程飛 程飛 倪曉旭 周龍

摘 要：隨著“輕質(zhì)高強(qiáng)”作為評(píng)價(jià)材料的主要指標(biāo)，建筑行業(yè)領(lǐng)域在滿足強(qiáng)度的前提下盡可能地減輕材料質(zhì)量，而泡沫混凝土即是符合這一條件的極佳選擇，以其良好的保溫隔熱、隔音、防火、輕質(zhì)性能和力學(xué)性能受到社會(huì)的關(guān)注，文章從分類、性能、組成等方面對(duì)其相關(guān)的知識(shí)做了若干綜述，并就目前的研究進(jìn)展進(jìn)行簡要說明。在建筑節(jié)能的大環(huán)境下，泡沫混凝土發(fā)展前景廣闊。

關(guān)鍵詞：泡沫混凝土；輕質(zhì)；性能；組成；建筑節(jié)能

前言

作為建筑結(jié)構(gòu)材料的混凝土歷經(jīng)一個(gè)多世紀(jì)的發(fā)展，從普通混凝土到高強(qiáng)混凝土再至高性能混凝土，已經(jīng)發(fā)生了顯著的改變。隨著社會(huì)的需求不斷提高，如今評(píng)價(jià)材料性能的一個(gè)重要指標(biāo)是“輕質(zhì)高強(qiáng)”，而所要論述的泡沫混凝土這一材料便是在提供一定的強(qiáng)度前提下，滿足輕質(zhì)要求的一大選擇。同時(shí)，我國正在貫徹執(zhí)行建筑節(jié)能政策，發(fā)展綠色建筑和循環(huán)經(jīng)濟(jì)，建筑材料綠色化將是今后一段時(shí)期內(nèi)的重要發(fā)展方向。泡沫混凝土以其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)性能，賦予其優(yōu)異的物理、力學(xué)性能和功能實(shí)用，廣泛應(yīng)用于保溫隔熱工程、大體積回填工程和輕質(zhì)制品制造等。

1 泡沫混凝土的分類

泡沫混凝土是利用機(jī)械泡沫劑溶液進(jìn)入泡沫，然后混合成硅材料（砂，粉煤灰），鈣材料（水泥，石灰）等各種混合材料和水混合，混合攪拌均勻成各種規(guī)格的要求，輕混凝土在固化后含有大量的封閉孔隙。泡沫混凝土與普通混凝土相比，具有輕質(zhì)、保溫、隔熱、隔音、防火、防燃、阻燃等優(yōu)點(diǎn)，是一種新型環(huán)保節(jié)能建筑材料。

事實(shí)上，泡沫混凝土的種類繁多。膠凝材料的組成可分為水泥泡沫混凝土，泡沫混凝土發(fā)泡菱鎂混凝土、石膏、火山灰水泥泡沫混凝土；如果主要充填材料類型可分為粉煤灰泡沫混凝土，泡沫混凝土，秸稈泡沫混凝土；如果按塊表密度一般可分為八個(gè)等級(jí)，即B03、B04、B05、B07、B08、B09、B10。

2 泡沫混凝土的特性

無論是新的泡沫混凝土漿，或硬化的泡沫混凝土，都顯示了一些特殊的物理和機(jī)械性能。

2.1 密度小質(zhì)量輕

泡沫混凝土的密度小，由于泡沫混凝土材料的密度優(yōu)勢，應(yīng)用在建筑物的內(nèi)墻外墻體、屋里墻面、樓層墻面、立柱等一些普通混凝土不能勝任的或者具有特殊性能要求的場合使用這種材料，正常可使建筑物的自重降低20%～25%左右，有些情況下可達(dá)結(jié)構(gòu)物總重的30%～40%。此外，它可以提高承載能力的組成部分，如使用泡沫混凝土代替普通混凝土。固此，在建筑工程中使用泡沫混凝土具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益。

2.2 保溫隔熱性能好

泡沫混凝土含有大量封閉的孔隙，每立方米微小氣孔數(shù)達(dá)數(shù)億個(gè)，正是這些密閉的微小氣孔使得熱源受到阻擋，故產(chǎn)生良好的保溫隔熱性能，這是一般混凝土所不具備的。

2.3 隔音耐火性能好

泡沫混凝土是一種多孔材料，因此它也是一種很好的隔音材料，如建筑地板和公路隔音板，地下建筑的頂層，電影和電視制作廠可以用作隔音材料層。泡沫混凝土是一種無機(jī)材料，它不會(huì)燃燒，因此它具有良好的耐火性能，可以在建筑中使用，提高建筑物的耐火性能。

2.4 其他

在建筑工程中，泡沫混凝土可以很好地運(yùn)用于施工中，特別適合于現(xiàn)場和地下采空區(qū)的大量充填和澆注。此外，泡沫混凝土具有優(yōu)良的防水性能，良好的沖擊能量吸收性能，可以大量的有效利用工業(yè)廢渣，價(jià)格低廉等優(yōu)勢。

3 泡沫混凝土的組成

泡沫混凝土的良好性能是由其特定的原材料組成所決定的，其中，各組分均對(duì)性能的表現(xiàn)起到不可或缺的作用。

3.1 泡沫劑

常用的泡沫劑有鋁粉、松香樹脂、烷基磺酸鹽、飽和或不飽和脂肪酸鈉、木質(zhì)素磺酸鹽、蛋白質(zhì)水解物以及高分子表面活性劑等。通常，以泡沫劑的發(fā)泡倍數(shù)、沉陷距及泌水量作為判定的三大指標(biāo)，一般來講，發(fā)泡倍數(shù)需不小于20，1小時(shí)后泡沫的沉陷距不大于10mm，泌水量不大于80ml，以使得泡沫劑在工藝上穩(wěn)定料漿的均勻性，減少泌水保證容重的可控性。

