泡沫混凝土應用的新進展

蔣冬青

（湖南建材高等專科學校 421008 衡陽）

    泡沫混凝土是混凝土大家族中的一員，其出現(xiàn)也較早。近年來，隨著科學技術的發(fā)展，國內(nèi)外對泡沫混凝土進行了深入的研究與開發(fā)，使其在建筑領域的應用越來越廣，現(xiàn)將有關情況闡述如下。

1、泡沫混凝土的特性

    泡沫混凝土通常是用機械方法將泡沫劑水溶液制備成泡沫，再將泡沫加入到含硅質材料、鈣質材料、水及各種外加劑等組成的料漿中，經(jīng)混合攪拌、澆注成型、養(yǎng)護而成的一種多孔材料。由于泡沫混凝土中含有大量封閉的孔隙，使其具有下列良好的物理力學性能。

    1.1輕質

    泡沫混凝土的密度小，密度等級一般為300~1800kg/m3，常用泡沫混凝土的密度等級為300～1200kg／m3，近年來，密度為l60kg／m3的超輕泡沫混凝土也在建筑工程中獲得了應用。由于泡沫混凝土的密度小，在建筑物的內(nèi)外墻體、屋面、樓面、立柱等建筑結構中采用該種材料，一般可使建筑物自重降低25％左右，有些可達結構物總重的30％-40％。而且，對結構構件而言，如采用泡沫混凝土代替普通混凝土，可提高構件的承載能力。因此，在建筑工程中采用泡沫混凝土具有顯著的經(jīng)濟效益。

    1.2保溫隔熱性能好

    由于泡沫混凝土中含有大量封閉的細小孔隙，因此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。通常密度等級在300～1200kg／ma范圍的泡沫混凝土，導熱系數(shù)在0.08~0.3W／(m.k)之間。采用泡沫混凝土作為建筑物墻體及屋面材料，具有良好的節(jié)能效果。

    1.3隔音耐火性能好

    泡沫混凝土屬多孔材料，因此它也是一種良好的隔音材料，在建筑物的樓層和高速公路的隔音板、地下建筑物的頂層等可采用該材料作為隔音層。泡沫混凝土是無機質材料，不會燃燒，從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。

    1.4其它性能

    泡沫混凝土還具有施工過程中可泵性好，防水能力強，沖擊能量吸收性能好，可大量利用工業(yè)廢渣，價格低廉等優(yōu)點。

2、泡沫混凝土的生產(chǎn)工藝

    泡沫混凝土的基本原料為水泥、石灰、水、泡沫，在此基礎上摻加一些填料、骨料及外加劑。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。

    泡沫混凝土的生產(chǎn)方法有濕砂漿法和干砂漿法兩種。濕砂漿法通常是在混凝土攪拌站將水泥、砂與水等攪拌成砂漿，并用汽車式攪拌機運至工地，再將單獨制成的泡沫加入砂漿，攪拌機將泡沫及砂漿拌勻，然后將制備好的泡沫混凝土注入泵車輸送或現(xiàn)場直接施工。干砂漿法是將各干組份(水泥、粉煤灰等)通過散裝運輸或傳動系統(tǒng)輸送至施工現(xiàn)場，于組份與水在施工現(xiàn)場拌合，然后將單獨制成的泡沫加入砂漿，兩者在勻化器內(nèi)拌合，然后用于現(xiàn)場施工。

    最近，日本采用蛋白質物添加適量的陽離子表面活性劑配成的混合發(fā)泡劑，采用現(xiàn)場澆注成型的工藝，研制成功現(xiàn)澆泡沫混凝土新工藝。其所用發(fā)泡沫是在蛋白質中摻入0.1％-5％的陽離子表面活性劑而配成，陽離子表面活性劑使用季銨鹽。其制備方法有三種：一種是將水、蛋白質物、陽離子表面活性劑混合，經(jīng)發(fā)泡劑機發(fā)泡，再注入水泥料漿中攪拌，制備泡沫水泥漿，現(xiàn)澆成型；一種是將水、蛋白質物、陽離子表面活性劑混合，經(jīng)高速攪拌機發(fā)泡，再注入水泥料漿中，制備發(fā)泡水泥漿；一種是按第二種方法發(fā)泡，一邊加入少量水泥，一邊高速攪拌，制備發(fā)泡水泥漿，其中前一種制備方法較好。上述制備方法生產(chǎn)的現(xiàn)澆混凝土不僅輕質、高強、耐火，更引人注目的是不需蒸壓養(yǎng)護，現(xiàn)澆即可成型，節(jié)能效果顯著。

