泡沫混凝土研究現(xiàn)狀

倉定仲，倉定穩(wěn)

摘 要： 泡沫混凝土就是在砂漿或者水泥漿中等水泥基材料中引入發(fā)泡劑產(chǎn)生的泡沫。泡沫混凝土多空、輕質的特殊結構特性使其被廣泛的應用于大體積回填工程、保溫隔熱工程以及輕質制品等方面。本文對目前泡沫混凝土國內外的研究現(xiàn)狀進行了分析，并且提出了泡沫混凝土存在的問題和解決的方法。

關鍵詞： 發(fā)泡劑；泡沫混凝土；混凝土

0 研究背景

近年來，國家對建筑節(jié)能環(huán)保領域的越來越重視，這對建筑材料的功能提出了新的要求。輕質、保溫、隔熱、隔聲、防潮等性能與強度和耐久性能都成為衡量混凝土性能的重要指標。

美國人在上世紀30年代發(fā)明了具有良好抗凍性能的混凝土材料之后，便迅速展開了對混凝土發(fā)泡劑的研究[1～3]。上世紀四十年代末美國科學家Sonik發(fā)明的具有輕質、耐熱、隔音、性能及屏蔽電磁信號等特性的泡沫鋁材料在多個工程領域得到廣泛應用[4]。目前市場上生產(chǎn)供應泡沫鋁材料的廠商主要來自于美國、德國和加拿大等國[5，6]。

泡沫混凝土是一種新型節(jié)能環(huán)保型建筑材料，它具有輕質、保溫、抗震等優(yōu)點。在水泥凈槳、砂漿以及混凝土等水泥基材料中加入發(fā)泡劑產(chǎn)生的泡沫后，可以在混凝土內部均勻的形成眾多封閉的孔洞，這種固相、氣相相互交織的特殊結構，在減輕了混凝土的重量的同時又保證了其良好的保溫隔熱性能[7]。由于泡沫混凝土輕質、保溫、環(huán)保的特點，使得泡沫混凝土在工程中得到大規(guī)模的應用。

泡沫混凝土的分類方法有多種，按照其成份的差異可分為：水泥泡沫混凝土、石膏泡沫混凝土、火山灰質泡沫混凝土、礦渣泡沫混凝土和粉煤灰泡沫混凝土等。

1 泡沫混凝土的特點

（1）質量輕

根據(jù)混凝土中集料的不同和泡沫摻量的多少，泡沫混凝土的密度也各不相同。通常情況下其密度區(qū)間在0.15～1.8t/m3之間，在對材料自身重量有要求的領域可以大范圍的應用。

（2）保溫隔熱

泡沫混凝土是一種多空結構材料當其容重在0.2～1.5t/m3時，泡沫混凝土具有良好的保溫隔熱性能。

（3）隔音

泡沫混凝土是一種多孔結構材料，其中的孔洞可以使得聲波發(fā)生漫反射后逐漸衰減最后轉化為熱能，從而達到隔音的效果。

（4）耗能減震

泡沫混凝土多孔的特性使其同樣具有減震吸能的作用。首先，應力波在孔洞和孔壁之間進行不斷的發(fā)生折射和反射發(fā)生衰減；其次，泡沫混凝土大空隙的特點，在動荷載下泡沫混凝土比普通混凝土產(chǎn)生更大的變形、更早進入塑性狀態(tài)，能夠吸收更多的沖擊力。

2 泡沫混凝土應用領域

目前泡沫混凝土被普遍應用于以下工程：

（1）輕質擋土結構。因為泡沫混凝土與水泥基建筑材料具有良好的粘結性能，同時其也是一種剛性材料。若將其用于擋墻后輕質回填工程可以同時降低豎向壓力也可減少對擋墻的側壓力。同時還可以用它作為路基邊坡從而增加路堤邊坡的穩(wěn)定性。

（2）回填工程。泡沫混凝土流動性能好、成本低的特點使其成為了諸如廢棄地鐵、地窖、大型油罐等大型孔洞回填項目的首選回填材料。

（3）作夾芯構件。將泡沫混凝土作為鋼筋混凝土預制構件的內芯層可以使得構件在保證強度的前提下獲得良好的保溫隔熱性能。

（4）屋面邊坡。泡沫混凝土具有施工方便、質量輕、價格便宜等優(yōu)勢很適合作為屋面的邊坡材料。

（5）建筑保溫系統(tǒng)。泡沫混凝土的的多空結構使其保溫性能較為優(yōu)秀，將泡沫混凝土或者泡沫混凝土砌塊用作建筑墻體與墊層保溫材料時可以滿足建筑物節(jié)能環(huán)保方面的需求。

3 泡沫混凝土存在的問題及對策

（1）理論方面缺少系統(tǒng)研究。目前國內外主要研究泡沫混凝土的熱工性能與力學性能，但對其耐久性和滲透性等方面的研究較少。因此，對泡沫混凝土的各種性能進行系統(tǒng)的理論研究可以進一步促進泡沫混凝土的推廣和應用。

（2）微觀研究不足。國內外研究人員對泡沫混凝土的研究主要集中在宏觀層次很少涉及其微觀結構。泡沫混凝土中的孔結構是其重要的組成部分，泡沫混凝土的孔結構與其性能密切相關。研究泡沫混凝土的微觀結構對于建立泡沫混凝土微觀孔結構與宏觀性能之間的模型顯得十分必要。

（3）缺少技術標準。泡沫混凝土在我國尚未進入大規(guī)模應用階段，泡沫混凝土的研究、設計、生產(chǎn)及應用尚未形成完善的系統(tǒng)，在泡沫混凝土的設計與施工方面國家尚未制定相關的標準和規(guī)范，這對泡沫混凝土的質量控制和技術發(fā)展不利。

（4）生產(chǎn)裝備落后。目前我國泡沫混凝土的生產(chǎn)設備以電控手工操作+手工配料為主，與歐美大型化、自動化、加工精良化的設備相比差距較大，產(chǎn)品質量不穩(wěn)定。在這方面我國應該加大投入逐步縮小與發(fā)達國家的差距。

4 展望

與發(fā)達國家相比我國的泡沫混凝土產(chǎn)業(yè)存在著技術水平低下、整體規(guī)模偏小，大宗應用的主導產(chǎn)品偏少。隨著我國技術的發(fā)展、生產(chǎn)設備的進步、國家標準的建立以及國家低碳經(jīng)濟的發(fā)展戰(zhàn)略泡沫混凝土在我國必將得到大規(guī)模推廣和應用。

參考文獻：

[1] SAVOLY A，ELKO D P. Foaming agent composition and process： US，5714001A[P]. 1998-02-03

[2] SAVOLY A，ELKO D P. Foaming agent composition and process ：C A，2081299A1[P]. 1993-04-26

[3] YANG Q，ZHU P，WU X，et al. Properties of concrete with a new type of sapon in air-entraining agent [J]. Cement and Concrete Research，2000，30 （8）：1313-1317.

[4] 李大武，孫挺.泡沫鋁發(fā)泡劑研究進展[J].材料導報，2008，22（9）： 51-54.

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[7] 任先艷，張玉榮，劉才林，楊海君，楊軍校. 泡沫混凝土的研究現(xiàn)狀與展望[J].混凝土，2011（2）.