漫談泡沫混凝土

程飛 程飛 倪曉旭 周龍

摘 要：隨著“輕質高強”作為評價材料的主要指標，建筑行業領域在滿足強度的前提下盡可能地減輕材料質量，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、輕質性能和力學性能受到社會的關注，文章從分類、性能、組成等方面對其相關的知識做了若干綜述，并就目前的研究進展進行簡要說明。在建筑節能的大環境下，泡沫混凝土發展前景廣闊。

關鍵詞：泡沫混凝土；輕質；性能；組成；建筑節能

前言

作為建筑結構材料的混凝土歷經一個多世紀的發展，從普通混凝土到高強混凝土再至高性能混凝土，已經發生了顯著的改變。隨著社會的需求不斷提高，如今評價材料性能的一個重要指標是“輕質高強”，而所要論述的泡沫混凝土這一材料便是在提供一定的強度前提下，滿足輕質要求的一大選擇。同時，我國正在貫徹執行建筑節能政策，發展綠色建筑和循環經濟，建筑材料綠色化將是今后一段時期內的重要發展方向。泡沫混凝土以其獨特的結構性能，賦予其優異的物理、力學性能和功能實用，廣泛應用于保溫隔熱工程、大體積回填工程和輕質制品制造等。

1 泡沫混凝土的分類

泡沫混凝土是利用機械泡沫劑溶液進入泡沫，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、保溫、隔熱、隔音、防火、防燃、阻燃等優點，是一種新型環保節能建筑材料。

事實上，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等級，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械性能。

2.1 密度小質量輕

泡沫混凝土的密度小，由于泡沫混凝土材料的密度優勢，應用在建筑物的內墻外墻體、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，有些情況下可達結構物總重的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濟效益。

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達數億個，正是這些密閉的微小氣孔使得熱源受到阻擋，故產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材料，它不會燃燒，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用于施工中，特別適合于現場和地下采空區的大量充填和澆注。此外，泡沫混凝土具有優良的防水性能，良好的沖擊能量吸收性能，可以大量的有效利用工業廢渣，價格低廉等優勢。

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，各組分均對性能的表現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、木質素磺酸鹽、蛋白質水解物以及高分子表面活性劑等。通常，以泡沫劑的發泡倍數、沉陷距及泌水量作為判定的三大指標，一般來講，發泡倍數需不小于20，1小時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，泡沫劑需要摻和穩泡劑來提高其穩定性。當泡沫劑加入穩泡劑后，其發泡倍數明顯降低，但穩定性卻顯著提高。

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骨料，如工業廢渣（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定性和抗碳化能力。而適當限制砂粒的顆粒尺寸可以調節泡沫混凝土的密度，改善其流動性，有效提高材料的強度。

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產生的過多水化反應熱將導致明顯的內部溫度升高，容易引起泡沫的熱破裂。因普通水泥凝結較慢，就在普通水泥中摻入一定量的高鋁水泥和碳酸鋰，以調整水泥漿的凝結時間。

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、強度和保溫隔熱要求的混凝土。再加以石膏制品具有十分獨特的“呼吸功能”——調溫調濕性，可調節建筑物室內舒適程度。

3.4 外加劑

因泡沫混凝土干縮大、吸濕性強等缺點突出，為彌補其不足可以采取添加外加劑的方式，所選用的外加劑應與膠凝材料相匹配，且具有早強、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度，防止因硬化時間偏長而產生沉降和泌水。

3.5 石灰、石膏

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

4 有關泡沫混凝土的研究進展

4.1 國外的研究狀況

在國外發達國家泡沫混凝土的研究起步較早，給建筑行業帶來一場規模較大的變革。

4.2 國內的研究狀況

泡沫混凝土的優異物理力學性能使得對其的研究與應用在國內受到越來越多的重視，近年來，泡沫混凝土被廣泛用。但在應用過程中存在易于開裂、吸水等缺陷，其性能有待進一步改進與提高。再者，我國對于泡沫混凝土的研究尚處于初步階段，制備材料的技術沒有達到應有的高度，使用的設備較為落后。

5 結束語

當今世界強調人類生存和發展的協調一致，“低碳環保”成為平穩發展必須考慮的關鍵名詞。隨著我國建筑行業墻體材料的改革和建筑節能政策的推行，那么應以節約能源、綠色環保作為出發點，而泡沫混凝土這一材料，不僅具有較低的熱膨脹系數、較好的隔熱、隔音以及耐火性能，而且能夠充分利用工業廢棄物，并賦予其更好的性能。這些對于改善人類的居住環境、減少工業污染、節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代建筑特點和要求的環境友善型材料，泡沫混凝土前景十分廣闊，應大力推廣，對其相關領域的進一步開發與探究勢必會給建筑行業的發展帶來深遠影響。

參考文獻

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