新型建筑材料泡沫混凝土的性能及應(yīng)用

陽春雄

（深圳市龍崗大工業(yè)區(qū)混凝土有限公司， 廣東 深圳 518000）

0 引言

泡沫混凝土使用起泡劑起泡系統(tǒng)，以使起泡劑完全機(jī)械起泡，使得水泥砂漿與泡沫完全混合均勻。隨后，用具有泵送系統(tǒng)的吹塑機(jī)使混凝土形成完整的結(jié)構(gòu)或自然固化的新型輕質(zhì)隔熱材料，該材料具有大量封閉的孔。泡沫混凝土，又稱泡沫混凝土，輕質(zhì)混凝土等，是一種經(jīng)濟(jì)，環(huán)保，節(jié)能，便宜，一種新型的不燃節(jié)能建筑材料。由于我國陸續(xù)出臺了許多關(guān)于墻壁材料改革和建筑節(jié)能的相關(guān)政策和法規(guī)，因此人們對于節(jié)能建筑材料的開發(fā)和應(yīng)用越發(fā)重視以及關(guān)注，我國正在積極致力于節(jié)能和環(huán)保等新材料的開發(fā)。泡沫混凝土具有出色的隔熱性，并且重量輕。泡沫混凝土以及其他新型建筑環(huán)保保溫材料的研究開發(fā)和運(yùn)用充分滿足了社會發(fā)展中人們的住房要求。時(shí)至今日，泡沫混凝土已經(jīng)是非承重墻建筑材料中擁有重要地位的一份子。

1 保溫隔熱應(yīng)用

泡沫混凝土包含大量封閉的孔，并且孔中停滯的空氣是一種良好的隔熱介質(zhì)，可以阻止熱傳遞。密度越低，孔越多，絕緣性越好。尤其是有的泡沫混凝土密度能夠小于500kg/m3的，那么這種情況下能夠使其導(dǎo)熱系數(shù)小于0.09W/m·k。通常，將導(dǎo)熱率小于0.23的材料稱為隔熱材料。將導(dǎo)熱率小于0.14的材料稱為絕緣材料。泡沫混凝土是一種很好的絕緣材料，因?yàn)樵诖蠖鄶?shù)情況下，它小于0.14，在大多數(shù)情況下，小于0.09。

1.1 建筑保溫隔熱應(yīng)用

泡沫混凝土的主要應(yīng)用領(lǐng)域是在建筑的保溫隔熱方面，占當(dāng)前建筑物保溫隔熱混凝土總產(chǎn)量的八成以上。其良好的隔熱性能和建筑節(jié)能策略促進(jìn)了其在建筑物隔熱領(lǐng)域中的廣泛應(yīng)用。如今，設(shè)計(jì)和應(yīng)用的主要重點(diǎn)是墻。使用動(dòng)臂的下一步將主要是對墻壁進(jìn)行自我隔熱。各種泡沫塊，泡沫墻板，泡沫整體墻和各種用于外墻的復(fù)合結(jié)構(gòu)隔熱板已經(jīng)在各個(gè)地方推出，并且其生產(chǎn)規(guī)模已經(jīng)變得非?？捎^。站在宏觀的角度上看，在建筑保溫泡沫混凝土的應(yīng)用中已從初期的開發(fā)階段進(jìn)階到了可以全面推廣和應(yīng)用的更高階段，發(fā)展高峰應(yīng)用將在3到5年的范圍內(nèi)到來。如果整個(gè)隔熱建筑物都是使用泡沫混凝來進(jìn)行建筑的（包括屋頂隔熱層，墻壁隔熱層，地板采暖隔熱層等等）則相當(dāng)于用泡沫混凝土包裹整個(gè)房屋，建筑面積為每平方米需要約0.2∽0.5m3泡沫混凝土（屋頂，地面和四壁設(shè)計(jì)為5厘米的絕緣層）。建筑面積為10000平方米的建筑物需要2000至5000m3的泡沫混凝土。如果要將泡沫混凝土用于全國各地的新建筑和原始的節(jié)能改造中，需求將是巨大的。

