聚苯乙烯混凝土的現狀與展望

■宋 寬，袁大偉 ■新鄉學院土木工程與建筑學院，河南 新鄉 453000

近幾年來，隨著我國經濟水平以及人民精神物質水平的不斷提高，對生活中的方方面面都提出了更高的要求。就建筑而言，建筑的耗能也越來越嚴重，特別是空調的采暖耗能更為嚴重，成直線上漲趨勢。我國的《民用建筑節能設計標準》中規定:要求建筑的節能率達到50%。但是目前為止我國的建筑中能達到這種標準的還不足10%，我國的全國每年的能耗中建筑能耗所占的比例更是達到了30%。更有逐年增加的趨勢。因此我國政府大力推行墻體材料改革與建筑節能。所謂聚苯乙烯混凝土，就是由輕質顆粒聚苯乙烯、工業廢渣、水泥、激發劑以及外加劑等原材料組成，經過實驗室研究確定原材料和外加劑的配合比，最后按照普通混凝土生產工藝生產。聚苯乙烯混凝土因其具有輕質節能，熱工性能和力學性能良好的特性而成為一種節能利廢的新型墻體材料。

1 聚苯乙烯混凝土的應用現狀

鑒于聚苯乙烯諸多的優良性能，許多國家都廣泛應用聚苯乙烯混凝土。外國的聚苯乙烯混凝土的生產和應用尤為廣泛。特別是發達國家的環保意識強烈加強了聚苯乙烯廢料的回收利用。其中大部分應用到了建筑材料中。例如:聚苯乙烯保溫涂層、聚苯乙烯砂漿、聚苯乙烯密封膩子、聚苯乙烯輕質灰漿、聚苯乙烯混凝土墻板、同時聚苯乙烯混凝土的應用領域還涉及到路面的回填與找平、路基的防凍保護、屋面的保溫隔熱層、樓面隔音等。

長久以來，由于我們國家的整體環保意識以及廢物利用意識的缺乏，我國對聚苯乙烯廢料的回收和再生利用重視不夠，對綠色環保建筑的關注更是不夠，以至于聚苯乙烯混凝土的應用和發展不夠。但是近年來隨著全民環保節能意識的增強，政府對綠色建筑的重視，聚苯乙烯材料在建筑領域的應用研究才稍有起色，主要用于輕骨料混凝土、聚苯乙烯混凝土砌塊、聚苯乙烯混凝土輕質墻板、聚苯乙烯混凝土補償地基等。與此同時由于聚苯乙烯混凝土具有良好的特性，其應用領域正在被不斷地擴大，具體如下。

1.1 聚苯乙烯混凝土輕質墻體

聚苯乙烯混凝土在建筑墻體中的應用多在制成砌塊，又根據其使用方式不同分為保溫砌塊和維護砌塊。保溫砌塊在不同的地方其使用功能也不相同，例如在我國北方，聚苯乙烯混凝土砌塊主要用于墻體保溫，而在我國南方夏季較為炎熱則主要用其隔熱功能。目前我國的聚苯乙烯混凝土砌塊主要用于隔墻、填充墻、保溫外墻等非承重結構。現階段研究方向是在保證其物理，熱工等其他優點的情況下使其具有更高的強度。

1.2 聚苯乙烯混凝土輕質墻板

聚苯乙烯混凝土輕質隔墻板是由硅鈣板面板、聚苯乙烯輕集料混凝土為復合式夾心結構的新型環保綠色墻體材料，其中硅鈣板是由特種膠凝材料成產而成。其具有許多優良特性，例如:輕質高強、實心薄體、防水火、防潮凍、隔聲隔熱、抗老化、抗沖擊能力強、并且其吊掛能力優良。鑒于其優良的性能，在國內同類產品中居于先進水平，在國內的有許多的應用，例如:江西省的移動公司大廈、井岡山博物館等。

1.3 聚苯乙烯混凝土補償地基

隨著我國建筑設計水平與施工技術的不斷進步，對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勻，易于產生不均勻沉降，產生沉降差，因此為了減小沉降差對建筑結構的這一不利影響，我國設計要求在建筑物自重較低的部分其基礎須填鋪軟材料，作為補償地基。聚苯乙烯混凝土因其抗壓強度和壓縮率符合要求而常被用做補償地基。

