泡沫混凝土的问题研究与探索

张彦鹏，加志勇，滕朝晖

（1. 山西大地华基建材科技有限公司，山西 临汾 041500；2. 山西省建筑材料工业设计研究院有限公司，山西 太原 030013）

泡沫混凝土是一种能满足节能设计标准的新型建筑材料，具有节能、隔热、隔声、质轻、保温、环保、利废、施工方式灵活多样、应用范围广、适应性强等优异性能；生产时大量利用工业废渣，可有效缓解经济发展与资源之间的矛盾，对我国深化供给侧改革、绿色循环经济加速发展有着重要意义。目前，泡沫混凝土得到了越来越多的关注、重视和应用，成熟应用方式有：现场浇筑和预制成各种制品。据不完全统计我国泡沫混凝土企业总数超过 1000 家，其中以现浇为主的企业约占60% 以上，浇筑产品有地暖绝热层、屋面保温隔热层、地面垫层、各类回填、特种功能产品等。

但是，在实践中泡沫混凝土的生产和施工过程中存在一些问题，比如：现浇泡沫混凝土屋面、地暖回填工程存在着空鼓、开裂、疏松、起灰、强度低、密度波动大等问题；现浇泡沫混凝土墙体出现塌模、开裂、分层离析、上部泡沫、下部水泥浆等现象。

如何把这种向水泥（砂）中掺入预制的水膜性泡沫而引入大量气泡，经混合搅拌、浇筑成型、养护硬化而得到的一种多孔轻质混凝土（干密度通常在 1100～1500kg/m3之间）暴露出的诸多问题研究清楚、有效改进，探索新的应用领域是促进泡沫混凝土应用快速发展的必由之路。

本文就泡沫混凝土的施工状态和硬化后的力学性能进行了初步试验，以常用的水泥—粉煤灰—泡沫—水为原料体系，对其相关性能进行了深入分析。以期对泡沫混凝土的应用有所启发。

1 原材料和试验方法

1.1 原材料

水泥：泡沫混凝土的性能特点需要掺入大量泡沫剂，在其降低干密度、提升隔热隔声性能的同时延缓了水泥正常的水化进程。为了调整硬化时间，可以使用凝结时间较快的硫铝酸盐水泥、高铝水泥、早强型硅酸盐水泥、石膏等材料。如果基于耐久性考虑，一般选用普通硅酸盐水泥。本试验采用中联 P·O425R 水泥，密度 3.1g/cm3，比表面积 365kg/m3，28d 抗压强度49.2MPa。

掺合料：一般生产泡沫混凝土使用的掺合料应具有如下特性：一是细度要求细，这样对泡沫的包裹性好、同时不影响表观；二是掺合料吸水性不宜过大，因为这将对泡沫的保水性是个考验，吸收泡沫中水分，造成破泡，出现塌模问题。本试验采用大唐电厂Ⅱ级粉煤灰，细度 21.2%，需水量 101%，烧失量 3.45%；S95 矿渣，比表面积 410m2/kg，流动度比 99%。

集料：一般不会使用石子粗集料，可根据实际情况加入河砂。本试验采用 Mx=2.2 的中砂，表观密度2720kg/m3，含粉量 8%。特殊用途会使用陶粒、微珠。

外加剂：是生产高性能泡沫混凝土的必要组分，需要优选外加剂品种和经过大量试验确定最佳掺量。泡沫剂决定泡沫混凝土性能的关键组分，它影响着泡沫混凝土的孔径大小、均一性、泡孔的封闭性、硬化体抗压强度等指标；减水剂降低水胶比，提高施工性，可以极大提高基材强度，本试验采用脂肪族类减水剂，固含量26%，密度 1.13g/cm3；AY02 引气剂，用来辅助细微气泡的补充，有利于干密度的控制；U4 万稳泡剂，用来支撑其泡沫不易破泡，提高浆体结构稳定性。

水：自来水。

1.2 试验方法

抗压强度试验参照 JG/T 266—2011《泡沫混凝土》，干密度试验参照 GB/T 11970—1997《加气混凝土体积密度、含水率和吸水率试验方法》及 JG/T 266—2011《泡沫混凝土》。混凝土的试验用配合比见表 1。

2 试验结果与讨论

2.1 新拌泡沫混凝土的工作性能

参考预拌砂浆的稳定性判断方法，对于预拌泡沫混凝土的稳定性通过湿容重变化来表征，如在泡沫混凝土加水拌合后随时间变化容重变化量小，可以认为体系中

气泡稳定性好，有利于材料的使用；由于泵送泡沫混凝土的流动性有要求，借用稠度经时变化率表示，用以判断在泵送过程中有无泌水情况、泵送连续性优劣等问题。混凝土的工作性能见表 2。

表 1 试验配合比 kg/m3

表 2 工作性能检测结果

从表 2 可以得出：泡沫混凝土加水拌合后湿容重在静置 1h 以后，容重有变小的趋势；在 1～2h 之间容重没有发生变化。可以认为在这段时间范围内，发泡剂所发泡沫稳定，满足了其泵送机械施工要求，稠度变化认为只有部分未浸润，经过 1～2h 得到了充分的浸润，使得对其流动性有所改善。

本文中泡沫混凝土的凝结时间在 10h 左右，与外加剂的影响相关。

2.2 硬化泡沫混凝土力学性能

泡沫混凝土硬化体是集承重和保温墙材一体化的工程材料，要求具有防热、隔音、防潮性能，同时对于抗压强度要求指标是一项关系到使用性能的重要指标。混凝土的抗压强度检测结果见表 3。

表 3 泡沫混凝土抗压强度

从表 3 可以得出：对于加入矿粉的泡沫混凝土而言，由于其水化活性使得泡沫混凝土容重、强度下降不太明显，但对于粉煤灰材料而言，由于其活性需要激发，强度和容重下降较为明显。

基于以上基础研究，对于泡沫混凝土在水化过程和使用过程中体积变形现象，就如何减少问题出现，提出可以按以下思路进行深入研究：（1）选用经济性能型快速硬化低放热水泥作为胶凝材料提高其早期强度；（2）添加适量细集料来提高抗压强度；（3）通过一定手段加强早期养护和及时散热，减少人为非正常外来机械冲击；（4）选用适宜和适量的塑性膨胀组份，以弥补体积收缩；（5）改进模具减少空间约束，增加自由变形成分，降低收缩开裂几率。

3 现阶段泡沫混凝土应用优点

针对其在层面找平应用情况，相对于传统层面保温材料（陶粒混凝土、炉渣铺垫层），具有轻质、保温、隔热、耐久等优势。同时有着与基层结合力强、整体性能好的特点；在施工方面，将保温层、找坡层、找平层分为三合为一，优化了工程做法，提升了施工效率，解决了传统找坡、找平工序无法解决的问题。

应用于保温防热时，其作为单一墙体材料就可以满足节能设计要求，具有可靠性高、综合造价低等优点。比如：硬化后的泡沫混凝土牢固镶嵌基层，由于其闭孔率达到 70%～80%，可以有效隔绝热量的出入，从而达到节能、保温、隔音、隔热的效果，使得建筑物对于人类居住的舒适度大大提高。从建筑学方面来说，在保证建筑墙体结构强度的前提下，简化了建筑工序，提高了墙体自身的保温性能和隔音性能，整体浇筑与基础结构形成一体化，避免了空鼓问题。