錢雯艷，杜林 (宿遷學院建筑工程學院,江蘇 宿遷 223800)

1 引言

隨著現(xiàn)代化發(fā)展，環(huán)境污染日益加劇，綠色環(huán)保已然成為全人類的共同話題。

在建筑行業(yè)中，建筑材料是建筑的物質(zhì)基礎，而墻體材料在建筑總體材料中占比較大。國家不斷發(fā)展,各地區(qū)的可用地面積逐漸減少，房屋高度不斷增加，因此，墻體材料在綠色、節(jié)能、輕質(zhì)上的要求隨之提高。2018年全國建筑全過程能耗總量在全國能耗總量中占比46.5%，建材生產(chǎn)階段占比46.8%。

泡沫混凝土作為一種輕質(zhì)混凝土材料，其保溫、隔熱，對廢料重復利用等優(yōu)點尤為突出，在建筑、道路、橋梁等多個領域，墻體填充、回填、補償?shù)鼗榷鄠€方面皆有廣泛應用。

2 泡沫混凝土

2.1 泡沫混凝土的制備

泡沫混凝土是利用化學或物理原理，在水泥中通過起泡劑水溶液制成泡沫，使混凝土內(nèi)部呈現(xiàn)大量封閉孔隙的綠色輕質(zhì)混凝土。

泡沫混凝土的組成主要包括水、水泥、氣泡等，通過各種摻合料原料加工而成。砂、粉煤灰、陶粒等為常用骨料，減水劑、促凝劑、緩凝劑為常用外加劑，與普通混凝土一致。生產(chǎn)泡沫混凝土首先將水泥、骨料、外加劑等按適當比例均勻攪拌，然后加入氣泡繼續(xù)攪拌，再密實養(yǎng)護，得到成品。

2.2 泡沫混凝土的優(yōu)勢

泡沫混凝土的質(zhì)量輕、密度低，同時又具有較好的防水和耐火性能。與普通混凝土相比，泡沫混凝土的保溫性能及隔音能力良好，并且易于加工，能適應各領域的使用要求。

此外，泡沫混凝土可以將大量的工業(yè)廢渣作為原材料，對建筑垃圾進行重復利用，既可以減少工程造價成本，又符合國家的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略和綠色發(fā)展要求。

3 發(fā)泡劑的品種及發(fā)泡機理

3.1 發(fā)泡劑的品種

泡沫混凝土的發(fā)泡劑種類繁多，最主要的是物理和化學兩種。

物理發(fā)泡劑是指在混凝土攪拌過程中加入預制的泡沫，這樣會在混凝土中形成大量均勻、穩(wěn)定、封閉的微小氣泡，從而制備成泡沫混凝土。物理發(fā)泡劑主要有松香類、蛋白類、合成表面活性劑和復合類這四種類別。蛋白類發(fā)泡劑有動物蛋白和植物蛋白兩種，目前國內(nèi)外應用較多的是動物蛋白類發(fā)泡劑。

化學發(fā)泡劑是通過化學反應導致的氣體膨脹產(chǎn)生氣孔，形成泡沫混凝土?；瘜W發(fā)泡劑僅通過自身性能與材料產(chǎn)生化學反應進行發(fā)泡，不再利用外部機器作用。目前常用的化學發(fā)泡劑有鋁粉發(fā)泡、雙氧水發(fā)泡和引氣劑發(fā)泡。

3.2 發(fā)泡劑的發(fā)泡方式及發(fā)泡機理

不同的發(fā)泡材料使用的發(fā)泡方式與機理各不相同，也有各自的優(yōu)缺點，表2列舉了常見的四種發(fā)泡材料。

泡沫混凝土與普通混凝土部分特性對比 表1

不同發(fā)泡劑材料對比 表2

4 發(fā)泡劑及泡沫混凝土的應用現(xiàn)狀和進展

4.1 發(fā)泡劑

經(jīng)過多年的研究改良，物理發(fā)泡劑已從第一代（松香類發(fā)泡劑）發(fā)展至第四代（復合型發(fā)泡劑）。目前，我國不少企業(yè)生產(chǎn)的發(fā)泡劑已向第四代高性能發(fā)泡劑邁進，開始研究生產(chǎn)多元復合型發(fā)泡劑。專家學者對高性能發(fā)泡劑的不斷改良研究也從未停止。

王翠花等對合成蛋白類發(fā)泡劑提出研究，在適量Ca(OH)和少量NaHSO中以牛蹄角為原料合成發(fā)泡劑。馬志珺等對表面活性物質(zhì)對發(fā)泡劑性能的影響進行了復配研究，尤其在穩(wěn)泡中，發(fā)現(xiàn)復配后的性能提升顯著。白應華等對加入兩種表面活性劑粉末的雙摻改性動物蛋白發(fā)泡劑展開研究，發(fā)現(xiàn)在摻入濃度都為1.0g/L時導熱及保溫性能最好，在雙摻α烯基磺酸鈉和十二烷基苯磺酸濃度0.8g/L的情況下，抗壓強度達到最大接近3.5MPa。

