泡沫混凝土研究現(xiàn)狀

倉(cāng)定仲，倉(cāng)定穩(wěn)

摘 要： 泡沫混凝土就是在砂漿或者水泥漿中等水泥基材料中引入發(fā)泡劑產(chǎn)生的泡沫。泡沫混凝土多空、輕質(zhì)的特殊結(jié)構(gòu)特性使其被廣泛的應(yīng)用于大體積回填工程、保溫隔熱工程以及輕質(zhì)制品等方面。本文對(duì)目前泡沫混凝土國(guó)內(nèi)外的研究現(xiàn)狀進(jìn)行了分析，并且提出了泡沫混凝土存在的問(wèn)題和解決的方法。

關(guān)鍵詞： 發(fā)泡劑；泡沫混凝土；混凝土

0 研究背景

近年來(lái)，國(guó)家對(duì)建筑節(jié)能環(huán)保領(lǐng)域的越來(lái)越重視，這對(duì)建筑材料的功能提出了新的要求。輕質(zhì)、保溫、隔熱、隔聲、防潮等性能與強(qiáng)度和耐久性能都成為衡量混凝土性能的重要指標(biāo)。

美國(guó)人在上世紀(jì)30年代發(fā)明了具有良好抗凍性能的混凝土材料之后，便迅速展開(kāi)了對(duì)混凝土發(fā)泡劑的研究[1～3]。上世紀(jì)四十年代末美國(guó)科學(xué)家Sonik發(fā)明的具有輕質(zhì)、耐熱、隔音、性能及屏蔽電磁信號(hào)等特性的泡沫鋁材料在多個(gè)工程領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用[4]。目前市場(chǎng)上生產(chǎn)供應(yīng)泡沫鋁材料的廠商主要來(lái)自于美國(guó)、德國(guó)和加拿大等國(guó)[5，6]。

泡沫混凝土是一種新型節(jié)能環(huán)保型建筑材料，它具有輕質(zhì)、保溫、抗震等優(yōu)點(diǎn)。在水泥凈槳、砂漿以及混凝土等水泥基材料中加入發(fā)泡劑產(chǎn)生的泡沫后，可以在混凝土內(nèi)部均勻的形成眾多封閉的孔洞，這種固相、氣相相互交織的特殊結(jié)構(gòu)，在減輕了混凝土的重量的同時(shí)又保證了其良好的保溫隔熱性能[7]。由于泡沫混凝土輕質(zhì)、保溫、環(huán)保的特點(diǎn)，使得泡沫混凝土在工程中得到大規(guī)模的應(yīng)用。

泡沫混凝土的分類方法有多種，按照其成份的差異可分為：水泥泡沫混凝土、石膏泡沫混凝土、火山灰質(zhì)泡沫混凝土、礦渣泡沫混凝土和粉煤灰泡沫混凝土等。

1 泡沫混凝土的特點(diǎn)

（1）質(zhì)量輕

根據(jù)混凝土中集料的不同和泡沫摻量的多少，泡沫混凝土的密度也各不相同。通常情況下其密度區(qū)間在0.15～1.8t/m3之間，在對(duì)材料自身重量有要求的領(lǐng)域可以大范圍的應(yīng)用。

（2）保溫隔熱

泡沫混凝土是一種多空結(jié)構(gòu)材料當(dāng)其容重在0.2～1.5t/m3時(shí)，泡沫混凝土具有良好的保溫隔熱性能。

（3）隔音

泡沫混凝土是一種多孔結(jié)構(gòu)材料，其中的孔洞可以使得聲波發(fā)生漫反射后逐漸衰減最后轉(zhuǎn)化為熱能，從而達(dá)到隔音的效果。

（4）耗能減震

泡沫混凝土多孔的特性使其同樣具有減震吸能的作用。首先，應(yīng)力波在孔洞和孔壁之間進(jìn)行不斷的發(fā)生折射和反射發(fā)生衰減；其次，泡沫混凝土大空隙的特點(diǎn)，在動(dòng)荷載下泡沫混凝土比普通混凝土產(chǎn)生更大的變形、更早進(jìn)入塑性狀態(tài)，能夠吸收更多的沖擊力。

