泡沫混凝土复合板在装配式建筑中的应用

钱 坤 许丽影

吉林建筑大学（130000）

1 泡沫混凝土

泡沫混凝土是以粉煤灰、石灰或水泥等做为主要胶结材料，掺入细沙或矿渣加水搅拌成质地均匀的料浆，同时加入发泡剂，混合浆料内部产生大量均匀、稳定的小气泡，静止或高温蒸养后成型的一种密布气孔的材料[1]。泡沫混凝土的制作方式有两种:一种是现场制备，即现浇；另一种是在工厂预制成各种建筑制品及构建，再用于建筑物的施工。

1.1 泡沫混凝土的特点分析

表1 泡沫混凝土与普通混凝土的性能比较

由于泡沫混凝土含有大量的孔泡，使其具有轻质、隔音效果好、防火、低弹抗震以及经济环保等特点。

1）轻质。泡沫混凝土的密度小，内部有众多均匀封闭式的孔隙，用泡沫混凝土作为填充墙时，由于泡沫混凝土自身密度小、荷载低，对于梁和柱承担的压力小。除此之外，对于建筑物整体重量也会减轻，从而减少对地基的压力。因此可用泡沫混凝土搭建楼层较高的建筑物。

2）保温隔热。由于泡沫混凝土内部含有众多均匀封闭式的孔隙，孔隙之间互不相通，使其具有良好的热工性能，即良好的保温隔热性能，这是普通混凝土所不具备的。实践证明，我国北方地区20 cm厚的泡沫混凝土外墙与49 cm厚的黏土砖墙的保温效果相当。在炎热的地区可降低夏季空调的启动频率，减少电量的消耗，能有效降低居住成本。

3）隔音效果好。由于泡沫混凝土材料中的封闭孔隙，使得孔隙结构对空气中的声波形成阻隔，保证了室内安静的环境。再者，泡沫混凝土吸水率较强，室内的湿气也可由此自发调节，使家居环境得到良好改善。

4）防火、低弹抗震。泡沫混凝土的主要构成材料为无机不燃材料，物质性能稳定，材料的安全指数高，耐高温，绝热，隔热。同时，通过材料自身质量轻这一优势，使其有效减少地震带来的冲击波，且地基由于承受的单位面积负荷得到减小，抗震能力明显得到提升。

5）经济环保。泡沫混凝土的经济性体现在它的原材料基本都为经过整合的废弃物，实现了资源的可持续利用，生产时不会产生有害物质。除此之外，由于泡沫混凝土具有良好的保温调湿功能，从而降低了供暖设备的使用，同时也不会出现能量消耗，具有保护环境的效果。

1.2 泡沫混凝土的应用

1）建筑节能方面。泡沫混凝土具有保温隔热、轻质抗震、抗冲击、防火等优异的性能，生产中还可利用工业废渣，因此造价较低，且具有较好的施工性，其是工业与民用建筑中大力推广的一种新型的“绿色建材”[2]。可做屋面保温隔热、墙体的保温隔热、地面的保温。

2）工程应用方面。现浇泡沫混凝土墙体是混凝土剪力墙结构通过龙骨、钢绗架、卡条制成的骨架，模板是以钢板网制成，此类模板具有的优势是永久免拆模板[3]。具有自重轻、隔音、防火、抗震、抗冲击、劳动强度低、施工效率高、管线可预留预埋、节约资源等特点。

3）公路拓宽方面。在人流量众多的大城市中，公路工程改造的工程量很大，而用泡沫混凝土在对路基、路堤以及挡土进行施工时，泡沫混凝土在固化结束后，随即可以进行现场浇筑。因此能有效提高施工速度，缩短工期，降低施工成本，从而有效提高整个施工的效果。

2 泡沫混凝土复合板

泡沫混凝土复合墙板是以机械的方法将泡沫剂水溶液制备成泡沫,加入石灰、砂等硅质、钙质材料，并加入水以及各种外加剂组成混合浆料，经过混合、搅拌、浇筑、成形、养护而成的一种新型的多孔建筑材料[4]。泡沫混凝土复合墙板具有密度小，导热性能差，保温性能强，声音传导率低，减轻结构的整体质量，节约材料降低成本等优异性能。

2.1 泡沫混凝土复合板的分类及特点

2.1.1 泡沫混凝土节能复合外墙板

泡沫混凝土节能外墙板是由泡沫混凝土浇筑成型的复合保温板并辅以钢丝网和网格布的墙板，主要用于非承重外墙板[5-6]。具有抗冲击性、保温隔热隔音、防火、耐久性、防水、降低施工成本等优势性能。复合节能外墙板的构造示意图如图1所示。

