泡沫混凝土復(fù)合板在裝配式建筑中的應(yīng)用

錢(qián) 坤 許麗影

吉林建筑大學(xué)（130000）

1 泡沫混凝土

泡沫混凝土是以粉煤灰、石灰或水泥等做為主要膠結(jié)材料，摻入細(xì)沙或礦渣加水?dāng)嚢璩少|(zhì)地均勻的料漿，同時(shí)加入發(fā)泡劑，混合漿料內(nèi)部產(chǎn)生大量均勻、穩(wěn)定的小氣泡，靜止或高溫蒸養(yǎng)后成型的一種密布?xì)饪椎牟牧蟍1]。泡沫混凝土的制作方式有兩種:一種是現(xiàn)場(chǎng)制備，即現(xiàn)澆；另一種是在工廠預(yù)制成各種建筑制品及構(gòu)建，再用于建筑物的施工。

1.1 泡沫混凝土的特點(diǎn)分析

表1 泡沫混凝土與普通混凝土的性能比較

由于泡沫混凝土含有大量的孔泡，使其具有輕質(zhì)、隔音效果好、防火、低彈抗震以及經(jīng)濟(jì)環(huán)保等特點(diǎn)。

1）輕質(zhì)。泡沫混凝土的密度小，內(nèi)部有眾多均勻封閉式的孔隙，用泡沫混凝土作為填充墻時(shí)，由于泡沫混凝土自身密度小、荷載低，對(duì)于梁和柱承擔(dān)的壓力小。除此之外，對(duì)于建筑物整體重量也會(huì)減輕，從而減少對(duì)地基的壓力。因此可用泡沫混凝土搭建樓層較高的建筑物。

2）保溫隔熱。由于泡沫混凝土內(nèi)部含有眾多均勻封閉式的孔隙，孔隙之間互不相通，使其具有良好的熱工性能，即良好的保溫隔熱性能，這是普通混凝土所不具備的。實(shí)踐證明，我國(guó)北方地區(qū)20 cm厚的泡沫混凝土外墻與49 cm厚的黏土磚墻的保溫效果相當(dāng)。在炎熱的地區(qū)可降低夏季空調(diào)的啟動(dòng)頻率，減少電量的消耗，能有效降低居住成本。

3）隔音效果好。由于泡沫混凝土材料中的封閉孔隙，使得孔隙結(jié)構(gòu)對(duì)空氣中的聲波形成阻隔，保證了室內(nèi)安靜的環(huán)境。再者，泡沫混凝土吸水率較強(qiáng)，室內(nèi)的濕氣也可由此自發(fā)調(diào)節(jié)，使家居環(huán)境得到良好改善。

4）防火、低彈抗震。泡沫混凝土的主要構(gòu)成材料為無(wú)機(jī)不燃材料，物質(zhì)性能穩(wěn)定，材料的安全指數(shù)高，耐高溫，絕熱，隔熱。同時(shí)，通過(guò)材料自身質(zhì)量輕這一優(yōu)勢(shì)，使其有效減少地震帶來(lái)的沖擊波，且地基由于承受的單位面積負(fù)荷得到減小，抗震能力明顯得到提升。

5）經(jīng)濟(jì)環(huán)保。泡沫混凝土的經(jīng)濟(jì)性體現(xiàn)在它的原材料基本都為經(jīng)過(guò)整合的廢棄物，實(shí)現(xiàn)了資源的可持續(xù)利用，生產(chǎn)時(shí)不會(huì)產(chǎn)生有害物質(zhì)。除此之外，由于泡沫混凝土具有良好的保溫調(diào)濕功能，從而降低了供暖設(shè)備的使用，同時(shí)也不會(huì)出現(xiàn)能量消耗，具有保護(hù)環(huán)境的效果。

1.2 泡沫混凝土的應(yīng)用

1）建筑節(jié)能方面。泡沫混凝土具有保溫隔熱、輕質(zhì)抗震、抗沖擊、防火等優(yōu)異的性能，生產(chǎn)中還可利用工業(yè)廢渣，因此造價(jià)較低，且具有較好的施工性，其是工業(yè)與民用建筑中大力推廣的一種新型的“綠色建材”[2]。可做屋面保溫隔熱、墻體的保溫隔熱、地面的保溫。