國際上對發(fā)泡劑的研究發(fā)展時間遠超于國內(nèi)，在發(fā)泡劑的性能上也超出國內(nèi)的產(chǎn)品較大距離。國外研制以蛋白類發(fā)泡劑為主，產(chǎn)品質(zhì)量好，發(fā)泡穩(wěn)定。例如美國研制的由烷基磺酸堿金屬鹽和水解蛋白質(zhì)復合組成的液體發(fā)泡劑和日本采用蛋白質(zhì)物添加適量的陽離子表面活性劑配成的混合發(fā)泡劑等。

物理發(fā)泡劑已廣泛應用于發(fā)泡菱鎂制品并在其中起關鍵性作用，例如防火板、輕質(zhì)隔墻板等。陰離子型表面活性劑在表面活性部分帶負電，工藝成熟，在紙面石膏板、泡沫混凝土等領域大量應用。除此之外，發(fā)泡劑常用于地面輻射采暖的絕熱層和屋頂?shù)母魺岜貙?，植物溫室和輸油管道的保溫、防潮，填充建筑物縫隙。

4.2 泡沫混凝土

新中國成立之初，蘇聯(lián)專家將泡沫混凝土的先進技術推廣到了中國，泡沫混凝土開始在國內(nèi)發(fā)展。目前，我國新時代、新階段的發(fā)展以“創(chuàng)新、協(xié)調(diào)、綠色、開放、共享”為理念。泡沫混凝土作為綠色建筑材料，其特性與理念高度吻合。

4.2.1 泡沫混凝土砌塊

泡沫混凝土砌塊的保溫功能優(yōu)于普通混凝土砌塊。與常見的磚砌塊材料作比較，泡沫混凝土的工藝綠色簡單，污染非常小，在原材料上的選用上大多為“廢物利用”，來源不受限且成本低廉。在內(nèi)外墻中都可以使用，由于本身含有的封閉氣孔，材料透氣但防水防潮，使用壽命也長，十分適合在住宅中使用。

4.2.2 泡沫混凝土回填

泡沫混凝土用作軟土路基的主要回填材料。其自身重量很輕，在軟土路基中附加應力和沉降系數(shù)都相對較小，抗變能力又相對較強，因此不僅能有效地改善工后沉降，還大大地減少了維護的費用。與一般的混凝土相比，泡沫混凝土的回填技術更加的方便簡潔，而且充實度高，回填的速度快，不用擔心管道上浮力過大等一些問題。

相較于其他材料，泡沫混凝土回填不僅能縮短工期，降低勞動率，同時還大幅減少了施工預算，綜合效益極佳。

4.2.3 補償?shù)鼗?/p>

在現(xiàn)代建筑工程設計與施工中，建筑物在施工過程中因墻體不同的自重導致自由沉降差。根據(jù)建筑施工要求，建筑物自重較低的地方需要在基礎部位填充軟材料來補償?shù)鼗褂?。泡沫混凝土密度小，能夠有效降低建筑物自重，滿足補償?shù)鼗牧系囊蟆?/p>

5 存在的問題及展望

泡沫混凝土作為目前火熱的環(huán)保建筑材料，優(yōu)點顯著，在國內(nèi)外都有著非常好的發(fā)展前景。但該種材料也仍然存在一系列的問題和很大的優(yōu)化空間。

目前泡沫混凝土尚存在以下一些問題：①抗壓強度低；②澆筑后由于結(jié)構(gòu)多孔疏松導致表面開裂滲水，抗凍性能差，在抗凍要求高的地區(qū)無法使用；③較好的流動性導致澆筑時漏漿；④國家對泡沫混凝土的工程和實驗規(guī)范標準缺失；⑤生產(chǎn)企業(yè)和設備沒有統(tǒng)一標準和自動化流程；⑥當前泡沫混凝土的表觀密度一般為 300kg/m～1200kg/m，對于更高性能的表觀密度低于300kg/m的泡沫混凝土研究較少。

泡沫混凝土的環(huán)保性和經(jīng)濟性以及國家在綠色節(jié)能上的大力支持是泡沫混凝土快速向前發(fā)展的動力。該如何在保持保溫、輕質(zhì)、隔音等優(yōu)良性能的同時不斷改進，讓發(fā)泡劑價格低廉、性能穩(wěn)定、生產(chǎn)簡便，進而使泡沫混凝土的技術創(chuàng)新，性能優(yōu)化。

在未來建筑節(jié)能行業(yè)中，泡沫混凝土一定會發(fā)光發(fā)熱。