浅谈泡沫混凝土的应用.docx

1、浅谈泡沫混凝土的应用浅谈泡沫混凝土的应用李栋 陈俊杰 陈界羽中建八局西南公司摘 要 近年来，国内对节约能源与保护环境的要求不断提高，住宅建设的节能工作不断深入，节能标准不断提高，引进开发了许多新型的节能技术和材料，在住宅建筑中大力推广使用。泡沫混凝土作为一种利废、环保、节能、防火、低廉的新型节能材料，其拥有特殊的多孔结构，优良的保温性能。该材料的生产可大量利用粉煤灰、矿渣、石粉等工业废料，减少了废品排放，可有效改善生态条件，保护生态环境，其经济效益和社会效益都十分显著，有着广泛的应用前景，值得在行业内大力推广。关键词泡沫混凝土 新型节能材料 应用建筑节能是执行国家环境保护和节约能源政策的主要内

2、容，也是贯彻国民经济可持续发展的重要组成部分。近年来，国内对节约能源与保护环境的要求不断提高，住宅建设的节能工作不断深入，节能标准不断提高，引进开发了许多新型的节能技术和材料，在住宅建筑中大力推广使用。而泡沫混凝土便是其中的佼佼者，可作为轻质结构材料或保温、隔音材料在建筑工程中应用。 泡沫混凝土属于新型无机轻质保温隔热材料，是一种内部含有大量细小、封闭、均匀气孔的泡沫状混凝土材料，又称为发泡水泥、发泡混凝土等。泡沫混凝土内部球形气孔呈封闭状态，互不连通，气孔内虽然有大量的空气存在，但不能形成空气的对流循环；同时混凝土内部被气孔所隔离，各气孔被固化的水泥浆膜包围，空气又与其它材料相比热惰性能最佳

3、，从而使得气孔对热能穿透形成了巨大阻力。由此可见，泡沫混凝土具有极强的隔热隔音性能。泡沫混凝土的开发和应用始于上世纪30年代，由瑞典人开发研制，并在欧美地区迅速取得了广泛应用。该技术从建国初期由前苏联传入国内，但在当时的国内历史背景下并未大范围使用。随着改革开放后，国内建筑业迅速发展，建筑能耗也日渐增加。进入21世纪后，国家对建筑节能更加重视，泡沫混凝土技术在新的机遇下开始了迅速发展。泡沫混凝土以水泥、水、发泡剂为主要材料，并选用粉煤灰、矿渣粉、石粉、陶粒等集料，经混合、稀释、发泡后浇筑形成。其生产及施工工艺可见图1。泡沫混凝土具有以下性能和优点： 1）质量轻。泡沫混凝土的密度在2001200

4、kg/m3之间，是混凝土的1/21/15，能有效减少建筑物的负重。目前市场多数采用密度在300700kg/m3之间的泡沫混凝土。 2）隔音性能好。泡沫混凝土的隔音性能是普通水泥的58倍，充分解决了居住空间的隔音问题。 3）耐高温性能及防潮性能好。泡沫混凝土应用于地面辐射供暖绝热层时，受热温度400以上仍不变形，且无热分解；供暖时温水管周围不会出现结露现象，各层之间不会出现分裂。 4）具有较好的抗压强度和抗老化性。传统有机隔热材料的耐压强度和抗老化性能较差，泡沫混凝土试块的抗压强度最高可达到7.5MPa以上，可提高保温层的稳固性能和寿命。 5）环保性能好。泡沫混凝土主要原材料为普通硅酸盐水泥与发

5、泡剂。目前国内广泛采用的第三代发泡剂成份主要为植物性蛋白纤维和动物性蛋白质，对人体安全无毒；泡沫混凝土可使用粉煤灰、矿渣粉等工业废弃物做为添加料，环保利废。 6）保温、隔热性好。泡沫混凝土的导热系数为0.0450.20w/m.k，是普通水泥的2030倍。 7）防火性能高。泡沫混凝土是无机材料(水泥)，耐火度高，燃烧性能为A1级，相对目前传统保温材料，具有更好的耐火性。 8）整体性好。泡沫混凝土可一次性浇筑，无施工缝隙，和现浇楼板及砂浆保护层能够完全结合形成一个整体。 9）施工便捷，速度快。泡沫混凝土是由机械高压输送的流动性液体，施工节约人力物力，凝固后表面光洁平整；每台班可施工10003000