3、我國泡沫混凝土的應用現(xiàn)狀

    近年來，我國越來越重視建筑節(jié)能工作，隨著與建筑節(jié)能有關政策的實施，墻體材料改革取得了顯著的成就，節(jié)能材料倍受歡迎。泡沫混凝土以其良好的特性，已用于節(jié)能墻體材料中，在其它方面也獲得了應用。目前，泡沫混凝土在我國的應用情況如下。

    3.1泡沫混凝土砌塊

    泡沫混凝土砌塊是泡沫混凝土在墻體材料中應用量最大的一種材料。在我國南方地區(qū)，一般用密度等級為900-1200kg／m3的泡沫混凝土砌塊作為框架結構的填充墻，主要是利用該砌塊隔熱性能好和輕質高強的特點。尤以廣東省應用最多，目前該省泡沫混凝土砌塊的年用量達60萬m3。在北方，泡沫混凝土砌塊主要用作墻體保溫層。表l為廣州市美城新型建材開發(fā)有限公司生產(chǎn)的泡沫混凝土砌塊的性能指標。

表1  泡沫混凝土砌塊性能

    哈爾濱建筑大學開發(fā)研制了聚苯乙烯泡沫混凝土砌塊，并用于城市樓房建設。此種砌塊是以聚苯乙烯泡沫塑料作為骨料，水泥和粉煤灰作膠凝材料，加入少量外加劑，經(jīng)攪拌、成型和自然養(yǎng)護而成，其規(guī)格為200x200x200mm，可用于內(nèi)、外非承重墻體材料，也可用于屋面保溫材料。它具有質量輕、導熱系數(shù)小、抗凍性高、防火、生產(chǎn)簡單、造價較低、施工方便等優(yōu)點。其與燒結粘土磚的技術經(jīng)濟對比見表2。

表2綜合性能對比

    3.2泡沫混凝土輕質墻板

    目前用于建筑物分戶和分室隔墻的主要材料是 GRC輕質墻板，由于其原料價格較高，影響了其推廣應用。中國建筑材料科學研究院采用GRC隔墻板生產(chǎn)工藝結合固體泡沫劑和泡沫水泥的研究成果，開發(fā)出了粉煤灰泡沫水泥輕質墻板的生產(chǎn)技術，并得到了應用。該產(chǎn)品生產(chǎn)采用的原料如下：30％-40％的粉煤灰，45％-65％的硫鋁酸鹽水泥，0~15％的膨脹珍珠巖以及一定體積的泡沫。與傳統(tǒng)的GRC輕質墻板相比，采用泡沫混凝土生產(chǎn)技術，不但能明顯降低產(chǎn)品的成本，而且大大改善了漿體的流動性，使成型更為方便。

    該產(chǎn)品(外觀尺寸為2700×600×60mm)的物理力學性能見表3。

表3泡沫混凝土輕質墻板物理力學性能

    3.3泡沫混凝土補償?shù)鼗?/span>

    現(xiàn)代建筑設計與施工越來越重視建筑物在施工過程中的自由沉降。由于建筑物群各部分自重的不同，在施工過程中將產(chǎn)生自由沉降差，在建筑物設計過程中要求在建筑物自重較低的部分其基礎須填軟材料，作為補償?shù)鼗�使用。泡沫混凝土能較好地滿足補償?shù)鼗�材料的要求。例如，在北京團結湖大廈的部分基礎中，現(xiàn)場澆注了厚度為150mm、抗壓強度在0.10±0.02MPa、密度小于200Kg／m3的泡沫混凝土，取得了良好的效果。據(jù)現(xiàn)場測試，此種低密度泡沫混凝土的強度可很好地控制在設計的范圍內(nèi)，且具有良好的壓縮性。

