泡沫混凝土在现代建筑中的应用研究

泡沫混凝土在现代建筑中的应用研究

庄波,杨国梁,雷汪黎

中建八局第一建设有限公司 山东济南 250014

【摘要】泡沫混凝土是新型墙体材料，具有多种优点，同时存在干湿循环引起开裂等问题。随着建筑节能政策的实施，新型建材应具有节能利废，防火等性能，泡沫混凝土在生产中可利用工业废渣为原料。泡沫混凝土是无机保温材料，低密度泡沫砼产品研发是行业未来发展方向。研究介绍泡沫混凝土材料特性，概述泡沫砼在现代建筑中的应用，分析建筑泡沫砼应用中的问题，探讨泡沫混凝土的发展方向。

【关键词】泡沫混凝土；现代建筑；工程应用

  混凝土是胶凝材料加水搅拌后经硬化成的人造石材，通常需要掺加外加剂或其他掺合料。需要复杂的施工使混凝土成型，混凝土材料抗拉强度低需要依靠钢筋承受拉应力，混凝土材料可以根据需要成型为工程结构形状，生产生活中对新型建筑材料要求广泛，先进的材料应用于现代混凝土衍生出新型混凝土材料，国内外对泡沫砼进行深入研发，泡沫混凝土发展中要规范建设行为，优化企业资源配置提高市场竞争力，促进管理创新提高质量效益。

1. 现代建筑中泡沫混凝土分析

    近几年，我国房地产行业迅速升温，建筑能耗中应用于采暖比例不断增多，墙体是建筑能耗的最大部位，外墙内外保温是建筑业广泛应用的保温体系，外保温体系容易引起材料老化降低性能【1】。研制出高强度保温抗冻自保温材料符合建材环境的需要，泡沫混凝土材料是集料等拌和浇筑硬化成轻质多孔材料，在建筑行业得到广泛应用。

1.1建筑泡沫混凝土特性

   泡沫混凝土是气泡机发泡与水泥浆混合现浇施工成型的新型轻质保温材料，是隔热、耐火、隔音、抗冻材料，施工和易性好便于泵送。气泡混凝土是加气混凝土的特殊品种，通常采用机械方法将发泡剂水溶液制备成泡沫，与石膏材料等制成料浆搅拌浇筑成型。气泡砼对产品集料要求较宽松，通过体积比例混合泡沫便于性能参数控制。建筑泡沫砼结构特性使其在建筑交通工程领域得到广泛应用。表1为泡沫砼与普通砼性能比较。

                           表1 泡沫砼与普通砼性能比较

   泡沫砼结构存在泡沫气孔与构造孔隙结构，气孔结构影响气泡砼强度等力学性能【2】。构造孔隙分为水花产物内胶凝孔与过渡孔，毛细孔是原料水系中未被填充的充水空间，构造孔隙比气孔结构小，对气泡砼吸水性能影响较小。气泡砼由具有轻质多孔保温隔热等材料特性，混合浆成型时可自流平密实，同其他建材有良好的相容性，泡沫砼结构性能体现在热工性能好等。我国北方广大地区外墙厚度采用200-250mm泡沫砼砌块保温性能好【3】。泡沫砼为多孔轻质材料，气泡砼混合轻质土多孔性使其具弹性模量低；抗压强度为0.6-25MPa，干体积密度为300-1600kg/m³，可减轻建筑荷载有利于抗震。

1.2泡沫砼的生产应用

泡沫砼基本原料包括水泥石灰泡沫及外加剂填料，常用外加剂为减水剂与缓凝剂等，常用填料骨料有粉煤灰等。泡沫砼生产方法分为干湿砂浆法，搅拌机将泡沫砂浆拌匀注入泵车输送到施工现场。干砂浆法是通过散装运输至施工现场。日本采用蛋白质物添加阳离子表面活性剂配成混合发泡剂，研制成现浇泡沫砼新工艺，掺入阳离子表面活性剂配成发泡沫，制备方法包括蛋白质物混合经搅拌机发泡注入水泥浆料制备水泥浆【4】。制备生产现浇砼轻质高强，现浇成型节能效果好。

目前国内发泡砼产品分为现浇与预制，现浇生产工艺设备存在很大问题，目前，国内市场现浇泡沫砼主要应用于地暖保温层，投料搅拌浇筑等环节同时进行，抽走浆体无法保证为混合均匀部分，搅拌不均水泥浆堵塞搅拌设备加大水量稀释。高效减水剂掺入需要搅拌均匀发挥作用，投料搅拌同时进行局部干硬无法达到预设配合比。我国泡沫砼标准制定处于起步阶段，缺乏工程技术类国家行业标准，应尽快出台相关技术规程。泡沫砼制备施工中要注意控制水量防止表面输送，选择相应的添加剂可为发泡水泥质量提供保证。泡沫砼施工质量控制要求工序交接检查，对主要材料设备进场验收，相关专业工序进行中间交接检验。