6、m2，节约施工工期。我们将泡沫混凝土与其他几种传统的外墙保温材料按表1进行了对比，其优越性显而易见：表1 保温材料及系统性能对比序号对比项珍珠岩保温系统挤塑板保温系统喷涂聚氨酯发泡保温系统泡沫混凝土保温系统1能否代替找坡不能不能不能能1吸水性吸水率大，水分积累在珍珠岩内施工保护层时，水分会渗入防水层并保留在其内施工保护层时，水分会渗入防水层并保留在其内通过水泥水化可消耗自身水分2直接投入增加保护层、找坡层增加保护层、找坡层增加保护层、找坡层一次浇筑成型3荷载150-160kg/m2144-156kg/m2146-158kg/m230-72kg/m24工期工序多，施工慢工序多，施工慢工序多，施工

7、慢工序少，施工快5隔热效果内外温差7-8内外温差7-8内外温差7-8内外温差7-86防火性能耐高温性差B级阻燃材料B级阻燃材料A1级不燃材料7环保性能有机材料有一定毒性有机材料有一定毒性有机材料有一定毒性无机材料安全无毒8后续费用保护层表面易产生裂缝抹面层表面易产生裂缝返修极不方便表面基本无裂缝，费用少9总结保温性能不太可靠，成本高，自重大，利用率低保温性能可靠但成本高保温性能可靠但成本高，施工对四周造成污染，成品保护困难保温性能可靠，成本低，工期短，重量轻，屋面及空间利用率高 泡沫混凝土凭借其良好的特性，目前已经被广泛地应用于建筑领域。我国的泡沫混凝土技术相对于发达国家虽然仍处于初始阶段，但

8、随着节能材料的普及和国家政策的跟进，该技术开始以惊人的速度发展起来，并应用于以下专业领域内：1）泡沫混凝土屋面保温泡沫混凝土屋面保温是泡沫混凝土材料在建筑领域应用较早的一种使用方法。使用泡沫混凝土作为屋面保温材料，主要有轻质高强、保温隔热、隔音耐火、物美价廉、施工速度快等特点，近年来在国内迅速得到推广应用。（见图1、图2）2）泡沫混凝土地暖、隔音垫层泡沫混凝土隔音垫层可直接设置在楼层间基层之上，密度小，具有良好的隔音、保温和耐火性能，垫层上可直接铺设地砖或木地板。地暖是我国近年来在黄河以北地区开始兴起的一种新型采暖方式，我国已将其列为重点推广应用的建筑节能技术。泡沫混凝土主要应用于地暖系统的绝

9、热垫层。（见图4）3）泡沫混凝土填充泡沫混凝土填充在基础建设工程中应用广泛，特别是公路、桥梁建筑过程中,可应用于立式路基、路提、减荷换填、软土层换填、桥台填充、桥背填充、桥面减荷填充等领域，可有效降低高填方段、隧道、地下连续通道等的回填荷载，降低地基应力，减小地基差异沉降，吸收路面冲击能量，有效解决软基路堤的桥头跳车、道路拓宽以及高寒地区路堤隔热保温等问题，增大道路工程的稳定与安全系数。同时还可以降低工程造价，减少维修费用。泡沫混凝土填充还用于矿井的防瓦斯、防地面沉降回填。国内的大量矿井目前已进入老化期和报废期，防止地面沉降及防瓦斯已成重大问题，用土回填难度很大。用泡沫混凝土填充，省力省工省材

10、料，国内已有成功经验，将是采矿工程未来环保和安全的重点发展项目。4）泡沫混凝土外墙保温板目前国内市场的外墙保温材料燃烧性能多为B1、B2级，能达到A级的保温材料较少。部分保温材料虽防火性能高，但保温隔热效果又达不到要求。泡沫混凝土外墙防火保温板密度150300kg/m3，导热率0.0400.070w/mk，强度0.5MPa，属于A1级不燃材料，其适应了行业市场的需求，迅速在国内市场得到推广。（见图5）5）泡沫混凝土砌块泡沫混凝土砌块行业标准JC/T 1062-2007泡沫混凝土砌块于2008年4月已正式开始实行，是国内泡沫混凝土类第一个发布实施的行业标准。泡沫混凝土砌块属于加气混凝土砌块的一种