1.2 管道及熱工設(shè)備保溫

目前，我國對熱管和加熱設(shè)備的隔熱材料的需求量為250萬立方米/年，比如一個(gè)發(fā)電廠需要20000至50000立方米的隔熱材料。冬季，北方有更多的工廠供熱干線對加熱和加熱管道的隔熱材料的需求巨大。石棉是一種無機(jī)纖維，目前是隔熱的主導(dǎo)產(chǎn)品，但是其具有會令人發(fā)癢，吸水力強(qiáng)，價(jià)格昂貴且需要緊急更換的特性，泡沫混凝土在這方面也有相應(yīng)的運(yùn)用價(jià)值。1957年左右，我國利用蘇聯(lián)的技術(shù)在大連發(fā)電廠生產(chǎn)并應(yīng)用了60,000立方米的泡沫混凝土保溫材料。后來，由于蘇中關(guān)系惡化，停止了生產(chǎn)。目前，泡沫混凝土尚未在該領(lǐng)域使用，需要進(jìn)行合理研究發(fā)展。管道保溫的主要產(chǎn)品是預(yù)制管道保溫殼和特殊形狀的材料，以及保溫板。

1.3 冷庫保溫

聚苯乙烯泡沫塑料現(xiàn)在用于隔熱冷藏室。由于泡沫易于老化，收縮并且極易燃燒，因此發(fā)達(dá)國家轉(zhuǎn)而使用泡沫混凝土或磚砌保溫材料，而我國也開始取代這種材料。它的結(jié)構(gòu)基本上都是整體的，并且能夠使屋頂墻壁和地面使用的所有泡沫混凝土都是成為一個(gè)整體，其中沒有冷橋效應(yīng)，也不會產(chǎn)生結(jié)構(gòu)縫隙。

1.4 工業(yè)爐窯保溫

主要產(chǎn)品是防火保溫磚。在大型工業(yè)熔爐中，例如鋼廠，玻璃廠，陶瓷廠，有色金屬冶煉廠等。水泥窯等，為了減少能耗，必須在耐火磚的外部建造一層隔熱耐火磚。最初，使用的主流是價(jià)格昂貴的浮石和氧化鋁石，目前我國已經(jīng)開始使用泡沫混凝土制成的耐火磚來代替昂貴的傳統(tǒng)產(chǎn)品。并且其價(jià)格不到傳統(tǒng)材料的一半，非常具有市場競爭力。

2 吸聲隔聲應(yīng)用

因?yàn)殚_孔泡沫混凝土是一種非常優(yōu)秀的吸音材料，同時(shí)閉孔泡沫混凝土又是一種非常優(yōu)秀的隔音材料。兩者在吸聲隔聲材料方面具有非常廣闊的市場前景，特別是作為吸聲建筑材料，非常具有前途的。一般情況下我們將平均吸聲系數(shù)大于0.2的建筑材料稱為吸聲材料。傳統(tǒng)建筑材料產(chǎn)品主要含有兩類：紡織品（石棉，礦棉等）和多孔產(chǎn)品（泡沫，泡沫玻璃等）。如今泡沫混凝土作為一種新型的多孔吸聲建筑材料，其平均吸聲系數(shù)能夠達(dá)到0.8甚至1.4，是一種符合第一或第二級標(biāo)準(zhǔn)的耐用吸聲材料。因此在下面的應(yīng)用中具有非常強(qiáng)的市場和競爭優(yōu)勢。

2.1 室外吸音材料(公路、鐵路吸音屏障)

戶外吸聲材料的泡沫混凝土市場大多數(shù)公路和鐵路都襯有吸音屏障。將來，我國將積極發(fā)展需要至少3000萬立方米吸聲屏障的鐵路和公路。目前，木水泥板和泡沫玻璃板主要用作吸聲屏障。前者的吸聲系數(shù)非常低，無法達(dá)到高鐵的隔音要求，而且外觀也不美觀，后者雖然吸聲系數(shù)高但是其造價(jià)卻也過高。如今泡沫混凝土不但具有非常優(yōu)秀的吸聲性能，完能夠滿足所有街道的吸聲要求，而且價(jià)格非常也非常低廉，因此在大型公共工程吸音材料方面的應(yīng)用前景十分廣闊。