2. 泡沫混凝土在现代建筑中的应用发展

混凝土技术发展经历干硬性与高性能等阶段，随着高效减水剂等使用使得混凝土拥有良好工作力学性能，泡沫砼是通过水泥浆掺入预制水膜性泡沫引入大量气孔得到多孔轻质砼，目前，国内泡沫砼生产产品性能差，严重影响泡沫砼的推广，应将高性能砼制备技术引入泡沫砼生产中，促进泡沫砼材料在现代建筑中的广泛应用【5】。

2.1现代建筑中泡沫砼的应用

近年来，我国日益重视建筑节能工作，泡沫砼广泛用于墙体材料中。现代建筑中应用泡沫砼包括轻质墙板，补偿地基与修建运动场跑道等。泡沫砼砌块是在墙体材料中应用最多的材料，目前泡沫砼砌块年用量达200万m³。哈尔滨建筑大学研发聚苯乙烯泡沫砼砌块，是聚苯乙烯泡沫塑料为骨料加入外加剂搅拌成型，可用于内外非承重墙体材料，具有轻质、防火、便宜等优点。

目前，建筑部物分户墙主要材料为GRC轻质墙板，中国建材科研院采用GRC隔墙板生产工艺结合泡沫水泥开发生产技术得到应用，可降低产品成本成型方便。现代建筑设计施工重视建筑物自由沉降，挡土墙主要用作港口岸墙，泡沫砼刚性体不对岸墙施加侧向压力降低沉降节省开支。泡沫砼取代边坡部分土壤增进路堤稳定性，泡沫砼制作轻质板材用作隔热填充墙体，通常采用密度为400-600gk/m³泡沫砼。泡沫砼可用于防火墙绝缘填充，供电水管线隔离等方面。屋面坡顶应用泡沫砼具有施工速度快等优点，通常采用密度为800-1200kg/m³的泡沫砼。

2.2泡沫砼建筑应用问题分析

泡沫砼独特材料赋予其优异力学性能，泡沫砼在工程建设领域发挥重要作用。交通工程领域在管线回填，补偿地基与边坡道路工程中广泛应用，建筑工程领域在保温材料等工程应用广泛。目前泡沫砼建筑工程应用仍存在发泡技术指标容重，孔结构与吸水率等方面问题。泡沫砼技术发展方向是高性能化，在制备技术材料配方等方面进行大量研究，现浇泡沫砼急需升级现有生产设备保证材料质量。

  泡沫砼强度随着引入泡沫产生孔隙率增降，泡沫砼中引入泡沫多硬化后容重小，要使其强度与特殊性能平衡降低泡沫砼强度。采用优质高效发泡剂，防止开裂等技术措施提高泡沫砼强度。目前泡沫砼容重为300-1200kg/m³，一些生产中容重低于500kg/m³泡沫砼难搅拌成型，浆体中分散性较差。研制低容重泡沫砼需要对水泥浆体和易性研究。泡沫砼应用机理研究缺乏，制约泡沫砼的大力推广。可通过分析手段观察亚微观结构研究分布状况。泡沫砼生产引进大量气泡，饱和吸水率增大易引起冻融现象，降低泡沫砼吸水率措施包括表面涂覆防水材料等。现有发泡技术制成泡沫稳定性差，应研究发泡技术促进发泡剂大范围应用。

结语

泡沫砼具有保温隔热轻质高强等性能，是工业民用建筑中大力推广的“绿色建材”。当前我国大力推进符合生态节能建材的研发，经济高性能发泡剂研发对泡沫砼应用具有关键作用。泡沫砼具有造价低等诸多优势，多功能泡沫砼成为绿色高效节能建材的主流，目前我国泡沫砼理论研究处于初级阶段，国内泡沫砼制备技术不够成熟，研制高效发泡剂，利用工业废料是急需解决的问题，泡沫砼标准化工作开展对提高应用水平起到重要作用。今后研究方向是研究简单材料生产工艺，解决气泡均匀问题，研究原料选用配比的影响。

参考文献

[1]高巧玲,范功端. 固体废弃物在轻质泡沫混凝土中应用研究进展[J]. 武汉工程大学学报,2021,43(05):539-545.

[2]路畅,陈洪运,傅梁杰,田光燕,张红,梁金生,杨华明. 铁尾矿制备新型建筑材料的国内外进展[J]. 材料导报,2021,35(05):5011-5026.

[3]高青海. 泡沫混凝土钢丝网架组合墙板力学性能研究[D].吉林建筑大学,2019.

[4]刘超,罗健林,李秋义,李贺,王赛显. 泡沫混凝土的生产现状及未来发展趋势[J]. 现代化工,2018,38(09):10-14+16.

[5]高青海. 浅谈我国复合墙板的研究现状[J]. 四川建材,2018,44(08):18-19.