11、，其外观质量、内部气孔结构、使用性能等均与蒸压加气混凝土砌块基本相同。泡沫混凝土砌块内部气孔不相通，而蒸压加气块内部气孔连通，因此泡沫混凝土砌块保温性能更好，渗水率更低，隔音效果更好。6）泡沫混凝土轻质墙板目前用于建筑物分户和分室隔墙的主要材料是GRC轻质墙板，由于其原料价格较高。而泡沫混凝土轻质墙主要使用水泥纤维板与泡沫混凝土结合，与传统的GRC轻质墙板相比，不但能明显降低产品的成本，而且大大改善了浆体的流动性，使成型更为方便。（见图6）7）现浇泡沫混凝土墙体、空心楼盖填充体泡沫混凝土现浇墙体是采用模板支护、泡沫混凝土现场浇注，拆模后直接形成的内、外墙体。是重大的技术突破，在根本上解决了建筑

12、保温，隔音，轻质，环保，安全以及工业化生产的问题，是建筑节能的重要方向。2009年6月，河南省率先颁布了现浇泡沫混凝土墙体技术规程。目前该产品处于市场导入期，在河南、内蒙、山东、湖北等地已有部分工程使用。（见图7）现浇混凝土空心楼盖凭借综合造价低，设计施工简便，使用功能优良，隔间效果优良，抗震性能好等特点，近年来被广泛应用于建筑领域。泡沫混凝土可用于空心楼盖的填充块体和内模，同样起到楼屋面保温的作用。由于它代替了部分混凝土，减轻了楼板的自重，节省了房屋的用钢量；由于泡沫混凝土内模块体的存在，楼盖混凝土的收缩大大减少，可减少30%50%的混凝土收缩，减少了裂缝的出现，为大开间楼盖的实现提供了可能

13、。8）园林及工业制品泡沫混凝土还广泛应用于园林和工业建筑领域。如制成轻质假山、盆景、发泡彩色装饰园艺、仿木材料等，也可用于管道保温、化工、陶瓷工业。此外，泡沫混凝土由于轻质、高强的特点，可制成一种水漂浮物，覆盖在水库、河流等大面积水域，防止水分蒸发。（见图8、图9）近年来，国外泡沫混凝土的发展相对国内更加迅速。美国、英国等欧美国家以及日韩等亚洲国家，充分利用泡沫混凝土的良好特性，将它在建筑工程中的应用领域不断扩大，加快了工程进度，提高了工程质量。1）应用于单一墙体的预构件应用于单一墙体的建筑结构，这在德国、日本等国家是一个逐渐流行的趋势。泡沫混凝土或作为框架填充墙体材料，适合于高层建筑，或作为

14、主墙体砌筑材料，适合于厂房和民居等矮层建筑。通过工厂化操作，预制施工图纸要求的单面墙体，然后再将这些墙体运到施工现场进行房屋的拼装建造与内外装饰施工。（见图10）2）城市道路及地下施工回填由于城市道路需铺设较多管线，用砂石填充往往会产生沉陷等问题。国外目前广泛的采用泡沫混凝土来填充，这主要是利用了泡沫混凝土的低成本和可以具有很高的流动度的特点。地下废弃的矿井、坑、油柜、管线（内装粗油、 化学品）、污水管及其它空穴容易导致火灾或塌方，采用泡沫混凝土回填可解决这些后患，费用也少。泡沫混凝土采用的密度取决于管子的直径及地下水位，一般为5001100kg/m3。3）房建工程由于泡沫混凝具有保温隔热的性

15、能，既可以预制也可以现场浇筑，因此相关领域的技术人员均对泡沫混凝土在房建方面的应用进行了广泛的研究。目前泡沫混凝土在房建领域应用方式主要有墙体现浇、预制制品安装砌筑，屋面现浇等。在中、远东地区，超过3000栋房子是在19481958年用11001500kg/m3的泡沫混凝土建造的，其使用超过25年后仍然表现良好。在南非，人们用泡沫混凝土来屋面找坡和屋面隔热。在俄罗斯，由于其严寒的气候，泡沫混凝土凭借优异的保温性能，也得到了广泛的应用。（见图11）4）挡土墙泡沫混凝土可用作港口的岸墙回填。泡沫混凝土是一种粘结性能良好的刚性体，它并不沿周边对岸墙施加侧向压力。其作为轻质回填材料用于岸墙后侧的回填，