4、國外泡沫混凝土應用的新進展

    近年來，美國、英國、荷蘭、加拿大等歐美國家以及日本、韓國等亞洲國家，充分利用泡沫混凝土的良好特性，將它在建筑工程中的應用領域不斷擴大，加快了工程進度，提高了工程質量，現(xiàn)歸納如下。

    4.1用作擋土墻

    主要用作港口的岸墻。泡沫混凝土在岸墻后用作輕質回填材料可降低垂直載荷，也減少了對岸墻的側向載荷。這是因為泡沫混凝土是一種粘結性能良好的  剛性體，它并不沿周邊對岸墻施加側向壓力，沉降降低了，維修費用隨之減少，從而節(jié)省很多開支。

    泡沫混凝土也可用來增進路堤邊坡的穩(wěn)定性，用它取代邊坡的部分土壤，由于減輕了重量，從而就降低了影響邊坡穩(wěn)定性的作用力。用于減少側向壓力的  泡沫混凝土的密度為400～600kg／m3。

    4.2修建運動場和田徑跑道

    使用排水能力強的可滲性泡沫混凝土作為輕質基礎，上面覆以礫石或人造草皮，作為運動場用。泡沫混凝土的密度為800~900kg／m3。此類運動場可進行曲  棍球、足球及網(wǎng)球活動。或者在泡沫混凝土上蓋上一層0.05m厚的多孔瀝青層及塑料層，則可作田徑跑道用。

    4.3用作夾芯構件

    在預制鋼筋混凝土構件時可采用泡沫混凝土作為內(nèi)芯，使其具有輕質高強隔熱的良好性能。通常采用密度為400～600kg／m3的泡沫混凝土。

    4.4用作復合墻板

    用泡沫混凝土制作成各種輕質板材，在框架結構中用作隔熱填充墻體或與薄鋼板制成復合墻板。泡沫混凝土的密度通常為600kg／m3左右。

    4.5管線回填

    地下廢棄的油柜、管線(內(nèi)裝粗油、化學品)、污水管及其它空穴容易導致火災或塌方，采用泡沫混凝土回填可解決這些后患，費用也少。泡沫混凝土采用的密度取決于管子的直徑及地下水位，一般為600～11OOkg／m3。

    4.6貧混凝土填層

    由于使用可彎曲的軟管，泡沫混凝土具有很大的工作度及適應性，因此它經(jīng)常用于貧混凝土填層。如對隔熱性要求不很高，采用密度為1200kg／m3左右的貧混凝土填層，平均厚度為0.05m；如對隔熱性要求很高，則采用密度為500kg／m3的貧混凝土填層，平均厚度為0.1～0.2m。

    4.7屋面邊坡

    泡沫混凝土用于屋面邊坡，具有重量輕、施工速度快、價格低廉等優(yōu)點。坡度一般為lOmm／m，厚度為0.03~0.2m，采用密度為800～1200kg／m3的泡沫混凝土。

    4.8儲罐底腳的支撐

    將泡沫混凝土澆注在鋼儲罐(內(nèi)裝粗油、化學品)底腳的底部，必要時也可形成一凸形地基，這樣可確保整個箱底的支撐在焊接時處于最佳應力狀態(tài)，這一連續(xù)的支撐可使儲罐采用薄板箱底。同時凸形地基也易于清潔。泡沫混凝土的使用密度為800～l000kg／m3。

    4.9其它

    泡沫混凝土也可用于防火墻的絕緣填充、隔聲樓面填充、隧道襯管回填；以及供電、水管線的隔離等方面。

(本文來源：陜西省土木建筑學會  文徑網(wǎng)絡：文徑 尹維維 編輯  劉真 審核)