泡沫混凝土的特性及应用概况

张环宇

【摘要】泡沫混凝土因其轻质、不燃、保温隔热等良好的性能越来越受到人们的广泛关注。文章对泡沫混凝土的特点进行总结并对其应用状况进行叙述，展示了泡沫混凝土的应用前景。

【关键词】泡沫混凝土；性能；应用

泡沫混凝土是一种多孔材料，通常它的制备工艺是采用物理方法将泡沫剂水溶液制备成泡沫，然后将泡沫加入到含硅质材料、钙质材料、水及各种外加剂等组成的料浆中，而后经混合搅拌、浇注成型、养护而成。泡沫混凝土具有轻质耐久、保温隔热、减震防火等特性，是一种环保节能的新型建筑材料。近年来，国内学者愈来愈重视泡沫混凝土的研究与应用，在建筑节能应用领域方面的推广使用尤为突出。文章主要总结了泡沫混凝土的各种特性，并对它的应用现状进行了阐述，展示了泡沫混凝土的应用前景。

1 泡沫混凝土的特点

1.1轻质耐久

泡沫混凝土中气孔的存在减小了混凝土的自重，这种特殊孔结构使其具有较小的干表观密度。泡沫混凝土的干表观密度多为（300～1600）kg/m?，约为普通混凝土的十分之一至五分之一。因此在建筑物的内外墙体、屋面、楼面等结构中使用此种材料，一般可降低建筑物自重约25%，有时可高达30%～40%，从而明显提高建筑物构件的承载能力，这对应用于超高层建筑具有重要的现实意义。

1.2保温隔热

保温隔热是泡沫混凝土最突出的优点。泡沫混凝土中的气孔一方面增加了热量的传递线路；另一方面气孔中气体的导热系数远小于基体的导热系数，两方面大大减缓传热速率，从而产生保温隔热的作用。标准JC/T266中查得泡沫混凝土导热系数为（0.08～0.27）W/（m·K），热阻约为普通混凝土10～20倍，因此采用泡沫混凝土具有良好的节能效果。

1.3减震防火

泡沫混凝土内部特殊的孔隙结构，使其具有密度较小、质量较轻、弹性模量较低的特点。这些特点使泡沫混凝土结构在承受地震荷载时所承受的地震力小，震动波的传递速度比普通混凝土结构慢。根据数据【1】显示，泡沫混凝土弹性模量为（0.30～1.20）Gpa，约为普通混凝土的十分之一，这使泡沫混凝土具备了良好减震效果。西北核技术研究所的陈庆等人【2】应用有限差分软件分析泡沫混凝土减震层对花岗岩隧道地震响应的影响，得出增设泡沫混凝土减震层有利于围岩的稳定。这为泡沫混凝土作为吸能材料使用提供了试验支持。因此在工程的特定部位适当应用泡沫混凝土可以有效增加建筑物的抗震性能，加强建筑物在地震中的安全性与牢固性。

泡沫混凝土为无机材料，主要晶相为氢氧化钙、碳酸钙、钙矾石等，及少量未水化的硅酸二钙【3】，这些物质均为不燃物，因此泡沫混凝土具有良好的防火性能。泡沫混凝土在高温下不燃烧，也不产生有害气体，耐火极限超过 200min，防火性能达到 A级标准，是理想的建筑防火材料【4】。在建筑物中使用，可显著提高建筑物的防火性能。

1.4其他性能

泡沫混凝土的材料来源广泛，价格低廉，一般可用于普通混凝土的固体废弃物材料均可用于泡沫混凝土。大量废弃物如煤矸石、各类废弃石膏、建筑垃圾等的使用，具有良好的经济与生态效益。另外，泡沫混凝土中微孔结构的存在使其含水率可根据室内环境的变化而变化，对室内外环境具有一定的调节作用。通过定量控制孔的形态、分布、大小等可实现室内相对湿度的平衡，从而实现有效降低能耗，泡沫混凝土这种智能化调节作用凸显了它环保节能的另一特点。泡沫混凝土中孔结构的存在使其具备了众多优点，通过调控孔的性能将获得泡沫混凝土不同的使用性能，由此围绕孔结构的控制方法研究将成为未来的发展趋势。

