泡沫混凝土的研究與應用現(xiàn)狀

閔 晶

(興化市得勝湖港口物流園區(qū)管委會，江蘇 興化 225700)

泡沫混凝土的研究與應用現(xiàn)狀

閔 晶

(興化市得勝湖港口物流園區(qū)管委會，江蘇 興化 225700)

對泡沫混凝土原材、制備工藝進行了論述，總結了其在國內外研究與應用現(xiàn)狀，并對目前泡沫混凝土在國內應用中存在的問題進行了分析，指出泡沫混凝土具有質輕、保溫隔熱、環(huán)保、降噪隔音等優(yōu)點，在建筑節(jié)能中具有廣泛的應用前景。

泡沫混凝土，應用現(xiàn)狀，存在問題

0 引言

能源緊缺一直以來是世界性問題，深受各國關注，而在各種能耗總和中，建筑類的能耗占了近30%，其中部分國家中供暖、降溫類能耗又占了建筑類能耗的近70%，可見降低供暖降溫類能耗已成為節(jié)能的重要途徑[1]。此外在我國，發(fā)改委、商務部、科技部聯(lián)合頒布的《當前優(yōu)先發(fā)展的高技術產(chǎn)業(yè)化重點領域指南(2011年度)》也提倡重點發(fā)展全無機保溫隔熱材料及制品，以推動節(jié)能減排政策的實施，而泡沫混凝土作為一種多孔材料，內部均勻分布著大量微小的氣孔，具有體積密度小、重量輕，保溫隔熱、隔音降噪等優(yōu)點，能較好的實現(xiàn)建筑節(jié)能[2]。正因如此，各國研究人員對泡沫混凝土進行了大量研究，并使其應用領域越來越廣泛。

1 泡沫混凝土的配制

1.1 組成材料

泡沫混凝土的主要原料為水泥、水、泡沫，常用的填料及骨料為:砂、粉煤灰、陶粒、碎石屑、膨脹聚苯乙烯、膨脹珍珠巖、萊脫克細骨料，常用的外加劑與普通混凝土一樣，為減水劑、防水劑、緩凝劑、促凝劑等。

水泥:普通硅酸鹽水泥，礦渣硅酸鹽水泥，粉煤灰硅酸鹽水泥等均可使用。水泥在泡沫混凝土中主要起膠接作用，是泡沫混凝土機械性能的基礎。

砂子:普通的河砂或山砂均可，以磨細砂為好。砂子在泡沫混凝土中主要起填充作用，同時砂子的加入有利于提高硬化泡沫混凝土的體積穩(wěn)定性。

發(fā)泡劑:發(fā)泡劑有固態(tài)發(fā)泡劑也有液態(tài)發(fā)泡劑，用于制造泡沫混凝土的發(fā)泡劑主要有三種類型，即鋁粉類、表面活性劑類和蛋白質類。目前，國際上普遍使用蛋白質類發(fā)泡劑，它的主要特點是發(fā)泡速度快，泡沫細小，泡沫尺寸均勻，泡沫穩(wěn)定性好持續(xù)時間長。

1.2 泡沫混凝土制備工藝

目前,主要有兩種泡沫混凝土制備方式：

1)先制泡，然后與基料(砂漿、混凝土)進行拌合(也稱預制泡混合法，見圖1)，其生產(chǎn)的泡沫包括干泡沫和濕泡沫，該法主要分4道工序：泡沫制備、基料制備、基料與泡沫的混合拌制以及澆筑[3]；

2)發(fā)泡與基料拌合同時進行(也稱混合制泡法)：基料與發(fā)泡劑一起進行混合，在拌制過程中發(fā)泡劑產(chǎn)生氣泡，從而形成泡狀結構混凝土[4]。

2 研究與應用現(xiàn)狀

2.1 理論研究方面

泡沫混凝土作為一種特殊的混凝土，對其的研究最早是在1923年，其后J.A.Eriksson以及黃蘭谷等人分別發(fā)明了相關專利以及對泡沫混凝土的組成、結構、生產(chǎn)工藝等進行了研究。近年來，歐、美、日、韓等國家相關學者及研究人員，對泡沫混凝土進行了較為系統(tǒng)的研究，進一步拓寬了泡沫混凝土的應用領域，如在1979年，美國將泡沫混凝土第一次應用在油田固井上，并取得了較好的效果[5]；此外，E.P.Kearsley等人利用粉煤灰不同比例的替代水泥，研究了粉煤灰對泡沫混凝土力學性能、孔結構、耐久性等的影響，并建立了相關模型。

在我國，總體來看，泡沫混凝土起步晚于國外，在早期，由于技術不完善、測試方法不健全等種種原因，其相關研究、發(fā)展較慢。而在2000年以后，特別是相關性能研究方面，發(fā)展較快，如習志臻等人研究了不同添加劑對泡沫混凝土發(fā)泡劑性能的影響，并研究出了一套相對較完善的發(fā)泡劑復配規(guī)律；李娟等人通過對大摻量粉煤灰對泡沫混凝土性能影響的研究，研制出了一種力學、熱工性能均較好的泡沫聚苯乙烯混凝土；結合國內外學者的研究和應用成果，以及相關行業(yè)、地方標準[6]，在2006年—2009年我國發(fā)出了與泡沫混凝土相關的標準、規(guī)范達十余項，進一步推動了泡沫混凝土在我國的研究與應用。

2.2 應用現(xiàn)狀

近年來，隨著我國節(jié)能減排政策的實施，由于泡沫混凝土具有自重輕、隔熱、保溫性能好等優(yōu)點，目前在我國主要將其應用在建筑節(jié)能方面，而在國外，由于其技術的先進性，已經(jīng)將其較為廣泛的應用于工業(yè)工程、園林藝術等方面。