2.2 室內(nèi)墻面吸聲

房間的吸聲包括吸聲天花板和吸聲墻。泡沫混凝土在墻體吸聲方面具有巨大的市場優(yōu)勢。與石棉等纖維吸音板相比，在切割和安裝時(shí)不會對人體產(chǎn)生危害，強(qiáng)度好，成本低。該產(chǎn)品將廣泛用于地鐵墻以及大型購物中心，車站候車室，劇院，會議室和其他建筑物的墻體中。

2.3 隔聲夾芯復(fù)合板(隔斷薄板)

所有現(xiàn)有的內(nèi)部隔板均在木龍骨的兩側(cè)安裝了5-10毫米的石膏板，墻壁是空的，沒有隔音，易碎并且不能用釘子錘打。泡沫混凝土隔音復(fù)合板厚5厘米，占用空間小。兩個(gè)表面是有色裝飾表面層，中間一個(gè)是4厘米厚的泡沫混凝土，既絕緣又隔音。它的安裝速度是以前的兩倍，并受到消費(fèi)者的歡迎。

3 吸能功能應(yīng)用

泡沫混凝土具有很高的抗沖擊性?？梢允褂么箦N破碎普通混凝土，但泡沫混凝土很難破碎。利用其能量吸收優(yōu)勢，許多高附加值產(chǎn)品已在國外開發(fā)和應(yīng)用，例如用于機(jī)場保護(hù)的泡沫塊，用于跑步機(jī)的泡沫塊和用于道路交通事故的泡沫塊。當(dāng)飛機(jī)或汽車由于失去控制而離開跑道時(shí)，它會掉入保護(hù)性泡沫塊中。由于泡沫塊具有減震特性，它可以停止并保護(hù)飛機(jī)或車輛免受損壞。

4 抗?jié)B防水功能的應(yīng)用

閉孔泡沫混凝土具有拒水性，滴水可起到荷葉水滴的作用，因此具有出色的抗?jié)B防水性能。這種泡沫混凝土有兩個(gè)主要市場：

4.1 建筑防水及工程防水

建筑物需要防水的所有部分（例如屋頂，地下室，廁所等）中澆注或鋪設(shè)泡沫混凝土可以不用額外使用防水添加劑，并實(shí)現(xiàn)永久性防水，從而克服了諸如容易跌落和水密性破壞之類的缺點(diǎn)。它被用作低成本，長壽命和具有競爭力的防水材料的替代品。在灌溉工程，水路，水池，水塔，水池，地下軍事設(shè)施，隧道，路堤，魚塘，人工湖和其他灌溉工程中，泡沫混凝土可用于砌筑和注水，以消除所有的防水。建筑材料和防水材料具有很大的優(yōu)勢。

4.2 地下及水中工程抗氯離子侵蝕應(yīng)用

在氯離子含量高的土壤和水中，是混凝土結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)，地基樁和墩臺可能會暴露于氯離子。如果在這些工程結(jié)構(gòu)外部豎立或澆鑄泡沫混凝土保護(hù)層，由于泡沫混凝土是不可滲透的，氯離子將不會被水?dāng)y帶并導(dǎo)致混凝土腐蝕。該技術(shù)目前在我國使用。

5 輕質(zhì)降密填筑功能的應(yīng)用

道路的回填，例如檢修橋的回填，路基的軟基礎(chǔ)回填，橋梁支護(hù)的回填，土壤的回填以代替斜坡的路基，道路拓寬的回填，苔原的回填地基，橋梁兩側(cè)人行道的回填，熔巖涂料數(shù)十種應(yīng)用，例如分層澆筑，澆注防凍隔熱材料以及回填橋梁支座下的基坑。在我國以及美國和歐洲，在這一領(lǐng)域的應(yīng)用非常發(fā)達(dá)。我國從我國進(jìn)口技術(shù)。廣東省相關(guān)部門正在我國實(shí)施許多道路工程，交通部正在積極推動(dòng)，發(fā)展趨勢良好。如果市場發(fā)達(dá)，那么工程量就很大。補(bǔ)償?shù)鼗挥糜诮ㄖ锏幕靥?，地下室和地下區(qū)域的上層的覆蓋和回填，輕型地面墊層等。其中，地板墊層具有最多的工程解決方案。它主要用于填充和涂覆內(nèi)部地下管道（包括家用電器的地下埋線，天然氣或者地暖的地下管道設(shè)計(jì)等）。原來的焦渣墊層已被替換，并被泡沫混凝土所取代。在不使用地暖的多層建筑物中，建筑物的填充量應(yīng)為數(shù)萬平方米。在奧運(yùn)會期間，使用泡沫混凝土設(shè)計(jì)了國家郵政通信會議中心大樓中的土壤墊層。