1.4 用作擋土墻

主要是用于港口的巖墻，聚苯乙烯混凝土是一種剛性體，并且粘結性良好。它并不沿周邊對岸墻施加側向壓力，同時在岸墻后用作輕質回填材料可以降低垂直荷載。沉降降低了，之后的維修費用也相應減少。所以聚苯乙烯混凝土常被用作擋土墻。

1.5 聚苯乙烯混凝土屋面保溫隔熱層

聚苯乙烯混凝土屋面保溫隔熱層是保溫隔熱屋面必不可少的一部分，其工藝流程大致為:將聚苯乙烯混凝土經過屋面施工，必要的養護硬化后，得到一種與屋面成為一體的保溫隔熱層。

1.6 修建運動場和田徑跑道

鑒于可滲性聚苯乙烯混凝土的強排水能力，聚苯乙烯混凝土可作為輕質基礎使用，可作為運動場的輕質基礎;若是想將其作為田徑跑道使用的話，則可經過簡單的施工完成。例如可在聚苯乙烯混凝土上蓋上一層多孔瀝青層和塑料層等。

2 聚苯乙烯混凝土的特點

2.1 與普通混凝土相比

輕質、保溫隔熱性能好、隔音耐火性能好、抗震效果好、可泵性好，價格低。在同樣的養護條件下，聚苯乙烯混凝土與普通混凝土具體的力學性能比較見圖表1。

表1 聚苯乙烯混凝土與普通混凝土的性能比較

2.2 與加氣混凝土相比

低密度、低吸水率、可現澆施工、成本低、工藝靈活、品種多。

3 聚苯乙烯混凝土存在的問題和解決途徑

3.1 強度偏低問題

由于聚苯乙烯混凝土中加入了聚苯乙烯顆粒而增加了孔隙率，強度隨之降低。一般的聚苯乙烯混凝土密度為800kg/m3-850kg/m3，強度一般小于2.0MPa。并且隨著聚苯乙烯顆粒摻入量的增加，孔隙率越大，聚苯乙烯混凝土強度隨之降低，但是輕質、保溫隔熱性能隨之提高，解決其強度偏低問題就是在聚苯乙烯混凝土強度和其輕質保溫隔熱性能之間尋找平衡的問題。

提高聚苯乙烯混凝土強度可以從以下幾個方面入手:選擇合適的配合比、降低水灰比、加強早期養護、加強早期保水、摻入適量的膨脹水泥、憎水劑，防止其開裂和吸水等。

3.2 容重問題

目前在實驗室中聚苯乙烯混凝土的容重可以達到300kg/m3-1200kg/m3，相比普通混凝土有很大的優勢，但是在實際施工中很難攪拌500kg/m3以下的聚苯乙烯混凝土，因為低容重聚苯乙烯在漿體中的分散性較差，同時強度也低。因此為了解決這一問題，需要解決水泥漿體和聚苯乙烯顆粒的和易性問題。

3.3 聚苯乙烯混凝土孔結構問題

雖然目前聚苯乙烯混凝土的應用廣泛，但是對于其成孔物質、氣孔結構與宏觀力學性能之間的關系研究的很少，給聚苯乙烯混凝土的性能進一步改善造成了限制，因此可通過現代分析手段對聚苯乙烯混凝土的亞微觀結構進行觀察尤其要對孔結構及其分布狀況進行研究。

3.4 吸水率問題

聚苯乙烯混凝土在其生產時進入了大量氣泡，使其吸水率和收縮率提高，同時也易于引起凍融現象，嚴重影響了其使用空間，為了解決這一難題，可以在聚苯乙烯混凝土表面涂抹防水材料等。

4 發展前景與研究方向

隨著我國大力發展綠色節能建筑，提倡資源綜合利用率高的建筑材料的研究和發展，聚苯乙烯混凝土因其輕質高強、保溫隔熱隔聲等優點而具有廣闊的應用前景，成為備受青睞的建筑保溫隔熱材料。

今后的研究方向:研究切實可行的方法進一步提高聚苯乙烯混凝土的強度;通過優化生產加工過程降低其價格;進一步研究聚苯乙烯混凝土各種性能和影響其性能的因素等。