2 泡沫混凝土的应用

2.1泡沫混凝土保温材料

泡沫混凝土制品是指在工厂预制的泡沫混凝土砌块或建筑构件。目前在制品方面的应用多集中于砌块与泡沫混凝土复合板。泡沫混凝土具有密度小、轻质、保温隔热、防火的特点，可成型各种规格的泡沫混凝土保温隔热砌块或防火板。文献【4】对建筑用保温砌块与墙面板的现况进行了总结，指出在南方地区一般使用密度等级为900～1200 kg/m?的泡沫混凝土砌块作为框架结构的填充墙，主要利用砌块隔热性能好和轻质高强的特点；而北方地区主要用作墙体保温层。防火泡沫混凝土保温板可节能65%以上，是A级不燃保温板材中最为经济实用的一种。

泡沫混凝土作为屋面保温材料，已成功应用于天津市汉沽区朝阳花园二标段6栋住宅的节能屋面保温工程【5】。与挤塑聚苯板保温材料的对比，显现了泡沫混凝土的优越性能。

2.2泡沫混凝土回填材料

泡沫混凝土具有料浆流动性好、质量轻、强度大于常规的回填土、便于施工等优点，这些特点使泡沫混凝土成功应用于回填。河南华泰建材开发有限公司【6】将泡沫混凝土应用于南水北调中线一期工程总干渠焦作段—焦东路跨渠桥项目的桥主、引桥间软连接填筑，并指出泡沫混凝土具有施工简便、填筑速度快、节约工期、密度低、强度高、填筑密实、工后沉降极小、有效治理桥头跳车病害、减少工后维修等特征。泡沫混凝土在山西引黄工程【7】连结段穿管回填灌浆、北京市成府路地下连续通道减荷回填中的实际工程应用，说明泡沫混凝土作为一种新型的回填材料具有良好的发展前景。

2.3其它应用

泡沫混凝土自身众多的良好性能，使其在不同领域进行应用。如使用排水能力强的可渗性泡沫混凝土作为轻质基础，上面覆盖砾石或人造草皮，作为运动场用；或利用其轻质的特点用作挡土墙；或用作园林景观的基本材料等。利用泡沫混凝土内部多孔而形成无数的衰减能量自由面【3】，将泡沫混凝土用作吸能材料，并显示泡沫混凝土具有良好的抗震作用，且沒有橡胶容易老化且需反复施工的问题。利用泡沫混凝土吸声作用【8】，采用复合泡沫混凝土结构抗击地下防护工程及民防隐蔽工程的爆炸冲击波。这些应用的实现源于泡沫混凝土特殊的孔结构，通过控制泡沫混凝土孔结构的形态，达到预期的性能要求，从而实现泡沫混凝土更广泛的应用。

3 结语

近年来，泡沫混凝土因其良好的性能得到蓬勃发展，在工程建设中发挥了重要作用。但是泡沫混凝土的研究与应用还存在一些不足。首先理论研究方面，目前的研究多局限于宏观力学性能，对于泡沫混凝土微观性能研究很少有文献报道，尤其是泡沫混凝土孔结构微观机理的研究。其次应用方面，没有全面、统一的应用技术规范指导、规范泡沫混凝土的生产，尤其是泡沫剂质量良莠不齐、施工技术不稳定等从而导致泡沫混凝土质量不稳定等。为了进一步推广泡沫混凝土在我国的应用，应建立完善的标准规范体系，优化原材料、工艺流程及设备等，在理论基础研究与实际生产应用互相研究探索中实现泡沫混凝土的更好发展。

参考文献

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