而起泡好的泡沫劑穩(wěn)定性能不能確定，故不一定適合做泡沫劑。在使用過程中，泡沫劑需要摻和穩(wěn)泡劑來提高其穩(wěn)定性。當(dāng)泡沫劑加入穩(wěn)泡劑后，其發(fā)泡倍數(shù)明顯降低，但穩(wěn)定性卻顯著提高。

3.2 集料

在泡沫混凝土中，沒有普通水泥混凝土中使用的粗集料，除了用砂粒作為填充料之外，還多使用固體廢棄物和一些輕質(zhì)骨料，如工業(yè)廢渣（粉煤灰、礦渣粉、廢石粉）、秸稈粉、鋸末等，另外陶粒、膨脹EPS顆粒、膨脹珍珠巖等也有應(yīng)用。

砂粒在泡沫混凝土中主要起填充作用，有利于提高硬化后泡沫混凝土的體積穩(wěn)定性和抗碳化能力。而適當(dāng)限制砂粒的顆粒尺寸可以調(diào)節(jié)泡沫混凝土的密度，改善其流動(dòng)性，有效提高材料的強(qiáng)度。

3.3 膠凝材料

水泥在泡沫混凝土中起主要膠凝作用，但采用高水泥含量時(shí)產(chǎn)生的過多水化反應(yīng)熱將導(dǎo)致明顯的內(nèi)部溫度升高，容易引起泡沫的熱破裂。因普通水泥凝結(jié)較慢，就在普通水泥中摻入一定量的高鋁水泥和碳酸鋰，以調(diào)整水泥漿的凝結(jié)時(shí)間。

與水泥類的膠凝材料相比而言，石膏作為膠凝材料可制造出符合表觀密度、強(qiáng)度和保溫隔熱要求的混凝土。再加以石膏制品具有十分獨(dú)特的“呼吸功能”——調(diào)溫調(diào)濕性，可調(diào)節(jié)建筑物室內(nèi)舒適程度。

3.4 外加劑

因泡沫混凝土干縮大、吸濕性強(qiáng)等缺點(diǎn)突出，為彌補(bǔ)其不足可以采取添加外加劑的方式，所選用的外加劑應(yīng)與膠凝材料相匹配，且具有早強(qiáng)、減水和促凝的功能，提高耐水性等。其目的在于提高泡沫混凝土早期強(qiáng)度，防止因硬化時(shí)間偏長而產(chǎn)生沉降和泌水。

3.5 石灰、石膏

石灰宜采用生石灰，其消化時(shí)產(chǎn)生的熱量促進(jìn)泡沫混凝土的快速硬化，同時(shí)向泡沫混凝土提供SiO2，使之在水熱條件下與硅質(zhì)材料中的SiO2、A12O3作用生成水化硅酸鈣與氫氧化鈣，有利于其早期強(qiáng)度及質(zhì)量的提高。隨著石灰摻量提高，材料強(qiáng)度增加。

4 有關(guān)泡沫混凝土的研究進(jìn)展

4.1 國外的研究狀況

在國外發(fā)達(dá)國家泡沫混凝土的研究起步較早，給建筑行業(yè)帶來一場規(guī)模較大的變革。

4.2 國內(nèi)的研究狀況

泡沫混凝土的優(yōu)異物理力學(xué)性能使得對(duì)其的研究與應(yīng)用在國內(nèi)受到越來越多的重視，近年來，泡沫混凝土被廣泛用。但在應(yīng)用過程中存在易于開裂、吸水等缺陷，其性能有待進(jìn)一步改進(jìn)與提高。再者，我國對(duì)于泡沫混凝土的研究尚處于初步階段，制備材料的技術(shù)沒有達(dá)到應(yīng)有的高度，使用的設(shè)備較為落后。

5 結(jié)束語

當(dāng)今世界強(qiáng)調(diào)人類生存和發(fā)展的協(xié)調(diào)一致，“低碳環(huán)?！背蔀槠椒€(wěn)發(fā)展必須考慮的關(guān)鍵名詞。隨著我國建筑行業(yè)墻體材料的改革和建筑節(jié)能政策的推行，那么應(yīng)以節(jié)約能源、綠色環(huán)保作為出發(fā)點(diǎn)，而泡沫混凝土這一材料，不僅具有較低的熱膨脹系數(shù)、較好的隔熱、隔音以及耐火性能，而且能夠充分利用工業(yè)廢棄物，并賦予其更好的性能。這些對(duì)于改善人類的居住環(huán)境、減少工業(yè)污染、節(jié)約資源以及降低成本等方面均起著重要作用。因此，作為一種多功能多用途的符合現(xiàn)代建筑特點(diǎn)和要求的環(huán)境友善型材料，泡沫混凝土前景十分廣闊，應(yīng)大力推廣，對(duì)其相關(guān)領(lǐng)域的進(jìn)一步開發(fā)與探究勢必會(huì)給建筑行業(yè)的發(fā)展帶來深遠(yuǎn)影響。

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