6 輕質(zhì)裝飾材料及園林制品的應(yīng)用

應(yīng)用此方面具有很高的附加值，這是泡沫混凝土可獲利的領(lǐng)域之一：它的市場很大，產(chǎn)品很多，制造商很少，這是非常有前途的。

6.1 室內(nèi)輕質(zhì)裝飾品

泡沫混凝土的重量輕，非常適合用于制作金和銀的古董壁畫，吊墜，藝術(shù)裝飾板，室內(nèi)裝飾等。最初，這些產(chǎn)品由強(qiáng)度低的灰泥制成，后來被樹脂和菱鎂礦代替，但它們很重。許多制造商使用泡沫來減少密度和重量。南京，福建，廣東等地的許多裝飾公司都在生產(chǎn)泡沫產(chǎn)品。

6.2 外墻輕質(zhì)裝飾磚

該領(lǐng)域開發(fā)的產(chǎn)品包括：大理石或花崗巖砌面板，泡沫混凝土，裝飾性外墻面板，瓷磚（3mm），泡沫混凝土覆面板，用于藝術(shù)混凝土的泡沫混凝土懸浮板，用于鋁和塑料制成的泡沫混凝土面板。

6.3 輕質(zhì)園林制品

這些產(chǎn)品主要包括：仿木和竹葡萄架，用于仿木和竹制建筑部件，仿木戶外桌椅，仿木鋪路石，仿木欄桿，花池，具有透氣性和藝術(shù)性的高品質(zhì)預(yù)制花盆，微孔石和浮石創(chuàng)造出模仿蓮花和荷葉，高聳的假山花園等的蓮花燈。其中，透氣花盆具有良好的出口前景。

7 漂浮性能的應(yīng)用

7.1 海上漂浮操作平臺

泡沫混凝土已在國外用于制造海上鉆井平臺和其他作業(yè)平臺，這些平臺的優(yōu)點(diǎn)是成本低廉，而且不會遭受洪水泛濫的風(fēng)險(xiǎn)。2008年冬季，廣東的一家石油公司舉行了技術(shù)咨詢，并計(jì)劃建立一個(gè)海上平臺。由于近海石油工業(yè)的快速發(fā)展和國防建設(shè)，未來將使用我國的工業(yè)和軍事近海泡沫混凝土平臺。

7.2 海上風(fēng)力發(fā)電機(jī)漂浮基座

目前，海上風(fēng)電正在國外積極發(fā)展。其海上風(fēng)力渦輪機(jī)廣泛用于泡沫混凝土制成的浮動(dòng)基礎(chǔ)上。我國目前也在開發(fā)海上風(fēng)電，泡沫混凝土公司應(yīng)積極合作以發(fā)展其浮動(dòng)基礎(chǔ)。

7.3 水上漂浮住宅和漁村

在國外，在容易發(fā)生洪水的地區(qū)，大量泡沫混凝土場地被用于建造浮動(dòng)房屋。這樣的住宅建筑物在發(fā)生洪水時(shí)可以漂浮在水面，以保護(hù)居民。此外，我國大多數(shù)浮動(dòng)漁村都以船只為家。數(shù)百條甚至數(shù)以千計(jì)的漁船在水面上的街道和小巷中排成一行，使人們的生活變得困難。新的漁村正在使用泡沫混凝土為漁民提供浮動(dòng)的永久住所。

8 結(jié)語

由于泡沫混凝土的孔隙率高，重量輕，因此具有出色的性能，例如隔熱和減少地震損失。它廣泛用于建筑，例如墻壁和屋頂，道路和橋梁以及地基。同時(shí)，由于強(qiáng)度低，完整性差和收縮率高，限制了泡沫混凝土的使用。通過添加添加劑可以改善泡沫混凝土的基本特性，從而達(dá)到控制泡沫混凝土質(zhì)量和穩(wěn)定性的目的。