2）工程應(yīng)用方面?，F(xiàn)澆泡沫混凝土墻體是混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)通過(guò)龍骨、鋼絎架、卡條制成的骨架，模板是以鋼板網(wǎng)制成，此類(lèi)模板具有的優(yōu)勢(shì)是永久免拆模板[3]。具有自重輕、隔音、防火、抗震、抗沖擊、勞動(dòng)強(qiáng)度低、施工效率高、管線可預(yù)留預(yù)埋、節(jié)約資源等特點(diǎn)。

3）公路拓寬方面。在人流量眾多的大城市中，公路工程改造的工程量很大，而用泡沫混凝土在對(duì)路基、路堤以及擋土進(jìn)行施工時(shí)，泡沫混凝土在固化結(jié)束后，隨即可以進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)澆筑。因此能有效提高施工速度，縮短工期，降低施工成本，從而有效提高整個(gè)施工的效果。

2 泡沫混凝土復(fù)合板

泡沫混凝土復(fù)合墻板是以機(jī)械的方法將泡沫劑水溶液制備成泡沫,加入石灰、砂等硅質(zhì)、鈣質(zhì)材料，并加入水以及各種外加劑組成混合漿料，經(jīng)過(guò)混合、攪拌、澆筑、成形、養(yǎng)護(hù)而成的一種新型的多孔建筑材料[4]。泡沫混凝土復(fù)合墻板具有密度小，導(dǎo)熱性能差，保溫性能強(qiáng)，聲音傳導(dǎo)率低，減輕結(jié)構(gòu)的整體質(zhì)量，節(jié)約材料降低成本等優(yōu)異性能。

2.1 泡沫混凝土復(fù)合板的分類(lèi)及特點(diǎn)

2.1.1 泡沫混凝土節(jié)能復(fù)合外墻板

泡沫混凝土節(jié)能外墻板是由泡沫混凝土澆筑成型的復(fù)合保溫板并輔以鋼絲網(wǎng)和網(wǎng)格布的墻板，主要用于非承重外墻板[5-6]。具有抗沖擊性、保溫隔熱隔音、防火、耐久性、防水、降低施工成本等優(yōu)勢(shì)性能。復(fù)合節(jié)能外墻板的構(gòu)造示意圖如圖1所示。

圖1 復(fù)合節(jié)能外墻板的構(gòu)造示意圖

2.1.2 框架—泡沫混凝土復(fù)合墻板

框架—泡沫混凝土復(fù)合墻板主要由外框架、復(fù)合板邊框、鋼筋、泡沫混凝土構(gòu)成[7]。斜向鋼筋籠可以承擔(dān)大部分的水平荷載，復(fù)合邊框通過(guò)對(duì)鋼筋籠的約束能力，承擔(dān)部分荷載，由此可得鋼筋籠和復(fù)合邊框?qū)奢d的承擔(dān)起到了協(xié)同的作用。復(fù)合板的構(gòu)造示意圖如圖2所示。

圖2 復(fù)合板的構(gòu)造示意圖

2.1.3 人字撐泡沫混凝土復(fù)合墻板

人字撐復(fù)合板是以配筋混凝土結(jié)構(gòu)作為外框架,內(nèi)置鋼筋混凝土人字撐,與二次澆筑的泡沫混凝土復(fù)合而成的預(yù)制裝配式墻板體系[8]。因其具有自重輕、保溫、隔熱隔音，并且中間的人字撐能夠提高墻板的受剪力及其延性，因此，該墻板可用作框架結(jié)構(gòu)的填充墻如圖3所示。

圖3 人字撐復(fù)合墻板示意圖

2.2 泡沫混凝土墻板比普通砌體墻的優(yōu)勢(shì)

1）減輕墻板的自重。泡沫混凝土比普通磚砌體質(zhì)量輕（泡沫混凝土的容重為（650±150）kg/m3，普通磚的容重為1 800 kg/m3，泡沫混凝土的導(dǎo)熱系數(shù)為0.27 W/（m·K），普通磚的導(dǎo)熱系數(shù)為1.74 W/（m·K），導(dǎo)熱系數(shù)越低，保溫效果越好，因此泡沫混凝土比普通磚砌體的保溫隔熱性能強(qiáng)。

2）泡沫混凝土墻板的抗震隔聲效果明顯。根據(jù)國(guó)內(nèi)諸多學(xué)者對(duì)框架結(jié)構(gòu)在汶川等大地震中破壞的研究得知，與框架結(jié)構(gòu)的主體結(jié)構(gòu)相比，框架結(jié)構(gòu)的填充墻破壞更為嚴(yán)重，這也從側(cè)面證明了在地震過(guò)程中填充墻與主體結(jié)構(gòu)一樣共同參與了地震能量的消耗。因此，泡沫混凝土作為抗震隔聲性能優(yōu)異的抗震無(wú)機(jī)材料，逐漸成為了裝配式墻體的首選材料。

