聚苯乙烯混凝土的现状与展望

■宋 宽，袁大伟 ■新乡学院土木工程与建筑学院，河南 新乡 453000

近几年来，随着我国经济水平以及人民精神物质水平的不断提高，对生活中的方方面面都提出了更高的要求。就建筑而言，建筑的耗能也越来越严重，特别是空调的采暖耗能更为严重，成直线上涨趋势。我国的《民用建筑节能设计标准》中规定:要求建筑的节能率达到50%。但是目前为止我国的建筑中能达到这种标准的还不足10%，我国的全国每年的能耗中建筑能耗所占的比例更是达到了30%。更有逐年增加的趋势。因此我国政府大力推行墙体材料改革与建筑节能。所谓聚苯乙烯混凝土，就是由轻质颗粒聚苯乙烯、工业废渣、水泥、激发剂以及外加剂等原材料组成，经过实验室研究确定原材料和外加剂的配合比，最后按照普通混凝土生产工艺生产。聚苯乙烯混凝土因其具有轻质节能，热工性能和力学性能良好的特性而成为一种节能利废的新型墙体材料。

1 聚苯乙烯混凝土的应用现状

鉴于聚苯乙烯诸多的优良性能，许多国家都广泛应用聚苯乙烯混凝土。外国的聚苯乙烯混凝土的生产和应用尤为广泛。特别是发达国家的环保意识强烈加强了聚苯乙烯废料的回收利用。其中大部分应用到了建筑材料中。例如:聚苯乙烯保温涂层、聚苯乙烯砂浆、聚苯乙烯密封腻子、聚苯乙烯轻质灰浆、聚苯乙烯混凝土墙板、同时聚苯乙烯混凝土的应用领域还涉及到路面的回填与找平、路基的防冻保护、屋面的保温隔热层、楼面隔音等。

长久以来，由于我们国家的整体环保意识以及废物利用意识的缺乏，我国对聚苯乙烯废料的回收和再生利用重视不够，对绿色环保建筑的关注更是不够，以至于聚苯乙烯混凝土的应用和发展不够。但是近年来随着全民环保节能意识的增强，政府对绿色建筑的重视，聚苯乙烯材料在建筑领域的应用研究才稍有起色，主要用于轻骨料混凝土、聚苯乙烯混凝土砌块、聚苯乙烯混凝土轻质墙板、聚苯乙烯混凝土补偿地基等。与此同时由于聚苯乙烯混凝土具有良好的特性，其应用领域正在被不断地扩大，具体如下。

1.1 聚苯乙烯混凝土轻质墙体

聚苯乙烯混凝土在建筑墙体中的应用多在制成砌块，又根据其使用方式不同分为保温砌块和维护砌块。保温砌块在不同的地方其使用功能也不相同，例如在我国北方，聚苯乙烯混凝土砌块主要用于墙体保温，而在我国南方夏季较为炎热则主要用其隔热功能。目前我国的聚苯乙烯混凝土砌块主要用于隔墙、填充墙、保温外墙等非承重结构。现阶段研究方向是在保证其物理，热工等其他优点的情况下使其具有更高的强度。

1.2 聚苯乙烯混凝土轻质墙板

聚苯乙烯混凝土轻质隔墙板是由硅钙板面板、聚苯乙烯轻集料混凝土为复合式夹心结构的新型环保绿色墙体材料，其中硅钙板是由特种胶凝材料成产而成。其具有许多优良特性，例如:轻质高强、实心薄体、防水火、防潮冻、隔声隔热、抗老化、抗冲击能力强、并且其吊挂能力优良。鉴于其优良的性能，在国内同类产品中居于先进水平，在国内的有许多的应用，例如:江西省的移动公司大厦、井冈山博物馆等。

1.3 聚苯乙烯混凝土补偿地基

随着我国建筑设计水平与施工技术的不断进步，对建筑物的沉降提出了更高的要求，由于建筑物各部分的重度不均匀，易于产生不均匀沉降，产生沉降差，因此为了减小沉降差对建筑结构的这一不利影响，我国设计要求在建筑物自重较低的部分其基础须填铺软材料，作为补偿地基。聚苯乙烯混凝土因其抗压强度和压缩率符合要求而常被用做补偿地基。