16、可有效降低垂直载荷，也减少了对岸墙的侧向载荷，降低岸墙的沉降，同时维修费用也随之减少，从而节省开支。泡沫混凝土也可用来增强路堤边坡的稳定性。用它取代边坡的部分土壤，由于减轻了质量，从而就降低了影响边坡稳定性的作用力。（见图12）5）运动场地国外发达国家将排水能力强的可渗性泡沫混凝土用于轻质基础，上覆以砾石或人造草皮，作为运动场使用。此类场地可进行曲棍球、足球及网球等运动。又如在泡沫混凝土上盖上一层0.05m厚的多孔沥青层及塑料层，则可作田径跑道用。6）轻质混凝土填层 由于使用可弯曲的软管，泡沫混凝土具有很大的工作度及适应性，因此它经常用于轻质混凝土填层。如对隔热性要求不很高，采用密度为1200

17、kg/m3左右的轻质混凝土填层，平均厚度为0.05m；如对隔热性要求很高，则采用密度为500kg/m3的轻质混凝土填层，平均厚度为0.10.2m。7）储罐底脚的支撑将泡沫混凝土浇阶在钢储罐（内装粗油、化学品）底脚的底部，必要时也可形成一凸形地基，这样可确保整个箱底的支撑在焊接时年处于最佳应力状态，这一连续的支撑可使储罐采用薄板箱底。同时凸形地基也易于清洁。泡沫混凝土的使用密度为8001000 kg/m3。（见图13）8）声屏障对一些处于道路旁边的居民来说，交通噪音是一个备受困扰的问题。因此离居民楼较近的道路两旁需要配套建有隔音墙，即声屏障。泡沫混凝土具有很好的吸音功能，国外一些声屏障工程就采用

18、了现浇泡沫混凝土墙来作为隔音设施。（见图14）9）罐性墩柱名为Can的泡沫混凝土支架在美国、澳大利亚等国家的应用已经有10余年的历史，近年来，该墩柱在国内已经开始使用。随着国内煤矿巷道跨度的增加，以及采掘系统的优化，罐型墩柱会在动压巷道、大跨度切巷、停采维护、瓦排巷道、窄煤柱巷道、沿空巷道等软岩和动压巷道的支护中得到进一步的应用。10）海上钻井平台国外某些海上钻井平台结构部分使用了泡沫混凝土材料来浇筑，一是由于其轻质，另一个重要原因则是由于泡沫混凝土中含有的大量泡沫使其具有吸能减震的作用。在海上钻井作业时经常会产生高频的震动，而且需要一个抗冲击层防止钻管、钻头、泥浆泵掉落到平台上对平台结构的破

19、坏。泡沫混凝土便是一种较为合适的材料。（见图15）11）人防及军事应用由于泡沫混凝土具有耗能消震性能，可起到防电磁辐射、抗爆吸能的作用，目前已应用于一些地下管道、地下军事工程的抗爆耗能层浇筑。在地下抗爆坑道结构中，爆炸应力波通过泡沫混凝土层时，其可以产生大变形、调节结构的变形，减缓对下面结构的冲击。此外，在射击靶场方面，一般的靶场子弹进入靶墙后,被土壤中的酸性物质所腐蚀,日久天长就会造成铅对地下水的污染。泡沫混凝土能卡住子弹,且其碱性环境不会腐蚀弹头,而且不会像普通混凝土那样，子弹撞击后造成火花、噪音、甚至飞出弹片等问题。美国军事工程研究与发展中心土工技术与结构实验室目前开发了一种纤维增强泡沫

20、混凝土，专门用于实弹训练。（见图16)在未来，它在军事方面的应用将会日益扩大。如军事工程吸能防护层、战时机场跑道的现浇抢修、军用及民用机场的安全防护、机场跑道的基础回填等，均会有大量涉足。12）其他泡沫混凝土还可用于地面排水过滤。开口率达80%以上的泡沫混凝土具有优异的透水及过滤功能，可作为透水地砖、透气植草地面等。泡沫混凝土也可用于防火墙的绝缘填充，隔声楼面填充、隧道衬管回填，以及供电、水管线的隔离等方面。（见图17）总之，泡沫混凝土是一种利废、环保、节能、低廉的新型节能材料，其拥有特殊的多孔结构，优良的保温性能。（见图18）该材料的生产可大量利用粉煤灰、矿渣、石粉等工业废料，减少了废品排放，可有效改善生态条件，保护生态环境，其经济效益和社会效益都十分显著，有着广泛的应用前景，值得在行业内大力推广。参考文献（1） 泡沫混凝土应用技术规程.江苏.江苏省建工集团有限公司（2） 认识泡沫混凝土.河南. 华泰建材开发有限公司（3） 泡沫混凝土JG/T 2662011