3）由于建筑物的自重不同，導(dǎo)致地基土的壓縮性不均勻，為了使地基沉降均勻，在建筑物施工過(guò)程中，要求在建筑物自重較小的部分填充一些軟材料來(lái)提高其壓縮性。由于泡沫混凝土具有良好的壓縮性能，因而用泡沫混凝土作為補(bǔ)償?shù)鼗褂谩?/p>

4）用普通磚砌塊作為隔墻處理時(shí)，需要人工一塊一塊壘砌作業(yè)，施工速度慢。而泡沫混凝土墻板作為一個(gè)整體，減少了人工作業(yè)量，無(wú)需進(jìn)行人工抹灰處理，可有效減少施工作業(yè)時(shí)間，大幅提高施工效率。

5）根據(jù)國(guó)家規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)對(duì)隔音的要求，以45 dB作為隔音層的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，家庭墻體需要壘砌的磚墻厚度應(yīng)大于200 mm，而泡沫混凝土現(xiàn)澆墻體僅需達(dá)到150 mm即可滿足隔音標(biāo)準(zhǔn)，因此用泡沫混凝土墻板有效減小了墻體的厚度，擴(kuò)大了室內(nèi)的有效面積[9]。

3 泡沫混凝土材料在裝配式建筑中的應(yīng)用

在我國(guó)，裝配式建筑作為新興的建筑產(chǎn)業(yè)，而泡沫混凝土作為新型的建筑材料，在保溫等方面與傳統(tǒng)的建筑材料形成了強(qiáng)大的替代。在我國(guó)南方地區(qū)，由于泡沫混凝土砌塊具有輕質(zhì)高強(qiáng)隔熱的優(yōu)勢(shì)性能，被用作框架結(jié)構(gòu)的填充墻。在我國(guó)北方地區(qū)，泡沫混凝土砌塊主要用于屋面、地面的保溫隔熱。哈爾濱建筑大學(xué)研究出聚苯乙烯泡沫混凝土砌塊，其優(yōu)勢(shì)有質(zhì)量輕、導(dǎo)熱系數(shù)小、抗凍性能高、防火性能好、生產(chǎn)簡(jiǎn)單、造價(jià)較低、施工方便等，可在內(nèi)、外非承重墻體材料使用,也可做屋面的保溫材料。此外，泡沫混凝土輕質(zhì)墻板降低了生產(chǎn)成本，成型更便捷，在建筑施工中也被推廣開(kāi)來(lái)。

4 裝配式建筑在我國(guó)的未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)分析

近年來(lái)，我國(guó)建筑行業(yè)實(shí)現(xiàn)了由“建筑工業(yè)化”到“住宅產(chǎn)業(yè)化”再到“建筑產(chǎn)業(yè)現(xiàn)代化”的發(fā)展轉(zhuǎn)變。因裝配式建筑具有集生產(chǎn)裝配系統(tǒng)化，設(shè)計(jì)個(gè)性化和成本效率優(yōu)化于一體的良好特性，使得裝配式建筑成為建筑產(chǎn)業(yè)的重大變革，同時(shí)也是我國(guó)推進(jìn)新型城鎮(zhèn)化發(fā)展的重要舉措，有利于節(jié)約資源，減少施工環(huán)境的污染，提高質(zhì)量安全水平。隨著裝配式建筑探索歷程的不斷深入，勞動(dòng)力成本的增加，環(huán)境保護(hù)要求的提高以及作業(yè)環(huán)境的改善，使得建筑業(yè)向建筑工業(yè)化方向發(fā)展成為必然趨勢(shì)，裝配式建筑的建造方式成為建筑業(yè)發(fā)展的主流。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，隨著我國(guó)對(duì)建筑節(jié)能工作的重視，作為新型的建筑節(jié)能材料，泡沫混凝土兼具輕質(zhì)高強(qiáng)、保溫隔熱、隔音抗震、經(jīng)濟(jì)環(huán)保等特點(diǎn)，隨著其他各個(gè)領(lǐng)域?qū)ε菽炷敛牧险J(rèn)知度的提升，新型泡沫混凝土墻板會(huì)逐漸取代普通的砌體填充墻，而新型泡沫混凝土復(fù)合墻板裝配式的施工方式也會(huì)取代傳統(tǒng)的墻體砌筑施工方式，減少施工所需要的勞動(dòng)力并使施工更加規(guī)范。