)澆墻體，一套設備每天可澆筑100～200 m2，折合墻體（100～150 mm厚）可達600～1 000 m2。

泡沫混凝土墻體現(xiàn)澆的最主要特征是免拆模板。其模板用纖維水泥制板或者瓷磚、大理石等裝飾板材。在澆筑的泡沫混凝土漿硬化后，模板不拆除，而成為墻面，可直接刮膩子，省去了粉刷層。當采用瓷磚、大理石板時，墻面可免粉刷、免裝飾，一步到位。免拆模板的優(yōu)勢是：可以有效的防止水分散失，促進水化反應，繼而降低其干縮，確保不出現(xiàn)干縮的裂紋。

1.3 環(huán)境保護中泡沫混凝土的各項指標的應用

水泥和發(fā)泡劑為制作泡沫混凝土的所需原料。其中，發(fā)泡劑的化學性能可以界定為中性，不會含有甲醛或者苯等有害物質，可以有效的避免環(huán)境污染，降低消防隱患。它的抗壓強度范圍是0.5～22.2 MPa，因而可以較好的吸收沖擊能量。在工業(yè)中產生的大量廢渣可循環(huán)利用，實現(xiàn)節(jié)能減排的目標且價格低廉，符合我國可持續(xù)發(fā)展的基本國策。

2 泡沫混凝土的應用范圍

2.1 工業(yè)建筑方面

可用作港口的巖墻，作為擋土墻使用，其輕質性即可以降低自身的豎向恒載也可減少側向壓力。泡沫混凝土的使用可以較好的增進路堤邊坡的穩(wěn)定性。邊坡的部分土壤由泡沫混凝土取代，它不但減輕了質量還較少了沉降，從而使影響邊坡穩(wěn)定性的作用力降低。

2.2 民用建筑方面

①泡沫混凝土用于在框架結構中做隔熱填充墻以及建筑物的降板填充，屋面邊坡、保溫、地暖隔熱、制作砌塊等。

②在體育場、跑道的修建中使用。具有可滲性較強的泡沫混凝土，排水能力較好可作為輕質基礎材料使用。澆筑完成后，在其面層鋪筑礫石或者人造草皮，就可以程為田徑或者球類比賽的場地。

③用于建筑物的補償?shù)鼗Ｗ杂沙两翟诟邔咏ㄖ脑O計和施工過程中得到了充分的重視。由于現(xiàn)代建筑物主群樓相連較多，自重也各不相同，在施工中會產生沉降差。例如，在北京市團結湖大廈的部分基礎中，在自重較低的范圍內現(xiàn)澆厚度150 mm、抗壓強度為0.10±0.02 MPa，自身密度小于200 kg/m3的泡沫混凝土進行回填（補償?shù)鼗?，可以滿足此需求，泡沫混凝土作為回填材料使用如圖2所示。

2.3 城市建設方面

①管線回填。市政工程中的地下廢棄物，如管線（內裝粗油、化學品）、油柜、污水管等其它部分及其容易產生火災、塌方。當使用泡沫混凝土作為回填材料時，即可解決這些問題也可降低費用。

②園林工程。容重在600～1 000 kg/m3泡沫混凝土制品，用于制作園林的景觀，如假山、雕塑，還可制作垃圾箱、桌凳等。

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