1.4 用作挡土墙

主要是用于港口的岩墙，聚苯乙烯混凝土是一种刚性体，并且粘结性良好。它并不沿周边对岸墙施加侧向压力，同时在岸墙后用作轻质回填材料可以降低垂直荷载。沉降降低了，之后的维修费用也相应减少。所以聚苯乙烯混凝土常被用作挡土墙。

1.5 聚苯乙烯混凝土屋面保温隔热层

聚苯乙烯混凝土屋面保温隔热层是保温隔热屋面必不可少的一部分，其工艺流程大致为:将聚苯乙烯混凝土经过屋面施工，必要的养护硬化后，得到一种与屋面成为一体的保温隔热层。

1.6 修建运动场和田径跑道

鉴于可渗性聚苯乙烯混凝土的强排水能力，聚苯乙烯混凝土可作为轻质基础使用，可作为运动场的轻质基础;若是想将其作为田径跑道使用的话，则可经过简单的施工完成。例如可在聚苯乙烯混凝土上盖上一层多孔沥青层和塑料层等。

2 聚苯乙烯混凝土的特点

2.1 与普通混凝土相比

轻质、保温隔热性能好、隔音耐火性能好、抗震效果好、可泵性好，价格低。在同样的养护条件下，聚苯乙烯混凝土与普通混凝土具体的力学性能比较见图表1。

表1 聚苯乙烯混凝土与普通混凝土的性能比较

2.2 与加气混凝土相比

低密度、低吸水率、可现浇施工、成本低、工艺灵活、品种多。

3 聚苯乙烯混凝土存在的问题和解决途径

3.1 强度偏低问题

由于聚苯乙烯混凝土中加入了聚苯乙烯颗粒而增加了孔隙率，强度随之降低。一般的聚苯乙烯混凝土密度为800kg/m3-850kg/m3，强度一般小于2.0MPa。并且随着聚苯乙烯颗粒掺入量的增加，孔隙率越大，聚苯乙烯混凝土强度随之降低，但是轻质、保温隔热性能随之提高，解决其强度偏低问题就是在聚苯乙烯混凝土强度和其轻质保温隔热性能之间寻找平衡的问题。

提高聚苯乙烯混凝土强度可以从以下几个方面入手:选择合适的配合比、降低水灰比、加强早期养护、加强早期保水、掺入适量的膨胀水泥、憎水剂，防止其开裂和吸水等。

3.2 容重问题

目前在实验室中聚苯乙烯混凝土的容重可以达到300kg/m3-1200kg/m3，相比普通混凝土有很大的优势，但是在实际施工中很难搅拌500kg/m3以下的聚苯乙烯混凝土，因为低容重聚苯乙烯在浆体中的分散性较差，同时强度也低。因此为了解决这一问题，需要解决水泥浆体和聚苯乙烯颗粒的和易性问题。

3.3 聚苯乙烯混凝土孔结构问题

虽然目前聚苯乙烯混凝土的应用广泛，但是对于其成孔物质、气孔结构与宏观力学性能之间的关系研究的很少，给聚苯乙烯混凝土的性能进一步改善造成了限制，因此可通过现代分析手段对聚苯乙烯混凝土的亚微观结构进行观察尤其要对孔结构及其分布状况进行研究。

3.4 吸水率问题

聚苯乙烯混凝土在其生产时进入了大量气泡，使其吸水率和收缩率提高，同时也易于引起冻融现象，严重影响了其使用空间，为了解决这一难题，可以在聚苯乙烯混凝土表面涂抹防水材料等。

4 发展前景与研究方向

随着我国大力发展绿色节能建筑，提倡资源综合利用率高的建筑材料的研究和发展，聚苯乙烯混凝土因其轻质高强、保温隔热隔声等优点而具有广阔的应用前景，成为备受青睐的建筑保温隔热材料。

今后的研究方向:研究切实可行的方法进一步提高聚苯乙烯混凝土的强度;通过优化生产加工过程降低其价格;进一步研究聚苯乙烯混凝土各种性能和影响其性能的因素等。