2 泡沫混凝土應(yīng)用領(lǐng)域

目前泡沫混凝土被普遍應(yīng)用于以下工程：

（1）輕質(zhì)擋土結(jié)構(gòu)。因?yàn)榕菽炷僚c水泥基建筑材料具有良好的粘結(jié)性能，同時(shí)其也是一種剛性材料。若將其用于擋墻后輕質(zhì)回填工程可以同時(shí)降低豎向壓力也可減少對(duì)擋墻的側(cè)壓力。同時(shí)還可以用它作為路基邊坡從而增加路堤邊坡的穩(wěn)定性。

（2）回填工程。泡沫混凝土流動(dòng)性能好、成本低的特點(diǎn)使其成為了諸如廢棄地鐵、地窖、大型油罐等大型孔洞回填項(xiàng)目的首選回填材料。

（3）作夾芯構(gòu)件。將泡沫混凝土作為鋼筋混凝土預(yù)制構(gòu)件的內(nèi)芯層可以使得構(gòu)件在保證強(qiáng)度的前提下獲得良好的保溫隔熱性能。

（4）屋面邊坡。泡沫混凝土具有施工方便、質(zhì)量輕、價(jià)格便宜等優(yōu)勢(shì)很適合作為屋面的邊坡材料。

（5）建筑保溫系統(tǒng)。泡沫混凝土的的多空結(jié)構(gòu)使其保溫性能較為優(yōu)秀，將泡沫混凝土或者泡沫混凝土砌塊用作建筑墻體與墊層保溫材料時(shí)可以滿足建筑物節(jié)能環(huán)保方面的需求。

3 泡沫混凝土存在的問(wèn)題及對(duì)策

（1）理論方面缺少系統(tǒng)研究。目前國(guó)內(nèi)外主要研究泡沫混凝土的熱工性能與力學(xué)性能，但對(duì)其耐久性和滲透性等方面的研究較少。因此，對(duì)泡沫混凝土的各種性能進(jìn)行系統(tǒng)的理論研究可以進(jìn)一步促進(jìn)泡沫混凝土的推廣和應(yīng)用。

（2）微觀研究不足。國(guó)內(nèi)外研究人員對(duì)泡沫混凝土的研究主要集中在宏觀層次很少涉及其微觀結(jié)構(gòu)。泡沫混凝土中的孔結(jié)構(gòu)是其重要的組成部分，泡沫混凝土的孔結(jié)構(gòu)與其性能密切相關(guān)。研究泡沫混凝土的微觀結(jié)構(gòu)對(duì)于建立泡沫混凝土微觀孔結(jié)構(gòu)與宏觀性能之間的模型顯得十分必要。

（3）缺少技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。泡沫混凝土在我國(guó)尚未進(jìn)入大規(guī)模應(yīng)用階段，泡沫混凝土的研究、設(shè)計(jì)、生產(chǎn)及應(yīng)用尚未形成完善的系統(tǒng)，在泡沫混凝土的設(shè)計(jì)與施工方面國(guó)家尚未制定相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，這對(duì)泡沫混凝土的質(zhì)量控制和技術(shù)發(fā)展不利。

（4）生產(chǎn)裝備落后。目前我國(guó)泡沫混凝土的生產(chǎn)設(shè)備以電控手工操作+手工配料為主，與歐美大型化、自動(dòng)化、加工精良化的設(shè)備相比差距較大，產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定。在這方面我國(guó)應(yīng)該加大投入逐步縮小與發(fā)達(dá)國(guó)家的差距。

4 展望

與發(fā)達(dá)國(guó)家相比我國(guó)的泡沫混凝土產(chǎn)業(yè)存在著技術(shù)水平低下、整體規(guī)模偏小，大宗應(yīng)用的主導(dǎo)產(chǎn)品偏少。隨著我國(guó)技術(shù)的發(fā)展、生產(chǎn)設(shè)備的進(jìn)步、國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的建立以及國(guó)家低碳經(jīng)濟(jì)的發(fā)展戰(zhàn)略泡沫混凝土在我國(guó)必將得到大規(guī)模推廣和應(yīng)用。

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