聚苯顆粒泡沫混凝土的性能試驗研究與應用

1， 2.王炳希 1.張巨松

1、沈陽建筑大學 2、遼寧省建設科學研究院

聚苯顆粒泡沫混凝土的性能試驗研究與應用

1， 2.王炳希 1.張巨松

1、沈陽建筑大學 2、遼寧省建設科學研究院

研究了苯顆粒體積摻量對聚苯顆粒泡沫混凝土導熱系數、抗壓強度、體積吸水率的影響，以沈陽市某工程為例，介紹了聚苯顆粒泡沫混凝土在實際工程中的應用，進一步探討聚苯顆粒泡沫混凝土的材料特性。

聚苯顆粒泡沫混凝土、性能研究、應用

1.建筑節能材料的發展現狀與聚苯顆粒泡沫混凝土的簡介

我國采暖平均能耗是北歐等同緯度條件下的2～3倍，而單體面積超過2萬m2的大型公共建筑單位面積耗電量是普通住宅的10～20倍，其中空調的能耗所占大型公共建筑能耗的比例高達50%［1］，具有很大的節能潛力。面對我國建筑能耗不斷增長、環境不斷惡化、全球氣候變暖以及我國給國際社會的減排承諾，而建筑領域巨大的節能潛力已經引起我國政府的高度重視，制定了大量的關于建筑節能的法律法規，開始大力開展建筑節能工作。

隨著近些年的城市發展，高層、超高層建筑越來越越多的出現，高層建筑的火災事故也頻繁發生，對此2014年新推出的《建筑設計防火規范》對建筑外保溫材料的防火性能較以前提出了更高的要求。為此多家研究機構都在致力于研究防火性能更好的無機或復合保溫材料。

聚苯顆粒泡沫混凝土是一種以聚苯乙烯發泡顆粒、水泥、水、發泡劑為主要成分，按一定比例制備的無機和有機雙發泡體復合型材料。聚苯顆粒泡沫混凝土的研究是在泡沫混凝土技術基礎上興起的，就材料組成來說，聚苯顆粒泡沫混凝土較泡沫混凝土多摻加了聚苯乙烯顆粒；就材料性能來說，聚苯顆粒泡沫混凝土較泡沫混凝土具有更高的保溫性能、抗裂性能及抗凍性能。

2.苯顆粒體積摻量對聚苯顆粒泡沫混凝土性能影響的研究

試驗以調整生產1m3干密度為350kg/m3的聚苯顆粒泡沫混凝土時泡沫和苯粒各自的體積摻量為研究對象，具體摻量比例見表1：

表1　聚苯顆粒泡沫混凝土泡沫和苯粒體積摻量關系

2.1苯顆粒體積摻量對聚苯顆粒泡沫混凝土導熱系數的影響

按照表1摻量制備聚苯顆粒泡沫混凝土試驗樣塊，并對樣塊導熱系數進行測試，具體測試結果如下（及圖1）：

圖1　苯顆粒摻量變化時聚苯顆粒泡沫混凝土導熱系數變化趨勢圖

由上述測試結果可見，苯粒體積摻量越大，聚苯顆粒泡沫混凝土的導熱系數越小，這是由于當苯粒體積摻量較小時，聚苯顆粒泡沫混凝土內部的氣孔較多且有一部分氣孔未被封閉，從而導致熱量的傳遞，而隨著聚苯顆粒體積摻量的增加，苯粒取代了部分泡沫，阻斷了熱量的傳遞，從而降低了聚苯顆粒泡沫混凝土的導熱系數。

2.2苯顆粒體積摻量對聚苯顆粒泡沫混凝土抗壓強度的影響

按照表1摻量制備聚苯顆粒泡沫混凝土試驗樣塊，并對樣塊抗壓強度進行測試，具體測試結果如下（及圖2）：

圖2　苯顆粒摻量變化時聚苯顆粒泡沫混凝土抗壓強度變化趨勢圖

由上述測試結果可見，苯粒體積摻量越大，聚苯顆粒泡沫混凝土的抗壓強度越大并逐漸趨于平緩，這是因為隨著苯粒體積摻量的增大，聚苯顆粒取代了部分泡沫而被水泥均勻包裹，從而增加了聚苯顆粒泡沫混凝土的抗壓強度。

2.3苯顆粒體積摻量對聚苯顆粒泡沫混凝土體積吸水率的影響

按照表1摻量制備聚苯顆粒泡沫混凝土試驗樣塊，并對樣塊體積吸水率進行測試，具體測試結果如下（及圖3）：

圖3　苯顆粒摻量變化時聚苯顆粒泡沫混凝土體積吸水率變化趨勢圖

由上述測試結果可見，苯粒體積摻量越大，聚苯顆粒泡沫混凝土的體積吸水率越小，這是因為當苯粒體積摻量較小時，聚苯顆粒泡沫混凝土內部的氣孔較多且有一部分氣孔未被封閉，即使聚苯顆粒泡沫混凝土材料本身的憎水能力較強，孔結構的儲水也在所難免，從而導致體積吸水率的增大，而隨著聚苯顆粒體積摻量的增加，苯粒取代了部分泡沫，占據了儲水的空間，從而降低了聚苯顆粒泡沫混凝土的體積吸水率。

3.聚苯顆粒泡沫混凝土的特性

聚苯顆粒泡沫混凝土具有如下特點：

（1）無縫整澆：現場制備、泵送、澆注發泡漿料，澆注層整體無縫，與相鄰構造層無縫粘接。施工效率可達15m3/臺時，單泵垂直輸送高度可達100米。

（2）保溫隔聲：大量無機和有機泡粒共同作用，具備優良、穩定、長效的保溫隔熱和隔聲降噪性能，導熱系數優于大部分無機保溫材料，隔聲性能優于普通混凝土。

（3）防火環保：有機泡粒均勻分散包裹在發泡水泥之中，整體不能燃燒，燃燒性能為A2級，能夠消除建筑保溫構造的火災、毒害等安全隱患。

（4）抗壓抗裂：抗壓強度優于大部分保溫材料，能夠滿足各類填充構造要求。具備較低的收縮率和較高的應力吸收能力，不空鼓、不塌陷，無須設置分格縫。

（5）抗凍耐久：大量有機泡粒既能降低吸水率，又能吸收、消化凍脹應力，大幅提高抗凍性。而且，水泥骨架體系使其可與建筑主體壽命期一致，無須更新改造投資。

4.結語

試驗研究結果表明：隨著聚苯顆粒摻量的增加，泡沫混凝土的抗壓強度增加，導熱系數降低，吸水率降低，對泡沫混凝土的性能進一步完善。

隨著科技的不斷進步，新的保溫材料不斷涌現，聚苯顆粒泡沫混凝土目前而言仍不失為一種較為理想的燃燒性能為A級的復合保溫材料，既可現場澆注施工，又可制成各種制品使用。而且由于其輕質多孔、造價低廉，還可應用于除建筑節能外的許多其它高技術領域。

［1］《公共建筑節能改造技術規程》中華人民共和國住房和城鄉建設部發布.