图1 复合节能外墙板的构造示意图

2.1.2 框架—泡沫混凝土复合墙板

框架—泡沫混凝土复合墙板主要由外框架、复合板边框、钢筋、泡沫混凝土构成[7]。斜向钢筋笼可以承担大部分的水平荷载，复合边框通过对钢筋笼的约束能力，承担部分荷载，由此可得钢筋笼和复合边框对荷载的承担起到了协同的作用。复合板的构造示意图如图2所示。

图2 复合板的构造示意图

2.1.3 人字撑泡沫混凝土复合墙板

人字撑复合板是以配筋混凝土结构作为外框架,内置钢筋混凝土人字撑,与二次浇筑的泡沫混凝土复合而成的预制装配式墙板体系[8]。因其具有自重轻、保温、隔热隔音，并且中间的人字撑能够提高墙板的受剪力及其延性，因此，该墙板可用作框架结构的填充墙如图3所示。

图3 人字撑复合墙板示意图

2.2 泡沫混凝土墙板比普通砌体墙的优势

1）减轻墙板的自重。泡沫混凝土比普通砖砌体质量轻（泡沫混凝土的容重为（650±150）kg/m3，普通砖的容重为1 800 kg/m3，泡沫混凝土的导热系数为0.27 W/（m·K），普通砖的导热系数为1.74 W/（m·K），导热系数越低，保温效果越好，因此泡沫混凝土比普通砖砌体的保温隔热性能强。

2）泡沫混凝土墙板的抗震隔声效果明显。根据国内诸多学者对框架结构在汶川等大地震中破坏的研究得知，与框架结构的主体结构相比，框架结构的填充墙破坏更为严重，这也从侧面证明了在地震过程中填充墙与主体结构一样共同参与了地震能量的消耗。因此，泡沫混凝土作为抗震隔声性能优异的抗震无机材料，逐渐成为了装配式墙体的首选材料。

3）由于建筑物的自重不同，导致地基土的压缩性不均匀，为了使地基沉降均匀，在建筑物施工过程中，要求在建筑物自重较小的部分填充一些软材料来提高其压缩性。由于泡沫混凝土具有良好的压缩性能，因而用泡沫混凝土作为补偿地基使用。

4）用普通砖砌块作为隔墙处理时，需要人工一块一块垒砌作业，施工速度慢。而泡沫混凝土墙板作为一个整体，减少了人工作业量，无需进行人工抹灰处理，可有效减少施工作业时间，大幅提高施工效率。

5）根据国家规范标准对隔音的要求，以45 dB作为隔音层的标准时，家庭墙体需要垒砌的砖墙厚度应大于200 mm，而泡沫混凝土现浇墙体仅需达到150 mm即可满足隔音标准，因此用泡沫混凝土墙板有效减小了墙体的厚度，扩大了室内的有效面积[9]。

3 泡沫混凝土材料在装配式建筑中的应用

在我国，装配式建筑作为新兴的建筑产业，而泡沫混凝土作为新型的建筑材料，在保温等方面与传统的建筑材料形成了强大的替代。在我国南方地区，由于泡沫混凝土砌块具有轻质高强隔热的优势性能，被用作框架结构的填充墙。在我国北方地区，泡沫混凝土砌块主要用于屋面、地面的保温隔热。哈尔滨建筑大学研究出聚苯乙烯泡沫混凝土砌块，其优势有质量轻、导热系数小、抗冻性能高、防火性能好、生产简单、造价较低、施工方便等，可在内、外非承重墙体材料使用,也可做屋面的保温材料。此外，泡沫混凝土轻质墙板降低了生产成本，成型更便捷，在建筑施工中也被推广开来。

4 装配式建筑在我国的未来发展趋势分析

近年来，我国建筑行业实现了由“建筑工业化”到“住宅产业化”再到“建筑产业现代化”的发展转变。因装配式建筑具有集生产装配系统化，设计个性化和成本效率优化于一体的良好特性，使得装配式建筑成为建筑产业的重大变革，同时也是我国推进新型城镇化发展的重要举措，有利于节约资源，减少施工环境的污染，提高质量安全水平。随着装配式建筑探索历程的不断深入，劳动力成本的增加，环境保护要求的提高以及作业环境的改善，使得建筑业向建筑工业化方向发展成为必然趋势，装配式建筑的建造方式成为建筑业发展的主流。

5 结语

综上所述，随着我国对建筑节能工作的重视，作为新型的建筑节能材料，泡沫混凝土兼具轻质高强、保温隔热、隔音抗震、经济环保等特点，随着其他各个领域对泡沫混凝土材料认知度的提升，新型泡沫混凝土墙板会逐渐取代普通的砌体填充墙，而新型泡沫混凝土复合墙板装配式的施工方式也会取代传统的墙体砌筑施工方式，减少施工所需要的劳动力并使施工更加规范。