1)節(jié)能方面應用。

在建筑節(jié)能方面，泡沫混凝土取得了較廣泛的應用，主要集中在墻體、屋面等的隔熱、保溫。這是因為，對于預制的泡沫混凝土砌塊(一般作為墻體材料)，其容重在1 000 kg/m3左右甚至更低，導熱系數(shù)低于0.21 W/(m·K)，比燒結普通磚容重低約50%，導熱系數(shù)是燒結普通磚的25%(見圖2)。對于現(xiàn)澆泡沫混凝土，由于其內部能形成大量均勻的封閉孔，其導熱系數(shù)一般在0.06 W/(m·K)～0.28 W/(m·K)，為一般普通混凝土的15%左右，甚至更低(見圖3)。

2)工程工業(yè)及園林等方面應用。

隨著對泡沫混凝土性能的研究，泡沫混凝土逐漸在工程工業(yè)方面得到了應用，如補償?shù)鼗⒛突稹④娛?、化工等方面。如：隨著現(xiàn)代建筑規(guī)模的增大，建筑群越來越復雜，在一個建筑群中，各個部分的自重明顯不同，若處理不好，則會導致各個部位沉降不同，出現(xiàn)沉降差，而泡沫混凝土能較好的滿足補償?shù)鼗牧系囊?；E.P.Kearsley等人利用特種水泥及其他材料，研制出了一種耐高溫泡沫混凝土，其能經(jīng)受的溫度高達1 450 ℃，由此也可以看出，泡沫混凝土也能應用于高溫耐火方面；在軍事方面，目前主要利用泡沫混凝土來制作射擊靶場和地下抗爆坑道建設[7]。

此外，隨著人類美學理念的提升，泡沫混凝土也逐漸進入公園、學校等公共場合，用于制作假山、桌凳等。

由此也可以看出，泡沫混凝土是一種功能優(yōu)、用途廣，并符合現(xiàn)代節(jié)能環(huán)保要求的友善型材料。

3 存在問題

1)理論方面。

我國泡沫混凝土研究相對起步較晚，其性能與結構之間的關系研究偏少，與國外距離相差較遠，特別是在高端技術領域，如吸聲、電磁屏蔽以及核設施等方面相差更遠。此外，國內很少有學者對其進行系統(tǒng)的研究，特別是泡沫混凝土的發(fā)泡劑的開發(fā)、發(fā)泡劑、膠凝材料及輕集料與泡沫混凝土性能之間的關系研究不夠深入，有待加強對泡沫混凝土這方面的研究[8]。

2)實際生產(chǎn)方面。

在實際生產(chǎn)中，目前我國多數(shù)地區(qū)還是以人工為主，人為因素難以避免，且規(guī)模小、較為分散，而發(fā)達國家技術先進，實現(xiàn)了自動化而且其規(guī)模大，便于管理[8]，因此，總體來看與國外發(fā)達國家相比，我國泡沫混凝土在實際生產(chǎn)中存在以下缺點：規(guī)模小、表觀質量差、技術水平低等，沒有形成一套與當?shù)叵噙m宜的較為成熟的施工指導意見，其中內蒙古、黑龍江等地區(qū)還沒有與當?shù)叵噙m宜的技術標準。

因此，我國在推行節(jié)能減排政策的同時，應大力支持泡沫混凝土的研究與應用力度，設法改進生產(chǎn)設備，優(yōu)化生產(chǎn)工藝，使實際生產(chǎn)與施工向著科技化、智能化發(fā)展。

4 結語

目前，由于對泡沫混凝土的性能、生產(chǎn)設備、生產(chǎn)工藝等方面研究的還不夠成熟，因此泡沫混凝土的生產(chǎn)、應用在一定程度上受到了阻礙。但隨著建筑節(jié)能減排政策的實施以及國內外對其性能研究的不斷深入，泡沫混凝土必將以其優(yōu)越的質輕、環(huán)保、保溫隔熱、降噪隔音等優(yōu)點在眾多領域取得越來越廣泛的應用。

[1] 趙國智.泡沫混凝土的性能及優(yōu)點[J].福建建材,2011(3):21-48.

[2] 張巨松,楊 合,劉軍華.泡沫混凝土泡沫發(fā)生器的研制[J].混凝土,2001(1):50-52.

[3] 王翠花.泡沫混凝土制備相關技術研究[D].南京:南京工業(yè)大學,2006.

[4] M. R. Jones，A. Mc. Carthy. Preliminary views on the Potential of foamed concrete as a structural material[J]. Magazine of Concrete Research,2005,57(1):21-31.

[5] 劉子全,王 波,李兆海.泡沫混凝土的研究開發(fā)進展[J].混凝土,2008(12):24-26.

[6] S. V. Dijk. Foam concrete for roof slopes and floor leveling[J].Concrete,2000,34(4):15-18.

[7] 賴有志,陸京海,楊軍霞.現(xiàn)澆輕質泡沫混凝土在屋面工程中的應用[J].施工技術,2003(12):56-57.

[8] 扈士凱,李應權,徐洛屹,等.國外泡沫混凝土工程應用進展[J].混凝土世界,2010(4):48-50.

State of study and application of foam concrete

Min Jing

(VictoryLakePortLogisticsParkManagementCommitteeofXinghuaCity,Xinghua225700，China)

In this paper, the raw material and preparation process of foamed concrete are discussed. Summarized the domestic and foreign research and application status. And the existing problems in the current bubble concrete in China are analyzed, point out because of the advantages of light weight, heat preservation, environmental protection, environmental protection, noise reduction and noise reduction, it has wide application prospect in building energy saving.

foam concrete, application situation, existing problem

2015-06-27

閔 晶(1984- )，女，助理工程師

1009-6825(2015)25-0131-02

TU528.2

A